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Le Vilebrequin du spécial Drink Team – Notre variante finale élue « La meilleure de l’année » (mise à jour le 18 Juin 2017)

Encouragé par les résultats prometteurs du vilebrequin de notre variante 2, Dreyfus a finalement décidé d’adopter (et d’adapter) un vilebrequin « racing » neuf initialement prévu pour un moteur 1800 cc Japonais. Cette « greffe d’organe » délicate, issue d’un « donneur asiatique », pourrait pour certains sembler illégitime et blasphématoire. Cependant, avec le recul du temps et après avoir passé le cap difficile des incertitudes de l’adaptation, on ne trouve que des intérêts à avoir choisi cette solution marginale. Voici dans le détail, les principales étapes que nous avons du franchir pour pouvoir mener à bien cette greffe.

Le premier avantage que nous procure ce nouveau vilebrequin est son rapport qualité prix particulièrement intéressant, du à sa grande diffusion sur le marché US. D’un coté plus technique, la cote d’entraxe longitudinale des manetons correspond exactement à la nouvelle cote d’entraxe des cylindres que nous avons du légèrement majorer pour accepter un plus gros alésage. Les tourillons et les manetons usinés selon des standards modernes permettent d’utiliser de nouveaux coussinets « racing » de technologie récente à surfaces de friction réduites. Ils sont développés selon les dernières avancées métallurgiques associées aux huiles de synthèse et remplacent avantageusement les vieux coussinets en aluminium datant de l’époque de la R16. Enfin, la course de ce vilebrequin a pu être encore légèrement majorée, grâce à l’utilisation de nouveaux pistons à hauteur de compression un peu plus réduite.

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Comparatif entre les nouveaux coussinets (les foncés en bas) avec ceux d’origine de couleur claire à base d’aluminium. En dimensions, les nouveaux coussinets de tourillons (à gauche) sont très proches des anciens, mais les coussinets de manetons à droite sont plus étroits et d’un diamètre plus réduit. On a donc une vitesse périphérique plus faible et une surface de friction moindre.

Dans les avantages secondaires de ce nouveau vilebrequin, on notera un nez suffisamment long pour recevoir un damper. Ce dispositif permet de filtrer plus efficacement les harmoniques  … et on n’allait pas s’en priver.  Coté volant moteur, là aussi le marché US nous propose des volants en alliage léger dont l’adaptation sur notre bloc moteur a fait l’objet d’une page particulière à ce sujet.

La première étape est assez simple, elle consiste à adapter le bloc moteur aux nouveaux coussinets de palier que requiert ce vilebrequin. Notre ligne d’arbre avait un alésage nominal de 58,75 mm qu’il fallait réaléser à 59. Cette opération d’usinage délicate nécessite une machine particulière et ce travail de spécialiste a été confié à Moteurs Vienne à Nanterre.

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Mesure du diamètre de la ligne d’arbre actuel. On voit l’incidence du volant moteur sur l’usure (ou plutôt le tassement) du palier N°1 par rapport au palier N°5 qui est toujours pile dans sa cote d’origine

Tolerances ACL paliers 1800

La nouvelle dimension de l’alésage de la ligne d’arbre est donnée par le fournisseur des coussinets (document source ACL). Les demies coquilles des paliers principaux étant asymétriques, on notera l’ergotage intelligemment décalé qui interdit la mise en place d’une demie coquille borgne là où il faut un demie coquille percée en partie supérieure.

Parallèlement, avec la reprise du diamètre de la ligne d’arbre, il nous fallait refaire les encoches de coussinets dans les chapeaux de palier et dans le bloc pour pouvoir y insérer nos nouveaux coussinets racing.

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Avec une petite lime de section carré, il faut refaire des embrèvements dans les paliers pour recevoir les ergots des nouveaux coussinets. Pour éviter un conflit avec celui existant, les nouveaux embrèvements sont réalisés sur le coté opposé. On fera ensuite la même chose sur les chapeaux de palier en prenant comme modèle la demie coquille inférieure. On voit ici le coussinet du palier central (un peu plus étroit que celui d’origine) centré dans son emplacement. Par contre, les coussinets des paliers avants (4 et 5) et arrières (1 et 2) sont légèrement décalés pour être parfaitement centrés sur les tourillons respectifs du vilebrequin.

Chapeaux palier

Détail du décalage des coussinets (ici sur les chapeaux des paliers N° 2 et 4) selon le N° du palier pour que la porté reste bien centrée sur le tourillon du vilebrequin

La modification coté bloc moteur étant terminé, passons maintenant aux étapes suivantes avec les différents usinages à faire sur le vilebrequin. La deuxième étape sera d’élargir le palier central (N°3) de 0,55 mm de chaque coté pour passer la cote de 26 à 27,10 mm.

Etape 2

L’acier forgé particulièrement dur associé, à un traitement thermique en profondeur obligent à utiliser des outils de coupe à plaquettes de bonne qualité avec des arêtes à grand rayon de raccordement. La finition du congé de raccordement du tourillon doit être très soignée pour éviter toute amorce de rupture.

Ensuite c’est au tour des paliers 2 et 4 qu’il faut reprendre en largeur de 1,60 mm vers le centre. On terminera cette étape avec la reprise des paliers 1 et 5 de 2,60 mm. toujours vers le centre.

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Ici, j’en profite pour dégrossir légèrement les masselottes d’équilibrage. On voit sur le chariot du tour des copeaux bleuis qui indiquent qu’ils ont atteint environ 300°C, signe révélateur d’un acier dur 

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Ici c’est au tour du palier N°5 de se faire réduire et ça termine notre deuxième étape.

Cette opération terminée, on peut maintenant installer le vilebrequin sur ses coussinets dans le bloc moteur pour vérifier le jeu longitudinal. On rappellera à ce sujet que les demies rondelles du moteur Renault destinées au calage longitudinal sont disponibles en plusieurs épaisseurs.

L’opération suivante consiste à reprendre le nez du vilebrequin pour y adapter le pignon de distribution. A cet endroit, l’arbre fait 38 mm et il faut le réduire à 32 pour pouvoir y engager le pignon de distribution d’origine.

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Reprise du diamètre en extrémité du vilebrequin à 32 mm pour le montage du pignon de distribution.

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Le pignon est maintenant en place, mais il reste à faire usiner une petite rainure de clavetage.

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Un damper a été monté en bout de vilebrequin avec un ajustage pressé comme pour une cage fixe de roulement. Il a ensuite été repris au tour pour être allégé tout en restant parfaitement concentrique.

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Ensuite, direction Nanterre chez Vienne Moteurs pour faire usiner une rainure de clavette pour le nouvel emplacement du pignon de distribution (je n’ai pas de fraiseuse) et pour augmenter la profondeur du lamage dans la bride destiné à recevoir le roulement pilote.

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Accueil souriant chez Vienne Moteurs de Jean-Sébastien (c’est le maître des lieux à gauche) et de Philippe Loutrel (un client habitué plus connu sous son pseudo-trigramme PhL). On notera la décoration originale de couvre-culbuteurs qui ornent le mur derrière nos deux compères. 

Parallèlement, le bloc moteur est récupéré chez Rectification2000 où nous l’avions déposé pour réaléser la ligne d’arbre aux cotes de nos nouveaux coussinets. Comme d’habitude le travail a été fort bien réalisé! Rares sont les ateliers de mécanique automobile capables de faire un alésage au 1/100 ème près. La cote requise de l’alésage devait être entre 58,99 et 59 mm. 

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Ce palmer d’intérieur à 3 touches nous donne une précision de 5 microns par division. La mesure est ici de 58,997 et la température ambiante est de 16°C: pas mal non!

La mise en place des coussinets ne pose aucune difficulté et permet de vérifier que la cote d’entraxe des paliers est maintenant de 90 mm (au lieu des 89 d’origine)

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Nos nouveaux coussinets plus étroits que ceux d’origine nous permettent de décaler la cote d’entraxe des paliers qui passe de 89 à 90 mm pour s’aligner sur les tourillons de notre vilebrequin « spécial Drink Team ».

L’étape suivante est la mise en place du vilebrequin dans le bloc pour le contrôle des jeux de fonctionnement.  Si la rotation est parfaitement onctueuse, le jeu longitudinal est par contre un peu trop juste (il nous manque 6 à 8 /100èmes). Le jeu longitudinal est ajusté par deux cales semi circulaires disposées de chaque coté du palier central. Ces cales sont disponibles chez GPS en plusieurs épaisseurs par échelon de 5/100èmes. Il suffira donc de commander celles qui vont bien.

