Comment tracer les diagrammes d’admission/échappement d’un arbre à cames monté sur un moteur.
6 décembre 2019.***Pour revenir à la page d’accueil** ICI
Le 6/12/19
Pour
une étude théorique de haut niveau
Ces courbes en sont extraites : levée ( vert) , vitesse ( rouge) et acceleration ( bleu ).
Les accelerations constatées, de l'ordre de 5000 G, génèrent un poids apparent de 50 kg pour une soupape de 100 grammes ...
On comprend donc la necessité de ressorts tarés à plusieurs dizaines de kilos.
Le 15/10/2019
Une excellente vidéo de Nanard289 sur le calage avec poulie réglable :
https://www.youtube.com/watch?v=Q2V...
Le 24/4/2016
Voir aussi l’article sur la RETAILLE d’un arbre à cames :
Le 30/6/2011 Des fichiers image du disque de 273mm de diamètre sont inclus en .jpg et .pdf en fin d’article
Le 7/4/2015
Une feuille Excel pour calculer le taux de compression à partir du rapport volumétrique, la longueur de la bielle et le RFA.
RELEVÉ D’UN ARBRE A CAMES
L’objectif est double :
tracer les courbes d’ouverture des soupapes en
fonction de la rotation du vilebrequin.
vérifier le calage de la distribution, en
mesurant par exemple une dérive due à l’usure de la chaine et/ou le
mauvais positionnement d’un logement de clavette.
Les notions de base sur les arbes à cames (AàC) ayant été exposées dans Berlinette Mag (N°18, Janvier 2007) et sur le site http://a110a.free.fr/SPIP172/articl..., on se concentrera ici sur les détails de l’opération.
Si le moteur a été ouvert, ne remonter que l’ensemble piston/chemise N°1 pour effectuer ces relevés. En effet, le vilebrequin sera plus facile à entrainer à la main, les frottements étant réduits, et les (probables) dépose/repose de la culasse seront simplifiés : 4 vis au lieu de 10.
Dans la suite, on utilisera un moteur Cléon alu de type 807/25, mais les mêmes principes s’appliquent pour tout moteur à AàC latéral.
MATÉRIEL
Un disque gradué de 0à 360°, de diamètre aussi grand que possible afin d’améliorer la précision de lecture (au demi degrés).
Un index à fixer sur le bloc, ici une tige filetée de M10X150, avec 4 écrous et un triangle en tôle taillé à la cisaille. Ne pas se contenter d’un morceau de fil de fer, trop fragile et se tordant facilement lors d’une fausse manœuvre.
Deux comparateurs de course 10mm (ou plus).
Deux supports magnétiques de comparateurs, ou mieux, à réaliser sur mesure en tôle de 20/10mm.
Un joint de culasse usagé.
Dans la suite, le vilebrequin sera tourné systématiquement dans le sens de rotation du moteur et les degrés seront ceux du vilebrequin.
DETERMINATION DU Point Mort Haut Allumage POUR CALER LE 0 DU DISQUE
Sachant qu’à 1/10mm de course autour du PMH, correspond une rotation de 5° environ du vilebrequin, on comprend l’importance d’un calage très précis du PMH qui doit donc s’effectuer obligatoirement de manière indirecte.
On place l’index devant le 0 du disque pour un PMH approximatif.
On relève les deux angles pour le piston descendu de 1/10mm avant et après le PMH, tel que mesuré au comparateur, et on calcul la correction de décalage du 0. Exemple : on lit sur le disque 2° avant le PMH et 356° après le PMH (soit 4°). Le PMH réel est donc décalé de (4-2)/2= 1° .
On tourne le volant moteur jusqu’au 0 actuel puis on décale l’index de 1° vers la gauche. Et bien entendu on refait un tour de vilebrequin pour vérifier qu’on lit bien 3° et 357° pour 1/10mm de descente du piston.
Tout ceci peut paraître fastidieux mais c’est indispensable car toutes les mesures ultérieures dépendront de la précision de ce calage du 0.
CALAGE DE LA DISTRIBUTION
Introduire l’AàC dans son logement avec la chaine et la placer sur le petit pignon en bout de vilebrequin.Notez qu’il y a 36 dents sur le pignon d’A à C et bien sur 18 sur le petit : une dent du grand correspond à 10° AàC, soit 20° vilebrequin. Une erreur de positionnement d’une seule dent peut donc entraîner des soupapes tordues par contact avec le sommet du piston.
Le disque étant au 0, aligner les repères sur les poulies, le brin droit (en traction), de la chaine étant bien tendu.
Monter le tendeur de chaine et la bride d’AàC. Sur ces vis, mettre une seule goutte de Loctite rouge uniquement lors du montage final.
Vérifier que les cames du cylindre N°1 sont bien au dos.
