| L'équilibrage d'un moteur : |
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Préambule : Un moteur à combustion interne est soumis, non seulement aux efforts générés par la combustion des gaz (poussée), mais aussi à des efforts d'origine inertielle. L'inertie est une cause qui s'oppose au changement de trajectoire ou de vitesse d'un corps. En effet, les éléments mobiles d'un moteur sont soumis à des cycles d'accélération et de décélération particulièrement violents, ce qui, compte tenu de leur masse, donc de leur inertie, engendre des sollicitations cycliques considérables sur l'ensemble du moteur. Ces sollicitations "remontent" ensuite au cadre ou au chassis sous forme de vibrations et de bruits. Les conséquences : Un déséquilibre diminue les possibilités d'accélération des pièces en mouvement, créé des vibrations parasites qui entraînent des frictions supplémentaires et donc des usures prématurées. Des efforts importants naissent au sein des pièces. Ils leurs imposent des contraintes supplémentaires. Générateurs de "fatigues" prématurées du métal, ils sont donc destructreurs et gourmand en énergie consommée. Le bilan est une durée de vie écourtée pour ces machines. A l'inverse, un moteur équilibré offre à son utilisateur une souplesse d'utilisation, une économie de carburant, une longévité accrue et une impression de légèreté. Les accélérations sont plus vives, le comportement mécanique est transfiguré par cette opération bénéfique. "Un moteur des années 30 vibre et est fichu à 50 000 km !" ... Vrai ou Faux ? Vrai à son époque de fabrication, faux de nos jours. Aujourd'hui, les moteurs (actuels) atteignent facilement 300 000 km sans trop de problème. Or si la qualité des alliages et la précision des usinages est une des raisons, la performance des lubrifiants, des carburants et l'équilibrage des pièces sont les acteurs majeurs de cette longévité. De nos jours, le reconditionnement complet d'un moteur ancien utilise des machines de grande précision, des alliages récents. Le moteur utilisera des huiles meilleures et un carburant plus performant. Pourquoi le condamner à de pâles performances et à une durée de vie réduite, en oubliant l'équilibrage ? |
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Un V8 Simca (1956) passe au banc : |
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Prenons pour exemple le cas de l'équipage mobile d'une Simca Versailles équipée du V8 Aquilon. Ce moteur est issue d'une technologie Ford, datat de 1939: Toujours équipé de soupapes latérales, le moteur revu et corrigé par les ingénieurs Simca (en 1955), reste lourd et vétuste dans sa conception. Sa puissance arrive à peine à 80 cv SAE soit environ 70 Din pour un 2350 cm3. La première des étapes est de contrôler le vilebrequin et d'effectuer les rectifications si nécessaires. Cela permet aussi de s'assurer qu'il n'est pas voilé, suite à un accident ou un choc. En même temps, la face d'appui de l'embrayage sur le volant moteur sera rectifiée (voile maximal de 1 à 2/100e). Cet travaux d'usinage garantiront une parfaite perpendicularité du plan de contact avec le disque d'embrayage ainsi qu'une bonne progressivité. C'est à dire un confort supplémentaire de conduite. Après un nettoyage soigneux (débouchage des canaux de graissage et brossage des éléments), le vilebrequin est placé (seul) sur le banc de l'équilibreuse. Un diagramme en statique met en évidence un balourd de 12.4 gr à 67°. On considère qu'un défaut de 4 gr est tolérable. Ce vilebrequin est donc déséquilibré. Il entraînera des vibrations parasites, ne donnera pas toutes ses capacités, ne sera pas confortable à utiliser, surconsommera et aura une durée de vie réduite. A l'utilisation, ce moteur donnera l'impression d'une mécanique laborieuse, archaïque alors que malgré son age de conception, il peut en être tout autre. Chacun a pu constater l'effet insupportable d'une simple roue mal équilibrée. Les vibrations perçues proviennent seulement de quelques dizaines de grammes manquants. Bien qu'une roue ne tourne qu'aux lalentours de 1000 tr/min, l'amplitude est conséquente et se transmet au véhicule entier. Dans le cas du moteur, 1000 tr/min ce n'est qu'une rotation proche du ralenti. Imaginons ce qui peut se passer, lors des montées de régime. La majeure partie des vibrations est masquée par l'existence des silent-blocs, qui isolent le groupe propulseur de l'habitacle. Mais ils ne les suppriment pas pour autant. Ceci explique qu'un vilebrequin puisse se briser ou qu'un volant moteur cisaille ses points d'ancrage sans que rien de "visible" ne le prédise. Un second contrôle en dynamique montre l'éxistence des contre-masses de 2.62 kg, diamétralement opposées (308° et 128° soit une opposition de 180°). Dans le cas de ce modèle à 3 paliers, le vilebrequin est fractionné virtuellement en 2 parties par rapport au central. Il va donc être possible d'équilibrer la partie gauche et la partie droite ( recevant chacune 4 pistons). Les étapes suivantes consistent à réduire le déséquilibre. La première idée serait d'enlever 12.4 gr à l'opposé du déséquilibre (180 °). Or, le simple fait de modifier la répartition des masses sur un plan, va immédiatement modifier l'équilibre de l'autre. Autrement dit l'équilibre du premier plan existe grâce au déséquilibre du second. Remédier au déséquilibre du second, en une seule passe, supprimerait l'équilibre du premier. C'est un système ou chaque grain de matière influence et est influencé par les autres. Les forces passent par le palier central. La solution est de procéder à un faible enlèvement de matière (perçage dans les contre-poids) et de refaire ensuite un diagramme au banc. De cette manière, on va pouvoir s'approcher prudemment du résultat souhaité. Après le vilebrequin, c'est autour des pièces associées de passer une à une ,au banc : - poulie, - vis ou noix d'entraînement de manivelle (pour les anciennes biensûr), - mécanisme d'embrayage (sans son disque). C'est ainsi que chaque équipement de la ligne sera équilibrée et offrira une rotation proche de la perfection. L'opération totale permet d'aboutir à un écart de seulement 2.92 gr. Un résultat meilleur que ceux de bien des véhicules actuels et de marque fortement connues. Descendre en dessous deviendrait inutile avec un moteur dont la vitesse de rotation maximale est de 4500 tr/min. On comprend alors pourquoi un mécanisme d'embrayage doit être remontée dans sa position "usine" ou que le remplacement par un autre, occasionnera des vibrations supplémentaires. Pour améliorer encore l'équipage mobile, une pesée des bielles et des pistons permettra de réaliser le meilleur appariement et ainsi de réduire la différence de poids entre les différents ensembles bielle-piston. Une balance numérique de précision permet de se rendre compte qu'un jeu de pistons neufs peut avoir des écarts de plusieurs grammes. |
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Qu'en est il des mécaniques anciennes ? |
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Suivant les constructeurs, la prise de conscience de l'importance de l'équilibrage est apparue entre les années 40 et 50. Ce qui signifie que bon nombre de moteurs anciens n'ont jamais reçu plus qu'une simple pesée empirique des pièces en mouvement. En comparant le comportement d'un même moteur avant et après passage au banc, on est immédiatement convaincu de l'effet bénéfique apporté par cette amélioration mécanique. Plus on remonte dans le temps et plus votre moteur risque d'avoir été démonté et remonté sans soucis de compatibilité d'équilibrage et peut être même avoir été construit à une époque ou la technologie ne permettait pas de se soucier des problèmes de vibrations. La mécanique est une science rigoureuse ou l'à-peu-près n'a guère de place. |
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