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Notre vilebrequin est installé dans le bloc avec son volant et on va serrer les paliers au couple nominal pour vérifier l’absence de point dur à la rotation et le jeu longitudinal

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On continue le contrôle en installant les bielles et en vérifiant l’absence de conflit avec la plaque de renfort des paliers. Compte tenu des gros rayons de raccordement des manetons sur les manivelles, les coussinets de tête de bielle ont du être chanfreinés (chanfrein de 1 mm à 45°)

Les pistons sont ici montés provisoirement sans les segments et le jeu longitudinal est maintenant de 15/100èmes (nouvelles cales latérales installées). La rotation du vilebrequin à la main permet de détecter le moindre point dur mais ici, elle est onctueuse et tout va bien. La prochaine étape sera de vérifier à la pâte à modeler le jeu entre les pistons et les soupapes. Cette dernière étape vient enfin terminer nos diverses tentatives pour adapter un vilebrequin à la hauteur de nos ambitions.

 

 

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Par nanard289
Le 22 décembre, 2016
A 20:04
Commentaires : 0
 
 
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V8 Ford RDI – Remontage du bas moteur (mise à jour le 2 Septembre 2015)

De retour de chez Rectification 2000 ou le bloc avait été réalésé à 106 mm pour pouvoir recevoir ses nouveaux pistons, ma première tâche a été de souffler toutes les canalisations internes du bloc. On profite de cette opération pour vérifier la présence des différents diaphragmes (qu’il faut dévisser pour souffler efficacement) qui sont vissés à l’entré de la plupart des galeries d’huile pour calibrer précisément les débits et éviter ainsi les circuits préférentiels. On va également visiter le « cimetière » où sont enterrés les débris de ressorts de soupapes et autres aiguilles de culbuteurs éprises de liberté. Cette fosse de décantation est spécifique à quelques moteurs Ford racing et sert à piéger les particules métalliques échappées des culasses pour protéger les dents de l’étage dédié à la culasse de la pompe à huile de retour. J’ouvre une petite parenthèse pour signaler qu’on peut aisément identifier extérieurement un bloc moteur conçu pour la compétition quand les pastilles de dessablage sont remplacées comme c’est ici le cas par des bouchons filetés. Ce dispositif permet au bloc de supporter des pressions du circuit de refroidissement (et donc des températures) beaucoup plus élevées que sur un bloc de série.

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Détail de la fosse de décantation du circuit de retour d’huile des culasses. La trappe ici ouverte est située derrière le volant moteur. On y trouve parfois des extrémités de ressorts de soupapes qui se cassent assez facilement là où ils sont amincis pour porter bien à plat sur leur siège 

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Le bloc a été réalésé avec ses chapeaux de palier serrés au couple pour tenir compte des mini déformations du bloc que génèrent les contraintes de serrage; Rectification 2000 disposant des « honing plates » pour simuler les contraintes  du haut induites par le serrage des culasses.

Le déboitage des chapeaux de palier qui sont encastrés dans des pions de centrage est ici réalisé avec une petite plaque prenant appui sur les goujons et une vis et un écrou qui permettent de tirer verticalement et proprement le chapeau sans qu’il se mette de travers. Ceci évite bien sur d’ovaliser les logements des pions. 

Sur la troisième photo, on aperçoit à gauche l’arrivée d’huile venant de la galerie principale qui alimente le tourillon N°2 et les têtes de bielles des cylindres 2 et 5 avec à sa droite un petit départ  qui repart  alimenter le palier N°2 de l’arbre à cames.  On distingue à l’intérieur de ce départ secondaire le diaphragme qui va limiter le débit d’huile vers l’AàC qui tourne deux fois moins vite et est moins chargé que le vilebrequin.

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Avec un palmer d’intérieur, on vérifie le jeu de fonctionnement entre la jupe du piston et la chemise de chaque cylindre. C’est un simple contrôle de routine car depuis plus de 20 ans, Rectification 2000 nous a toujours réalisé le travail demandé au 1/100 ème près.

Le bloc installé sur son support, on va commencer par mettre en place les coussinets de paliers supérieurs pour recevoir le vilebrequin. Cette opération n’est pas compliquée à réaliser mais demande une attention particulière sur le palier central. Il peut être nécessaire de reprendre de quelques centièmes les joues de ce coussinet qui conditionnent le jeu longitudinal du vilebrequin (mais aussi le débit d’huile du palier central) et de chanfreiner également l’intérieur de la partie supérieure des joues pour garantir une bonne assise (le lamage du chapeau de palier dans lequel vient s’encastrer la joue est parfois d’un diamètre un poil trop juste).

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Vidéo montrant le contrôle du jeu longitudinal du vilebrequin: ici il nous manque quelques centièmes . Ce jeu est important car indépendamment d’un positionnement correct, il conditionne également le débit d’huile du palier central

Le jeu longitudinal ayant été ajusté sur le demi coussinet central supérieur, il faut aussi contrôler le jeu de fonctionnement entre tourillons et coussinets qui détermine l’épaisseur du film d’huile. Pour cela, soit on dispose des appareils de mesure suffisamment précis pour en déduire par différence de cotes le jeu latéral, soit un utilise du « wire gauge ». Ce terme anglo-saxon désigne un fil en plastic déformable que l’on interpose entre le tourillon (ou le maneton) et le coussinet que l’on veut contrôler. Après un serrage du chapeau de palier (ou de tête de bielle) au couple requis, il suffit de redémonter ce chapeau et de mesurer la largeur du fil écrasé pour en déterminer son jeu de fonctionnement.

IMG_2233  IMG_2231  plastigage test

Photos 1 et 2: La mesure du diamètre interne des coussinets est délicate à réaliser. L’excentricité (quelques centièmes) prévue d’origine va fausser la mesure selon la position angulaire des touches de l’alèsomètre qui sont disposées à 120°. Avec un décalage de 30° nous avons ici 3/100èmes d’écart.

Photo 3: Bien que de mauvaise qualité, elle montre l’utilisation du wire-gauge (ou plasti-gauge). Après un serrage au couple requis qui va écraser le fil entre coussinet et palier, il suffit de mesurer la largeur de l’empreinte décalquer sur le coussinet du chapeau avec une règle de conversion. Evidemment, plus l’empreinte est large et plus le jeu est faible.  Toujours, à cause de l’excentricité naturelle des coussinets, il faut éviter de placer le fil au centre du chapeau pour ne pas fausser la mesure. 

 

Pour plus de précisions sur les tolérances des jeux de fonctionnement,, on peut se référer dans le lien suivant à cet excellent Manuel Technique de Glyco qui propose avec un mot d’esprit   » des coussinets pour pallier (avec deux L dans ce sens) à vos besoins « :

http://www.moteursetculasses.com/wp-content/themes/moteurs_et_culasses/images/PRMGY921_FR_Manuel%20Technique%20Glyco_LR.pdf

Comme très souvent la valeur du jeu de fonctionnement est une affaire de compromis prenant en compte l’utilisation envisagée du moteur. Il dépend de la matière des pièces mises en œuvre (bloc moteur, bielles …) et du type de coussinets choisi. Il conditionne le débit d’huile lubrifiant le palier, les bruits de fonctionnement et … les intervalles de maintenance . Dans notre cas particulier, bien que disposant d’un bloc en aluminium, il m’a fallu réduire les tourillons de 2/100èmes pour avoir exactement le jeu attendu. Les premiers contrôles des efforts de rotation (mesure du couple résistant en tournant le vilebrequin avec un clé dynamométrique à lecture digitale) m’avaient donné une valeur un peu trop excessive et il m’a fallu me résigner à tout redémonter pour pouvoir repartir sur une bonne base.   

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Il existe une grande variété de coussinets ayant chacune des caractéristiques spécifiques selon l’utilisation envisagée du moteur. Clevite 77 (premier fabricant US de coussinets) recommande pour les moteurs à hautes performances,  l’utilisation des coussinets de la série H.

Avant d’installer le nouveau vilebrequin, on prendra un peu de temps pour polir les arrêtes des conduits d’huile qui communiquent entre les manetons et les tourillons. Il faut ensuite nettoyer soigneusement l’intérieur de ces conduits pour supprimer toute trace de poussières abrasives.

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Une fois les bords des trous d’huile polis, il faut les nettoyer soigneusement.

On est maintenant prêt pour présenter le vilebrequin sur le bloc moteur et fixer les chapeaux de palier. C’est l’heure de vérité qui va nous permettre de vérifier si le vilebrequin tourne bien, sans points durs ni jeux excessifs. A cette occasion, la sensibilité tactile vaut bien des appareils de contrôle.

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On va maintenant serrer les chapeaux de palier indépendamment un par un pour s’assurer que chacun une fois serré laisse librement tourner le vilebrequin. Une fois ce contrôle individuel effectué, on peut fixer ensuite définitivement tous les chapeaux.

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Après le montage définitif du vilebrequin , on re-contrôle le jeu longitudinal histoire de s’assurer que le coussinet inférieur central (qui est sur le dessus sur la photo) fait exactement la même largeur que sont voisin du haut et n’ampute pas le jeu longitudinal

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Pour faire un peu d’animation, voici en vidéo la séquence du contrôle tactile du couple résistant lors de la rotation du vilebrequin.

Parallèlement, avec le montage des nouveaux pistons, il a fallu recalculer le nouveau « bobweight » du vilebrequin pour le faire rééquilibrer. Ce mot d’outre atlantique désigne la masse tournante équivalente qui qu’il convient de placer sur chaque maneton pour procéder à l’équilibrage dynamique d’un vilebrequin. Le bobweight remplace donc les deux bielles et les deux pistons sur chaque maneton et s’obtient en cumulant la masse dite alternative (piston complet plus une partie du pied de bielle) et le double de la masse rotative (coussinets plus l’autre partie de la tête de bielle à laquelle les puristes ajoutent 4 grammes d’huile). Pour démystifier le sujet, voir ci-dessous la copie de ma feuille de calcul du nouveau bobweight spécifique à ce moteur.

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Cette copie d’écran de ma feuille de calcul nous indique comment est déterminé le bobweight. Le total des masses alternatives (piston + axe + clips + segments + pied de bielle) est de 742 grammes. La masse rotative (tête de bielle et coussinets) est de 440 grammes. Le bobweight est donc égal à (2 x 440) + 742 soit 1622 grammes. Cette valeur remarquablement basse est principalement due à la légèreté des nouveaux pistons fabriqués par Mahle

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Vue du vilebrequin en place sur l’équilibreuse de Rectification 2000. Le bobweight fixé sur chaque maneton est obtenu en ajoutant comme sur le plateau d’une balance, des poids (ici ce sont des rondelles d’acier ou d’alu calibrées) qui vont simuler l’ensemble bielles pistons. La correction pour réaliser l’équilibrage requis s’obtient soit en perçant des trous quand le balourd est positif, soit en rajoutant des poids sur les masselottes quand le balourd est négatif. On utilise à cette fin des plots de Malory métal (alliage à base de tungstène qui a la propriété d’avoir une masse volumique double de celle de l’acier) que l’on trouve sous forme de barre ronde de différent diamètre. En pratique, s’il faut ajouter une masse de 78 grammes dans la joue d’un vilebrequin, on perce un trou au diamètre standard de la barre (moins quelques centièmes) et dont la profondeur correspond à un volume de 10 cm3 (soit 78 g d’acier).  On le bouche ensuite par une pastille de Malory métal d’un même volume (elle pèse donc le double) et d’un diamètre un poil plus gros pour qu’elle puisse être montée pressée.

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Exemple de plot de Malory métal qui ont été pressés dans la joue du vilebrequin pour obtenir l’équilibrage recherché 

Le vilebrequin étant en place et tournant maintenant sans point dur avec un jeu longitudinal convenable, on peut installer les bielles et les pistons. La tâche est assez simple mais il y a tout de même quelques erreurs à ne pas commettre. La tête de bielle tout d’abord est asymétrique: elle possède une face avec un large chanfrein qui doit être tourné vers l’extérieur (coté bras de manivelle). Ce large chanfrein est prévu pour éviter tout risque de contact avec le gros congé des manetons de vilebrequins sportifs. Rappelons à ce sujet qu’il faut bien sur utiliser des coussinets plus étroits qui sont prévus pour cohabiter avec les gros rayons de raccordement des manetons. Après le sens de la bielle, il faut également orienter convenablement le piston pour que les soupapes tombent en face des empreintes faites sur la tête. Le piston étant monté avec son axe sur le pied de bielle, c’est le moment d’installer les segments. Pour les moteurs hautes performances, le jeu à la coupe est à déterminer selon le type de carburant utilisé et le mode d’amission (atmosphérique, suralimenté, dopé au nitrous, à l’alcool ou au nitro-méthanol). Ces critères vont définir la température de fonctionnement du piston et partant les jeux à prévoir. En conséquence, les segments sont rarement livrés avec les becs ajustés convenablement et il faut vérifier le jeux à la coupe pour adapter le jeu spécifique qui convient à ses besoins.

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Principe du segment de compression dit  »sans jeu à la coupe ». Le segment est composé de deux parties qui s’emboitent et dont les fentes sont décalées. L’épaisseur totale des deux anneaux est de 1 mm. L’anneau porteur (en L)  mesure 0,6 mm en épaisseur d’aile et l’anneau d’étanchéité mesure 0,4 mm. La surface de contact qui porte sur la paroi du cylindre est arrondie pour réduire les frictions 

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Détail du segment racleur en trois parties.

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Pour mesurer le jeu à la coupe, il suffit de mettre le segment à contrôler dans le cylindre et de jauger l’espace entre les deux becs.

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L’ajustage du jeu à la coupe de chaque segment  se fait avec une petite meule fine qui permet de grignoter proprement l’extrémité des becs jusqu’à obtenir la valeur désirée (il faut contrôler souvent car sur les segments très fins, les centièmes sont vite partis)

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Ici, le jeu à la coupe du segment coup de feu porteur vient d’être ajusté entre 55 et 60/100 èmes et il est prêt à être mis en place. On distingue également sur cette photo le faible espace entre les chemises montées touche-touche. Elles sont sans passage d’eau transversal et on les appelle les chemises siamoisées

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La mise en place des pistons avec des segments fins dans les chemises est parfois délicat. Je préfère utiliser un entonnoir maison plutôt que les colliers extensibles du commerce pas vraiment adaptés pour des pistons à jupe réduite. Pour cela, je tourne une bague en nylon au diamètre exact de la chemise avec une petite conicité à l’entré pour pouvoir y engouffrer les segments.

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Une petite vidéo qui met en scène le montage d’un piston avec un entonnoir maison.

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Vérification du jeu latéral entre les têtes de bielle sur le maneton avec une jauge « spéciale Drink Team ».

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Carrillo grave sur les têtes de vis des chapeaux de tête de bielle la classe qui permet ensuite de se référer  au couple maxi ou à l’allongement acceptable. Il est d’usage de mesurer et de noter soigneusement avant montage la longueur de chaque vis pour pouvoir vérifier lors de la révision suivante si les vis n’ont pas subit une déformation permanente.

Tous les pistons étant en place, on peut faire plusieurs tours de vilebrequin pour s’assuer qu’il n’y a aucun point dur au cours de la rotation. C’est aussi le moment de fixer un disque gradué en bout de vilebrequin et de déterminer le point mort haut. On mesurera aussi la cote de débordement ou de retrait de la couronne par rapport au plan de joint de culasse quand le piston est au PMH pour calculer et corriger précisément par la suite le rapport de compression.

Au PMH, notre piston déborde ici de 5/100 èmes (vérifié avec un comparateur au centre du piston). Il nous faudra donc déduire 0,44 cm3 en correction du volume correspondant à l’épaisseur du joint de culasse.

On arrive maintenant à mon étape préférée: l’installation de l’arbre à cames. Comme j’ai revu à la hausse la cylindrée du moteur, j’ai aussi changé la pièce qui régule son rythme respiratoire. Ici aussi, le choix de l’arbre à cames a été un compromis entre le régime maxi acceptable et la plage d’utilisation souhaitée. Avec une boite à 4 rapports seulement et un rapport de pont pas spécialement court, j’ai opté pour une came qui marche bien entre 3500 et 7500 tr/mn. Le limiteur de régime étant calé à 7800, ça me laissera tout de même une bonne plage d’utilisation. Dans la jungle des arbres à cames disponibles pour un small block Ford (289, 302 ou 351W), j’ai éliminé les poussoirs hydrauliques et ceux à fond plat pour ne retenir dans ma sélection que les cames avec poussoirs à rouleaux mécaniques.

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Mise en place de l’arbre à cames: les cames à rouleaux ont un profil caractéristique très ventru qui les différencie au premier coup ,d’œil. Elles permettent des ouvertures et des refermetures de soupapes plus rapides que les cames ayant des poussoirs à fond plat. En contre partie, au ralenti les rouleaux mécaniques font un bruit de machine à coudre!

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L’arbre à cames est positionné par une plaque d’extrémité fixée sur le bloc (la « thrust plate »). Son épaisseur doit être inférieure de 15 à 20/100 èmes à l’épaulement du pignon de l’arbre à cames.

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Après mise en place des pignons de la chaine distribution, je contrôle leur alignement avec un barreau rectifié en acier trempé. J’ai beau tiré sur le vilebrequin et pousser l’AàC pour essayer de compenser les jeux et tenter de les aligner, il me manque encore 0,6 mm. On remarque au passage que le pignon de distribution en bout de vilebrequin comporte plusieurs rainures de clavetage qui permettent d’ajuster précisément le diagramme angulaire de l’AàC. Chacune d’elle nous donne une correction de 2,5° par rapport à la précédente.  

En fouillant dans mon gourbi, j’ai retrouvé des rondelles de calage qui étaient fournies avec un kit  de montage pour remplacer un couple conique … et l’une d’elle faisait 0,7 mm.

Après remontage avec la rondelle interposée derrière le pignon, coup de chance, les pignons se retrouvent parfaitement alignés.  

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Détermination du PMH en fixant une tôle d’alu terminée en pointe et dont la flèche est  précisément ajustée sur 0° en tordant la tôle. On remarquera également en bout de l’AàC montée en verrue sur le pignon de distribution, la came de la pompe à essence mécanique constituée par un roulement à billes très étroit pour minimiser les frictions sur la cuillère de la pompe.

Pour réaliser le calage de l’AàC, j’utilise la méthode dite du « centerline » qui consiste à repérer la position angulaire  de la came d’admission quand celle-ci est en pleine ouverture et de lire l’angle du vilebrequin. Pour cela, il suffit d’installer un comparateur sur un poussoir d’admission et un quadrant angulaire en bout de vilebrequin après avoir fait coïncider son zéro avec le PMH. Le montage des poussoirs qui doit être réalisé avant le montage des culasses (après ils ne peuvent plus passer) ne présente pas de difficulté particulière.

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Avec une came neuve, il est fortement recommandé de mettre des aiguilles et des rouleaux neufs également sur les poussoirs

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A gauche, le poussoir est en position de levée maximale. On notera le principe « dog bone » qui relie les poussoirs deux par deux pour les empêcher de tourner (l’axe du rouleau doit toujours être parfaitement parallèle à l’axe de la came)

A droite, le disque gradué nous indique 104° après le PMH, ce qui est exactement – selon le fabricant – la valeur angulaire que doit avoir la médiane de la came.

Avant de refermer le couvercle du carter d’huile, je vais vérifier si l’huile circule bien sur tous les paliers et manetons du vilebrequin. Un des avantages d’avoir une pompe à huile externe, c’est de pouvoir la faire tourner à la main, indépendamment du moteur, pour mettre le circuit de graissage en pression. Cela permet de vérifier visuellement si l’huile circule bien sur tous les points sensibles et s’il n’y a pas de fuites ou de débits anormalement élevés à certains endroits (ne pas oublier d’installer par terre un bac de récupération des égouttures).

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Pour ce test de mise en pression, le réservoir d’huile est constitué par un entonnoir directement adapté sur l’aspiration de l’étage de mise en pression. Le refoulement est ici directement raccordé sur le bloc moteur par une durite sans passer par le filtre.

Le remontage du carter de distribution, du carter inférieur, de la pompe à eau et du damper ne présente pas de difficulté particulière.

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Il existe maintenant des joints de carter moteur en silicone moulé d’une seule pièce qui garantissent une meilleure étanchéité et une meilleure tenue dans le temps que les anciens joints en liège d’origine.

La tension de la courroie de la pompe à eau s’obtient en interposant – comme sur une 1600S – des rondelles d’épaisseur entre les deux flasques de la poulie inférieure en bout de vilebrequin.

Pour pouvoir installer le volant moteur et l’embrayage, il faut déposer le moteur de son tournebroche pour libérer l’accès de sa face arrière.

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Avant d’installer le volant moteur, on referme tout d’abord la trappe de la fosse de décantation des retours d’huile des culasses.

Le roulement pilote en bout de vilebrequin qui reçoit l’extrémité de l’arbre primaire de la boite a été remplacé par une cage à aiguilles qui encaisse beaucoup mieux les charges axiales.

On profite de l’opération pour monter des disques d’embrayage neufs: ils sont très fins (donc très légers) mais s’usent très vite car l’épaisseur de la garniture est très faible.

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 Lors de l’équilibrage du vilebrequin, Rectification 2000 a repéré chaque pièces pour permettre un remontage conforme à celui réalisé sur l’équilibreuse.   

Voila, le remontage du bas moteur est maintenant terminé; on va pouvoir envisager de passer à une nouvelle étape.

Bien que n’ayant pas décrit le travail de remise en état des culasses, voici le verdict du banc de puissance qui donne une idée du potentiel de ce moteur une fois sa restauration terminée.

Image de prévisualisation YouTube

Un petit lien vidéo montrant le comportement de ce moteur sur le banc de test à rouleaux de DM Performance. La puissance maxi est de plus de 460 cv à 7200 tr/mn tandis que le couple se situe à 537 mN à 5000 tr/mn. Evidemment, c’est toujours un peu moins que ce que l’on espérait mais c’est tout de même pas si mal que ça.

Comme la séquence se passe très vite, voici quelques arrêts sur image qui nous permettent de lire les pics des valeurs principales.

Couple maxi 1

Ici, c’est le couple maxi qui se situe juste en dessous 5000 tr/mn

seconde poussee

Là c’est la puissance maxi qui arrive à 7200 tr/mn. On notera qu’à ce régime le couple est encore très significatif puisqu’il se situe au dessus de 450 mN

Regime maxi 1

Enfin, le pic du régime moteur qui est monté jusqu’au rupteur à 7600 tr/mn. La puissance et le couple ont sérieusement dégringolé mais c’est en parti du au fait qu’ici, le moteur tourne sur 7 cylindres (l’allumage d’un cylindre est bloqué de façon aléatoire. Comme le test de puissance est effectué sur un rapport intermédiaire (ici en seconde), la mesure de vitesse de l’indicateur n’est pas la vitesse maxi du véhicule. La mesure de la sonde lambda qui ici nous indique un mélange trop pauvre n’était malheureusement pas très fiable (problème de connectique vraisemblablement)

Courbes puissance et couple Daytona

Détail de la courbe de couple (en vert) intéressante puisqu’elle nous offre plus de 450 mN entre 3300 et 7200 tr/mn.

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Par nanard289
Le 12 mars, 2015
A 15:52
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L’usinage du bloc moteur du 1800 « spécial Drink-Team » (mise à jour le 22 Novembre 2016)

L’usinage du bloc moteur pour transformer un 1600 en 1800 est incontestablement la modification la plus délicate à réaliser. De la qualité, du soin et des choix technologiques apportés pour réaliser cette opération dépendra la fiabilité du moteur dans le temps. On ne peut pas ajouter d’étages à sa maison sans se soucier de savoir si les fondations existantes vont supporter sans broncher la charge supplémentaire. Le choix de la valeur de l’alésage (qui va contribuer à déterminer évidemment la cylindrée) va conditionner la première question essentielle: faut-il conserver ou non l’entraxe de 89mm des cylindres d’origine?  D’après nos estimations basées sur les quantités de matières  restantes après usinage des alvéoles du bloc, jusqu’à 82mm on peut raisonnablement conserver l’entraxe d’origine. A 82,5 d’alésage on devient en délicatesse avec la résistance des matériaux car le fut de guidage de la chemise devient trop mince au centre.  Pour un alésage de 83 et au delà, il faut augmenter la cote d’entraxe des cylindres pour ne pas trop affaiblir la structure … mais il faut se résigner à accepter la cascade des contraintes qui vont en découler (bielles, chambres de combustion et soupapes désaxées légèrement des cylindres). 

USINAGE BLOC 1800

 Faut-il conserver ou non l’entraxe de 89mm des cylindres d’origine?

Pour Dreyfus c’était clair: quitte à transformer le moteur, autant ne pas faire dans la demi-mesure et puisque le but était de rajouter des cm3, il fallait utiliser des pistons aussi gros que possible! Finalement, notre choix de l’alésage s’est porté sur une valeur de 83,50mm avec une cote d’entraxe des cylindres de 90mm*, ce qui nous laissera la possibilité pour les futures opérations de maintenance de pouvoir encore réaléser les chemises à 84.

* Nota: La cote d’entraxe des cylindres de 90mm correspond à celle d’un moteur Honda 1800 pour lequel il existe des chemises spéciales que l’on a pu adapter sur le bloc Renault

La première étape pour la modification du bloc a été de réaliser une plaque de rectification (honing plate) au nouvel entraxe de 90mm pour pouvoir l’adapter sur le plan de joint et permettre dans un premier temps le positionnement de l’outil pour agrandir les alvéoles  des futs de cylindres et ensuite de simuler les contraintes de serrage de la culasse pour pouvoir rectifier les nouvelles chemises en place dans le bloc. C’est l’ami Dreyfus qui s’est chargé de cette opération. De mon coté, j’ai récupéré un joint de culasse que j’ai redécoupé à la Dremel pour avoir la correspondance avec le nouvel entraxe et le nouveau diamètre des cylindres. Ce joint provisoire qui sera interposé entre la plaque de rectification et le bloc ne servira évidemment que pour les opérations d’usinage.

L'usinage du bloc moteur du 1800
Plaque de rectification

La plaque de rectification du bloc est prévue avec des raccords hydrauliques qui communiquant avec la boite à eau, permettent de faire une circulation d’eau chaude (80°C) dans le bloc pendant la rectification des cylindres. La plaque étant beaucoup moins épaisse que l’ensemble culasse / rampe de culbuteurs (mais d’une raideur équivalente), les vis de fixation d’origine (M11 x 150) ont été remplacées par des vis de culasse provenant d’un moteur Nissan.

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Bien que l’alésage de la plaque (et du joint) soit de 85mm, un oeil averti remarquera la faible largeur à certains endroits de la portée d’un joint standard sur les hauts de cylindre (cylindres 1 et 4 notamment). Il est vraisemblable que le joint définitif sera fait sur mesure (MLS de Cometic ou équivalent) pour corriger ce maillon faible.

Pour pouvoir réaléser les embases des chemises dans le bloc, le rectifieur va s’aligner sur les alésages de la plaque de rectification (qui eux sont naturellement déjà décentrés) qui a été soigneusement mise en place (contrôle de l’alignement de l’axe des cylindres avec l’axe du vilebrequin).  L’épaisseur de la plaque de rectification et sa matière ont calculée et choisie pour avoir une rigidité longitudinale équivalente à celle de la culasse (merci aux services techniques de Renault … et aux programmes de calcul) pour obtenir une déformation équivalente lors du serrage sur le bloc.

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Le bloc est ici prêt à partir chez Rectification 2000 pour y subir une opération de lifting pas comme les autres …

Après avoir connu quelques soucis sur « la table d’opération », le bloc est finalement presque terminé d’usiner. Il reste à réaliser  le petit lamage de l’embase des chemises, celui qui va conditionner la hauteur de débordement de celles-ci, qui – conformément aux prescriptions du fournisseur des chemises - doit être maintenant comprise entre 4 et 6/100èmes. On est loin des 15 à 20/100 èmes initialement préconisés par Renault dans les années soixante.

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Cette photo nous montre le détail de l’usinage de la partie haute du bloc, là où va s’emboiter la collerette du haut de la chemise améliorant ainsi la rigidité de l’ensemble. La hauteur de la collerette  est de 1/2″ (environ 12,7mm)  mais le lamage est plus profond pour augmenter la section de passage du liquide de refroidissement sous le haut de la chemise.

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L’usinage du bloc est terminé et l’heure est au montage. Les chemises sont équipées de leurs joints toriques, leur base est graissée et une pate d’étanchéité est appliquée sur la portée du fond. A gauche, Patrick (Rectif 2000) met sa dernière touche pour casser quelques arrêtes vives et Dreyfus fini d’installer les joints toriques sur les futs de chemises.

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La première chemise vient d’être emboitée (il a fallu utiliser un maillet pour les derniers millimètres) et la cote de débordement est parfaitement respectée au 1/100ème près.

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Voilà, toutes les chemises sont en place et je suis stupéfait par la précision de l’usinage qui a été réalisé. Un barreau en acier rectifié posée sur les collerettes  des quatre chemises installées révèle un écart d’un petit centième entre la plus haute et la plus basse. Bravo Patrick!

Les chemises étant installées, on peut remettre la plaque de rectification en place et la serrer au couple pour simuler les contraintes de la culasse. Nous voilà maintenant prêt pour partir en direction de l’aléseuse pour dégrossir l’usinage des cylindres  puis de la rectifieuse pour la finition. Pour éprouver  la bonne  étanchéité du circuit de refroidissement autour des chemises, il suffit d’installer un raccord pneumatique sur la plaque qui simule la culasse, de gonfler le moteur, puis de mettre de l’eau savonneuse autour des points critiques (embases des chemises notamment)!

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Le bloc est ici gonflé à environ 3 bars et la seule fuite trouvée était … sur le raccord pneumatique de la plaque!

Les blocs moteurs Renault de 1600cc ne sont pas tous identiques et ont subit diverses évolutions. En comparant des pièces critiques sur deux types qui extérieurement semblaient être jumeaux, j’ai remarqué que les chapeaux de palier du vilebrequin étaient plus hauts et plus massifs sur l’un que sur l’autre et avec des vis de fixation sensiblement plus longues (+10mm).

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Comparaison de deux chapeaux de palier issus de deux blocs différents. Le premier à droite est un peu moins haut (-5mm) et les vis sont 2cm plus courtes que celui de derrière dont le taraudage démarre environ 1 cm sous le plan de joint du palier ce qui minimise d’autant les risques de fissures en reportant les efforts vers le centre du bloc.

Il est habituel sur un moteur ayant subit une préparation plus ou moins conséquente en vue d’améliorer ses performances, de remplacer les vis soumises à des efforts importants par des vis (ou goujons) de qualité supérieure. N’oublions pas que ce bloc était au départ initialement conçu pour un modeste moteur de 1470cm3 développant 60CV … et qu’on envisage aujourd’hui d’en sortir environ 3 fois plus. C’est le cas bien sur pour les vis de tête de bielle qui sont de loin les vis les plus sollicités et les plus critiques dans un moteur, mais il y a aussi les vis de chapeau de paliers et les vis de culasse qui sont concernées (non monsieur, les vis platinées ne comptent pas). On trouve chez les fabricants spécialistes de la visserie de haute qualité réalisée dans des aciers nobles, des vis ou des goujons dont les caractéristiques mécaniques peuvent être plus de deux fois supérieures à de la visserie ordinaire de série. Pour nos paliers de vilebrequin, nous avons donc également remplacé les vis d’origine par des goujons ARP en aciers traité avec en plus, une forte tôle en acier dur (XC60) additionnelle  pour entretoiser tous les chapeaux de palier entre eux, ce qui renforce très sensiblement le coeur de ce bloc en aluminium. Cet artifice, communément utilisé aux USA sous le nom de « main girdle », permet de sortir des puissances inavouables sur des petits moteurs ayant des blocs modernes de plus en plus fins. Notre plaque de renfort est en cours d’usinage ainsi que le dessus des chapeaux de palier qui doivent être surfacés pour garantir une bonne portée et faire bloc avec la plaque additionnelle. Je mettrais la photo de ce montage qui permet de renforcer considérablement les « fondations de la maison » dès que l’ami Dreyfus aura terminé les usinages.

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Un chapeau de palier modifié (en premier plan) pour assurer un bon plan d’appui à la plaque de renfort qui viendra en sandwich sur ses épaules. Derrière lui, un autre chapeau attend son tour pour se faire raboter l’échine.

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 Opération de maquettage avec le vilebrequin et une bielle pour déterminer la forme des découpes et les dimensions de notre plaque de renfort des paliers. On voit que pour les paliers 1 et 5, j’ai du casser les angles interne du bloc pour ne pas trop étrangler la largeur de la plaque aux endroits critiques et lui conserver une très bonne rigidité.

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Comme l’aluminium en tôle fine est beaucoup plus facile à usiner que l’acier dur en tôle épaisse, j’ai fait un gabarit pour vérifier les jeux de fonctionnement entre l’embiellage et la future plaque. 

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D’abord je vérifie le passage des masses d’équilibrage du vilebrequin qui est monté ici sans les cales latérales ce qui permet de vérifier les jeux longitudinaux mini et maxi. Là c’est le jeu mini coté poulie …

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et ici c’est le jeu maxi.

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Une découpe supplémentaire a du être ajoutée symétriquement sur le gabarit pour le passage des têtes de vis de la tête de bielle … comme quoi c’était pas inutile de faire un gabarit. 

C’est une évidence, mais il faut le rappeler de temps en temps: quand on installe de nouvelles vis (ou de nouveaux goujons) de classe supérieure, les couples de serrages sont bien sur à majorer pour augmenter les forces de précontraintes, repoussant d’autant les possibilités de déplacement des pièces assemblées (les vis s’allongent quand elles supportent des efforts supérieurs à leur précontrainte). Ainsi, pour nos nouveaux goujons de palier (dont le filetage coté bloc reste en M10 x 150) le couple de serrage qui était initialement préconisé à 65mN pour les vis d’origine (filets huilés) va passer à 81mN selon les recommandations du fournisseur avec la graisse spéciale ARP-qui-va-bien (soit l’équivalent de100mN avec des filets simplement huilés). Ce couple de serrage majoré d’environ 50% par rapport au couple d’origine permet d’augmenter considérablement la charge de la précontrainte. Autre évidence, une chaine ne valant que par son maillon le plus faible, il faut naturellement que le filetage dans le bloc soit suffisamment profond et en bon état pour encaisser cet effort supplémentaire. Ici, la profondeur taraudée dans le bloc est de 32mm et les vis n’avaient jamais été démontées, ce qui – sur ce point là – nous met à l’abri du malheur. Si on rencontre des soucis (et on ne doute pas d’en avoir), ils viendront probablement d’ailleurs.

 

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Sur un bloc ancien, il ne faut pas hésiter à passer un peu de temps pour nettoyer les fonds de taraudage des vis de palier (comme ici) ou des vis de culasse pour éviter des mauvaises surprises au remontage.  Pour cela, j’utilise un taraud de finition suffisamment long (surtout pour les vis de culasse). Il y a toujours des saletés d’accumulées dans le fond, même quand le taraudage est débouchant (c’est curieusement le cas de 3 taraudages de palier sur les 10).

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On aperçoit au fond du couloir dans les recoins du bloc,  la tête du taraud nettoyeur qui dépasse du taraudage débouchant. Après quarante ans de servitude, faire le ménage « en grand » n’est pas une tâche superflue.

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Les taraudages une fois nettoyés peuvent recevoir les nouveaux goujons ARP qui associés à la plaque de renfort vont contribués à renforcer considérablement le bas moteur.

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Main Girdle special Drink Team

La plaque d’acier découpée au laser par les soins de Michel Camus  pour renforcer les fondations du bloc moteur vient d’arriver. Rien à dire sur la précision de la découpe (+ou – 0,1mm); tout est  conforme à notre attente. Cette association plaque de renfort/goujons ARP  permet de multiplier au moins par 2 la rigidité torsionnelle du bloc, minimisant ainsi les risques de problèmes d’étanchéité des futs de chemise. Le montage est ici fait avec un palier provisoire. Les paliers définitifs sont en cours de surfaçage chez Michel Camus et ne devraient pas tarder à regagner leur domicile.

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Main girdle moteur 1800 Alpine

Il a fallu faire quelques petits ajustements pour le passage des vis de tête de bielle … en tenant compte qu’un coussinet puisse se détériorer! 

La page de l’usinage du bloc se termine ici et je pense en toute modestie que nous devons être les premiers « bidouilleurs » à avoir retenu la technologie MID* développé par le fabricant US de chemises Darton  pour la mettre en oeuvre sur un bloc Renault 1600 Cléon. L’avenir nous confirmera si nous nous sommes engagé dans une large avenue … ou dans une impasse. A ce propos, comme me le faisait justement remarquer l’ami Philippe Loutrel: il n’y a qu’en livrant des batailles que l’on peut espérer remporter des victoires!

*Modular Integrated Desck

 

Image de prévisualisation YouTube

Une petite vidéo qui nous montre l’embiellage assemblé dans le bas moteur. Le vilebrequin de retour du traitement thermique n’a pas pris 1/100ème de désalignement! On le contrôle simplement en montant les pistons sans segment et en ne mettant pas les joints Spi: à la main il tourne tout seul (la sensation tactile est grande et permet de bien « sentir » le comportement des pièces en rotation).  On ne peut malheureusement pas en dire autant pour l’arbre à cames qui a très mal supporté le traitement thermique.

Usinage du bloc : suite et fin

Ayant finalement retenu le montage d’un vilebrequin en acier forgé (inspiré de notre variante 2), la question des coussinets était revenue à l’ordre du jour: Fallait-il conserver les coussinets standards d’origine Renault, ou bien faire un réalésage en ligne pour se mettre au standard de notre vilebrequin exotique?

C’est le moment d’ouvrir ici une parenthèse sur les coussinets en général. Quand on compare les qualités d’une huile moteur des années soixante dix et une huile de synthèse d’aujourd’hui, on peut dire qu’il y a eu beaucoup de progrès de réalisé. Pour les coussinets, c’est la même chose. La comparaison des coquilles d’aspect aluminium issue de la grande série qui étaient installées sur le moteur de la Berlinette fait aujourd’hui triste figure par rapport à des coussinets de compétition modernes. Nous avions déjà réalisé cette modification avec bonheur sur les têtes de bielle de notre première variante en adoptant le standard Honda (et les coussinets modernes qui vont avec), nous devions faire la même chose avec les paliers des tourillons de notre nouveau vilebrequin. Fin de la parenthèse.

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Différence d’aspect extérieur entre un traditionnel coussinet d’origine Renault des années soixante dix (à gauche) et un coussinet moderne de compétition avec un revêtement multicouches

Pour se convaincre de la nécessité d’un réalésage de la ligne de palier (c’est forcément une opération couteuse), il nous a suffit de faire quelques mesures sur notre vieux bloc pour nous conforter dans cette décision. La cote nominale du tourillon d’un vilebrequin de moteur 1600 Renault standard est de 54,80 mm et l’épaisseur d’un coussinet est de 1,95 mm. On devrait donc avoir une ligne d’arbre d’un diamètre théorique de 54,80 + (2 x 1,95) = 58,70 mm. Il faut rajouter à cette valeur 4 à 5 /100ème de jeu pour le film d’huile, ce qui nous donne un diamètre de ligne d’arbre qui doit être compris entre 58,74 et 58,75 mm

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Les mesures nous indiquent une usure quasiment nulle pour le palier N°5  qui augment ensuite progressivement sur les autre paliers pour atteindre 3,5 /100èmes sur le palier N°1 (coté volant moteur).

Notre décision devient finalement relativement facile à prendre: nous allons refaire aléser la ligne d’arbre du vilebrequin à une cote supérieure pour recevoir des coussinets modernes. Ceci nous permettra d’effacer l’ovalisation (ou plutôt de compenser le tassement du métal) que ces paliers ont subie dans une vie antérieure.

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Par nanard289
Le 2 novembre, 2012
A 18:21
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Le vilebrequin du futur 1800 – Variante 1 (mise à jour le 19 Décembre 2016)

La cylindrée d’un moteur est caractérisée par son alésage et sa course. Dans les modifications envisagées sur notre futur 1800, on avait bien sur prévu d’augmenter l’alésage, mais aussi, d’augmenter légèrement la course. Le nombre de cylindres n’étant pas remis eu cause, il n’y avait rien à espérer gagner de ce coté là! Pour connaitre la limite maximale acceptable de la course, il nous fallait dans un premier temps mesurer la hauteur du bloc (c’est à dire la distance entre l’axe du vilebrequin et le plan de joint de la culasse. C’est en effet cette valeur qui va conditionner par empilement des cotes la course maxi acceptable.Parallèlement, comme nous souhaitions augmenter la longueur des bielles, il nous fallait définir une course maxi compatible avec l’ensemble de nos contraintes. Les embiellages à longue course associés à des bielles trop courtes ont un mauvais rendement mécanique. Ici, comme d’ailleurs dans beaucoup d’autres domaines, c’était encore une affaire de compromis. Le ratio entre la longueur de la bielle et celle de la course (L/C) devait être dans une valeur acceptable. La vitesse maxi du piston qui découlait de l’augmentation de la course n’était pas pour le régime maxi envisagé une valeur préoccupante; c’était un souci en moins. Enfin, il nous fallait choisir des dimensions en fonction de la disponibilité des pièces de grande diffusion car la fabrication sur mesure n’est jamais bon marché. On rappellera à ce sujet qu’une bielle est principalement caractérisée par son diamètre de tête, son diamètre de pied (diamètre de l’axe du piston), sa cote d’entraxe tête/pied, la largeur de sa tête (qui assure le centrage sur le maneton) et … son prix!

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Contrôle de la hauteur du plan de joint: nous disposons exactement de 219,86 mm pour loger le piston, la bielle et la demie course du vilebrequin.

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Comparatif des caractéristiques dimensionnelles de l’embiellage entre la version standard (à gauche) et la version Drink Team. La longueur retenue de la bielle (147 mm) correspond à une bielle du commerce utilisée pour la préparation compétition de moteurs Mitsubushi. Il nous faudra cependant rebaguer le pied pour qu’il soit compatible avec nos axes de piston (voir la page des bielles du 1800 pour plus de détails).

  

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Comparatif entre un piston moderne (forgé) et un piston d’origine (moulé). Le gain pour augmenter la longueur de la bielle et la course est essentiellement obtenu par l’utilisation de pistons modernes à faible hauteur de compression (distance réduite entre l’axe du piston et le bord de la couronne).

Finalement, nos hésitations sur la multitude des différents choix possibles ont été balayées par les caractéristiques des pièces disponibles sur le marché. Nous avons donc retenu en première variante une course de 86 mm (vilebrequin d’origine modifié) associée à des bielles de 147 mm de long et des pistons ayant une hauteur de compression de 30 mm. Une seconde variante était également possible en adaptant un superbe vilebrequin forgé à 8 masses ayant une course de 87 mm (voir la page variante 2 http://nanard289.unblog.fr/presentation/preparation-dun-moteur-1800cc/le-vilebrequin-du-special-drink-team-variante-2-edition-du-29-decembre-2013/). Dans un premier temps nous sommes partis sur la variante 1 qui était finalement un peu moins onéreuse.  

Le nouvel ensemble bielles /pistons sélectionné ayant des caractéristiques de poids différentes des pièces d’origine, il  nous fallait revoir l’équilibrage statique de l’embiellage.  Par ailleurs, comme détaillé dans le blog de l’ami PhL, les manetons vont être modifiés en diamètre par une rectification excentrée (on va passer de 48mm qui est le standard Renault à 45mm qui est un standard Honda). Juste un mot au passage pour préciser que les huiles moteurs actuelles dites de synthèse ont énormément progressé par rapport aux huiles minérales d’il y a quarante ans . On peu donc sans souci réduire légèrement les surfaces de friction (et donc augmenter la pression de contact) sans risquer pour autant la rupture du film d’huile. A noter que la réduction du diamètre diminue également la vitesse périphérique des coussinets, ce qui tend à minimiser les frottements. A 8000 tr/mn, on passe d’environ 20m/s avec des manetons de 48mm à 18,8 m/s quand ils sont réduits à 45mm. De plus, le standard Honda de 45 mm (qui est largement utilisé en compétition) propose un choix de coussinets « hautes performances » qui n’existe (malheureusement) pas avec l’ancien standard Renault. Enfin, le passage des manetons de 48 à 45mm permet  – avec une rectification excentrée de 1mm vers l’extérieur (on peut faire un peu plus mais ça devient plus délicat à gérer)  – de modifier la course pour la passer de 84 à 86mm. Cette modification nous procure finalement beaucoup d’avantages sans aucune contrepartie (il nous fallait de toute façon rectifier le vilebrequin que nous avait donné Marc). Les pistons forgés retenus pour ce moteur étant plus légers de 100g et les bielles (forgées également)  ayant la tête plus légères (sans doute des femelles?)  de 50g, il nous fallait réduire d’environ 100g  (50g de tête de bielle + 100/2 pour les pistons*) les masselottes d’équilibrage  du vilebrequin. Un rapide calcul permet de déterminer que la quantité de matière à retirer est d’environ 5mm sur chaque contre poids (longueur 170mm, largeur 15mm densité 7.8g/cm3). Ceci est une étape de dégrossissage, la phase d’équilibrage finale (statique et dynamique) sera réalisée par les Ets Rectification 2000 qui disposent de la machine qui va bien.

* Les masses alternatives (pieds de bielle et pistons) comptent pour moitié par rapport aux masses tournantes (coussinets, têtes de bielle)

Bien évidemment, si nous avions eu un vilebrequin à 8 masses, il nous aurait fallu diviser cette valeur par deux pour ne prendre que 50 g à la périphérie de chaque joue.

Ci-dessous,  mesures comparatives des masses tournantes entre une bielle d’origine et une nouvelle bielle forgée; il y a environ 50g d’écart. A noter que la nouvelle bielle étant plus longue d’entre-axe  (+10,5mm),  la partie pied (masse alternative) pèse sensiblement le même poids que celle d’origine

Le vilebrequin du futur 1800 - Variante 1 (mise à jour le 19 Décembre 2016) IMG_8040-300x225

Bielle de série

 

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Bielle Carrillo forgée

Usinage des joues du vilebrequin

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Réduction  du diamètre des masselottes sur le vilebrequin

 On retire 5mm sur le rayon (comparatif avec la joue de gauche pas encore usinée) ce qui nous fait environ 100g en moins sur chaque masselotte)

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 Détail de la rectification désaxée des manetons. La finition sera faite par un galetagetraitement Ténifer pour redonner la dureté de surface requise. Les coussinets type « racing » étant chanfreinés, la liaison maneton-manivelle se fera sur la moitié inférieure par un rayon de raccordement qui va supprimer l’amorce de rupture que constitue bizarrement la saignée d’origine. 

* Le galetage qui consiste à faire un écrouissage de la surface des manetons et tourillons avec des galets presseurs (traitement d’origine) augmente la dureté superficiel du métal. Cette opération qui nécessite une machine très spéciale n’est pas pratiquée dans le officines de mécanique qui la remplacent avantageusement par un traitement thermique.

 

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Rectification excentrée

 

En dynamique, un vilebrequin se comporte comme un diabolo et pour améliorer la répartition des charges et diminuer les harmoniques on a souvent intérêt à ajouter un damper à son extrémité. N’ayant pas la possibilité de faire usiner une rainure de clavetage, j’étais dans l’impossibilité de fabriquer un volant jusqu’au jour ou j’ai eu l’opportunité de récupérer un damper en acier de 205 mazouté que j’ai légèrement modifié. L’adaptation a été assez facile et j’ai pu donc remplacer avantageusement le volant alu/nylon initialement prévu par un volant acier dont le moment d’inertie est beaucoup plus convaincant.

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Modification du damper 205 Peugeot en cours: on commence par supprimer les gorges de la poulie poly-vé.

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Pour le montage sur le nez du vilebrequin, il nous a fallu reprendre le diamètre initial in terne de 30mm (standard Peugeot) pour le porter à 31,85 au standard Renault (montage légèrement pressé).

Le vilebrequin ayant été porté chez Rectif 2000 pour y subir une opération de lifting conséquente (radiographie pour s’assurer que la base était saine, puis rectification spéciale des manetons et enfin équilibrage), la balle n’était plus dans mon camp et les mouches avaient changé de mules. La semaine dernière, je reçois un coup de fil de Patrick (c’est le Maitre des lieux de Rectif 2000) qui me dit: j’ai une bonne et une mauvaise nouvelle pour toi. Un peu inquiet, je demande:

-  c’est quoi la mauvaise?

-  Mon gars s’est planté dans la cote de rectification des manetons de ton vilo!

Un peu dépité tout de même, je trouve malgré tout la ressource interne pour rester serein face au mauvais sort et je lui demande sans enthousiasme:

- et la bonne, c’est quoi?

- Ah ben je t’ai trouvé un nouveau vilo neuf et mon gars l’a réusiné exactement comme l’ancien mais avec la bonne course!

Comme douche écossaise, c’était pas mal. Mon premier souci après avoir récupéré notre nouveau vilebrequin modifié a été de vérifier le jeu des bielles (latéral et axial) et bien évidemment les cotes principales. N’ayant pas encore le nouveau bloc chemisé avec ses cylindres qui vont bien, j’ai fait un montage précaire sur l’établi pour pouvoir contrôler approximativement la différence de hauteur entre une bielle au PMH et une autre au PMB. Le résultat était de 86mm … exactement. Merci Patrick!

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La nouvelle cote des manetons qui sont passés au standard Honda (de 48, on a maintenant réduit à 45mm)

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Contrôle de la course du nouveau vilo (le pied de la bielle au PMH effleure le plan de travail de l’établi et celle qui est au PMB effleure la cale de 86,00)

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Détail de la rectification des manetons (vue du coté de l’axe du vilo). La réduction du diamètre a permis d’ajouter un large congé de raccordement entre le maneton et le bras de la manivelle ce qui renforce considérablement sa résistance au cisaillement. Bien évidemment, il faut utiliser des coussinets chanfreinés (ou plus étroits) pour dégager l’espace latéral occupé par ce nouveau rayon

Comme pour le vilebrequin du 1600S, celui-ci s’est vu également modifié au niveau des trous d’arrivée d’huile (tourillons et manetons) pour faciliter la circulation.

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La « larme » ajoutée sur les manetons doit naturellement s’étirer dans le sens de la rotation

Un traitement « ténifer » (également proposé par les Ets Rectif 2000) va être maintenant réalisé sur les manetons. L’usinage en profondeur au nouveau standard Honda a en effet supprimé la dureté superficielle qui d’origine était obtenue par galetage … et il faut la remplacer!
La modification pour renforcer les paliers du vilebrequin a été transférée dans la page plus appropriée du bloc moteur.

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Voilà, le vilebrequin est en place pour une vérification des jeux de montage avec la plaque de renfort des paliers. La couleur gris clair résulte du traitement thermique. Curieusement, avec la plaque en acier sur les épaules, il y avait un blocage en rotation que je ne voyais pas: le vilebrequin tournait librement sur environ 300° puis butait quelque part … mais où?. En passant une lame de 5/10ème de mon jeu de cales autour des ouvertures de la plaque, j’ai finalement trouvé « la chose » qui empêchait de tourner rond!

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Un petit coup de disqueuse est rapidement venu à bout de ce  mini problème!

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Une petite adaptation a été faite en bout de vilebrequin pour ajouter une poulies crantée qui servira à entrainer la pompe à huile à double étages (rapport 1/2 – poulies de 14 et 28 dents) laquelle entraine ensuite la pompe à injection Kugelfischer (rapport 1/1 – poulies 28 et 28 dents).

Après quelques tests préliminaires, ce vilebrequin « prototype » ne sera finalement pas utilisé. Des soucis d’adaptation de nos pistons avec la chambre de combustion de la culasse nous ayant obligé à revoir notre copie, nous avons opté pour une combinaison plus audacieuse en utilisant des pistons Cosworth associés à un nouveau vilebrequin « racing » à course légèrement majorée, inspiré de notre variante 2.

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Notre dernier vilebrequin « racing » (ici en cours de maquettage) a nécessité un gros travail d’adaptation. Nous ne regrettons cependant rien car le nouveau potentiel de ce moteur a du coup fait un petit bond en avant.

 

 

 

 

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Par nanard289
Le 30 juillet, 2012
A 15:30
Commentaires : 5
 
 
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L’équilibrage des bielles

Lors de la restructuration du site « Unblog » un grand nombre de mises à jour et de pages ont été malheureusement « perdues »; Unblog ne faisant aucun effort pour la remise à jour des parties détruites, je prend mon courage à deux mains pour restaurer – comme si on n’avait pas assez de travail sur la Berlinette -  les maillons manquants.

On entend parfois dire: « mes bielles sont équilibrées au gramme près »! Quand on pose alors la question de savoir comment à été réalisé cet équilibrage, on est souvent surpris par la méthode utilisée. Avant de décrire comment procéder pour obtenir un résultat sérieux, il faut en préambule préciser qu’une bielle se décompose en deux parties qui dynamiquement fonctionnent de façon distincte. La première partie comprend la tête (avec vis et chapeau) et la moitié de l’âme; elle s’appelle la masse tournante. La seconde partie comprend l’autre moitié de l’âme avec le pied de bielle (et sa cage bronze éventuelle); elle s’appelle la masse alternative. Le poids total d’une bielle est donc obtenu en additionnant sa masse tournante et sa masse alternative. L’équilibrage des bielles s’obtient en ajustant précisément l’ensemble des masses tournantes et des masses alternatives en s’alignant sur les plus faibles valeurs mesurées sur le jeu. Si vous ne connaissez pas ces valeurs, voici comment procéder pour les mesurer:

a) Mesure du poids de la masse tournante:

Avec une balance suffisamment sensible et un support réglable, disposer la bielle comme indiqué sur la photo ci-dessous. Les galets (sous la tête sur le plateau de la balance et sous le pied sur le support externe) sont disposés pour minimiser les frottements et partant l’imprécision de la mesure. La hauteur du support qui maintient le pied de bielle est réglé pour avoir l’axe de la bielle parfaitement horizontal. On note cette première valeur en déduisant bien évidemment le poids du galet posé sur la balance.

L'équilibrage des bielles IMG_46401-300x225

b) Mesure du poids de la masse alternative:

On retourne la bielle sur son support et de la même façon, on pèse l’autre extrémité (l’extérieur du pied de bielle étant généralement circulaire, il n’est pas utile d’interposer un galet sur le plateau de la balance). La photo ci-dessous nous montre la disposition du galet sur le support.

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Si les mesures ont été faites convenablement, la somme des masses tournantes et alternatives doit correspondre au poids total de chaque bielle. A noter que les fournisseurs sérieux précisent ces valeurs sur l’emballage et nous livrent des jeux de bielles déjà appairés

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En pratique, après avoir décomposé et mesuré les masses de chaque bielle, on va commencer par aligner les masses tournantes sur la plus petite valeur relevée. Ensuite, une fois que toutes les masses tournantes sont ajustées à la même valeur, on pèse à nouveau la masse totale de chaque bielle et on aligne les poids sur la plus légère en retirant de la matière coté pied sur les plus lourdes. Une fois l’opération terminée vous pourrez dire à vos amis: « oui môssieur, mes bielles sont équilibrées au gramme près… »

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Par nanard289
Le 22 décembre, 2011
A 21:31
Commentaires : 8
 
 
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Remontage du bas moteur

Remontage du bas moteur

Le remontage du bas moteur avec les bonnes pièces ne pose pas de problème particulier. Toutefois, la voiture étant plutôt destinée à faire du circuit que de la promenade, j’en profite pour remplacer les vis de tête de bielles d’origine qui ont manifestement déjà subit quelques démontages indélicats dans le passé par des vis modernes plus sérieuses qui pourront subir sans broncher 8000tr/mn.

En haut, une vis de tête de bielle moderne dont la résistance et l’élasticité sont très supérieures aux vis d’origine. Ces vis sont sans aucun doute un des éléments les plus sensibles d’un moteur.

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L’alignement du poids des nouveaux pistons est fait rapidement (2 grammes d’écart seulement entre le plus lourds et le plus léger) et ne nécessite pas beaucoup de retouche. Par contre, curieusement, les segments qui sont livrés avec les pistons n’ont pas un jeu à la coupe convenable. On le vérifie facilement en plaçant un segment seul dans son cylindre et en le mettant parfaitement parallèle au plan de joint de la culasse. On peut ensuite aisément vérifier le jeu à la coupe avec un jeu de cale. Trop de jeu entraine des fuites de compression mais pas assez (le segment travaille à une température très élevée et donc il se dilate) se traduit par un risque de casse avec de grosses rayures du cylindre à la clé. Il faut donc passer un peu de temps pour contrôler les jeux et assurer le coup. Dans mon cas, comme le jeu était trop faible et biseauté (les bords de la coupe des becs n’étaient pas parallèles) il a fallu très légèrement meuler les extrémités (quelques centièmes de mm) pour obtenir le jeu requis.

 On voit sur cette photo que les becs du segment ne sont pas tout à fait parallèles

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 Avec la petite meule qui va bien, on va gentiment reprendre le jeu à la coupe. Attention, les centièmes partent très vite

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 Le segment étant placé dans son cylindre parfaitement parallèle au plan de joint de la culasse, on contrôle à l’aide d’un jeu de cales le jeu à la coupe

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L’opération suivante sera le montage des chemises dans le bloc et il convient de les faire légèrement déborder du plan de joint de culasse. On dispose pour cela de rondelles en papier de différentes épaisseurs que l’on place sur la base de chaque chemise pour obtenir le débordement souhaité. J’ouvre une parenthèse pour préciser ici que quitte à installer un nouvel ensemble chemises/pistons, je désirais profiter de cette opération pour transformer le moteur de 1600cc en 1800 et lui donner ainsi un gain couple et de puissance non négligeable. Consulté sur le sujet, Dreyfus n’a pas voulu me suivre dans cette voie et a préféré ne pas modifier son bloc pour rester dans sa cylindrée d’origine. Selon lui, le 1800 est devenu trop commun et ne devrait être le privilège que des quelques Berlinettes modifiées ainsi à l’époque! Conformément à sa volonté, c’est donc un kit chemises pistons neuf de 1596cc que j’ai installé. On verra que plus tard, j’ai finalement réussi à le convaincre de préparer à titre de pièce de rechange un second moteur de 1800 pour permettre de d’établir un comparatif en terme d’agrément de conduite et d’efficacité.

 Contrôle de la hauteur de débordement des chemises avec un jeu de cales et une règle. Il est utile de rappeler ici  que la cote de débordement initialement préconisée par Renault (15 à 20/100èmes) était prévue pour des joints de culasse relativement « mous » qui nécessitaient de resserrer la culasse après 1000 ou 1500 km. Les joints modernes beaucoup plus durs ne requièrent que 6 à 8/100èmes et n’ont pas besoin d’être resserrés après quelques temps d’utilisation

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et mise en place de l’ensemble bielles pistons segments

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Ensuite, mise en place des coussinets neufs en cote réparation (le vilebrequin a été rectifié), un coup de pinceau d’huile sur les manetons et tourillons du vilebrequin et serrage des chapeaux de palier et de tête de bielle à la clé dynamométrique en enduisant les vis avec la graisse spéciale qui va bien. Contrôle de la résistance à la rotation: pas de point dur, tout va bien. Contrôle du jeu longitudinal avec un comparateur (ne pas oublier les deux petites cales de chaque coté du palier central) et ensuite on peut installer la pompe à huile et refermer le carter inférieur. Une fois le bas moteur remonté, il faut déterminer le point mort haut (PMH) avant de pouvoir passer au chapitre de la distribution

Contrôle de la position du PMH avec un comparateur

Controle PMH

Lors de la restructuration du site « Unblog » un grand nombre de mises à jour ont été malheureusement « perdues ». Comme ma soeur Anne, ne voyant rien venir (un temps j’ai espéré naïvement un débuggage du site) , je prend mon courage à deux mains pour tenter de remettre à jour quelques maillons manquants..

Le vilebrequin a subit quelques petites modifications: on lui a coupé les oreilles en pointe pour améliorer son aérodynamisme et on en a profiter pour ajouter des « larmes » sur les trous de graissage des manetons.

On aperçoit ici les ailes « couteaux » des masses d’équilibrage qui minimisent les turbulences à hauts régimes

Remontage du bas moteur IMG_7807-300x225

Là, on voit le détail de la modification qui favorise la sortie de l’huile du maneton pour graisser la tête de bielle

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Le volant moteur a subit une petite cure d’amaigrissement (- 600 grammes). Cette modification est à classer en tête dans le rapport cout/performances. On retire dans un premier temps de la matière (fonte) sur la périphérie de la couronne…

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Ensuite, une série de trous (15) d’un diamètre de 17mm est répartie entre la couronne du démarreur et la piste de friction de l’embrayage. L’ensemble vilebrequin, volant, mécanisme d’embrayage a ensuite été porté chez Rectif 2000 pour une radiographie, une rectification  et un équilibrage dynamique.

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La fixation du volant est réalisé avec des vis neuves en acier traité (classe 12/9). On aperçoit en bas, coincée sur le palier de l’arbre à cames, la cale en biseau qui me permet de bloquer le vilebrequin en rotation pour pouvoir serrer énergiquement le volant moteur .

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Le centrage du disque d’embrayage est réalisé avec un prolongateur d’arbre de boite de R21 (même cannelures) dont l’extrémité  pour la circonstance a été adaptée  au diamètre interne du roulement pilote (17mm) du vilebrequin de la Berlinette).

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Voilà, c’est quasiment terminé. Il ne reste plus qu’à installer la pompe à huile et à refermer le couvercle

 

 

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Par nanard289
Le 26 août, 2011
A 10:03
Commentaires : 2
 
 
 

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