POSE DE LA CULASSE
Visser le goujon de guidage de la culasse M10X150 dans le trou arrière droit du bloc. Il entre facilement car les vis de culasse sont du M11X150. Ce goujon est optionnel mais il facilite la pose et le centrage de la culasse puis la pose de la rampe de culbuteurs.Poser le joint de culasse usagé.
Introduire les deux poussoirs du cylindre N°1 dans la culasse et les bloquer d’un coup de maillet.
Poser la culasse sur le bloc, puis la rampe de culbuteurs.
Si l’on n’utilise pas de supports de comparateur spécifique, serrer les 4 premières vis de culasse à environ 3m.kg, puis fixer tant bien que mal les deux pieds magnétiques sur la rampe de culbuteurs (le bloc est en alu !).
Cette solution est peu satisfaisante car la stabilité des comparateurs n’est pas garantie, et reste à la merci d’un léger choc lors des mesures ultérieures.
Il est bien préférable de fabriquer deux supports spécifiques par une simple tôle pliée de 20/10mm, 3X11cm, percées à 11mm et 5mm.
Ces supports permettent de fixer sérieusement les comparateurs en position d’enfoncement maximal (moins 1 à 2/10mm) lorsque les soupapes sont au repos, leur axe étant bien parallèle à la soupape, et leur pointe reposant sur la coupelle, proche du nez de culbuteur.
La course théorique d’un comparateur standard est de 10mm. Un arbre à cames agressif comme le Savoye S11, lève les soupapes de 11mm. Heureusement dans la pratique la course des comparateurs est en réalité de l’ordre de 11.5mm, donc suffisante.
On monte les deux tiges de culbuteurs et on règle 1/10mm d’enfoncement aux soupapes. Ceci garantit un contact permanent came/poussoir/tige/culbuteur/soupape pendant les mesures.
RELEVÉS
Laisser dépasser 2 ou 3 vis de fixation du volant moteur afin de pouvoir l’entrainer avec un gros tournevis.Effectuer deux tours de moteurs AVEC PRECAUTION car une erreur de calage est toujours possible.
Revenir au 0 du PMH allumage : les cames sont au dos, la came d’échappement sera la première à ouvrir. Après deux tours, les comparateurs doivent revenir à 0 (plus ou moins 2 à 3/100mm, dans la vraie vie).
Si nécessaire les recaler et refaire deux tours de moteur.
On commence donc par relever la courbe de la soupape d’échappement pour une ouverture croissante puis décroissante, avec un point à 0.3mm puis tous les mm jusqu’à 0.3 mm avant la fermeture.
Exemple : Soupape d’échappement
| Ouverture en mm | Angle en degrés vilo |
| 0.3mm | 102° |
| 1 | 118 |
| 2 | 132 |
| -- | -- |
| 11 | 239 |
| 11.15 | ?? Flou |
| 11 | 272 |
| -- | -- |
| 2 | 377 |
| 1 | 390 |
| 0.3 | 405 |
L’angle d’ouverture maximale doit être calculé car son relevé direct est trop imprécis (sommet de came sphérique).
On a mesuré 11mm d’ouverture à 239° et 272°, le point milieu est donc : (272 + 239)/2=511/2=255.5°, soit 360-255.5= 104.5° avant le PMH échappement.
Repartant de 0°, PMH allumage, on relève la courbe de la soupape d’admission avec les mêmes pas de 0.3 mm puis 1mm etc .
INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS
Les fameux angles AOE,RFE,AOA,RFA correspondent aux ouverture/fermeture théoriques avec un jeu de 0.3mm (ce jeu conventionnel peut varier avec les AàC).
Dans notre exemple, l’ouverture de la soupape d’échappement de 0.3mm se produit à 102° soit avec une avance par rapport au PMB échappement de 180-102=78° = AOE.
Sa fermeture à 0.3mm se produit à 405°, soit avec un retard par rapport au PMH échappement de 405-360= 45°=RFE.
Pour l’admission, on trouve de même AOA= 46°, RFA=77°.
Cet AàC Savoye S11 est donc en résumé un 46°/78°, à comparer à l’AàC du kit Renault dit « 160cv » qui est un 53°/83°.
Par contre l’ouverture maxi du S11 est de 11.2mm à comparer aux 10.3mm de celui du kit.
Un problème dans la mesure de ces angles est le manque de précision du à leur localisation dans la « rampe de silence » des cames, c’est-à-dire le début de la levée/fermeture : à une très faible levée correspondent de nombreux degrés de rotation.
Ces angles aident à caractériser un AàC, mais sont trop imprécis pour le calage de la distribution.
Citons Patrick Michel (La preparation moteur, ETAI, 1991, pp136).
« [ces angles]...résultent du calage des deux sommets des diagrammes d’admission et d’échappement par rapport au PMH echap, où, si l’on préfère, des deux sommets de cames. »
Et plus loin : « L’expérience a également mis à jour le fait que sur un moteur atmosphérique, les meilleurs résultats étaient obtenus avec un calage symétrique des diagrammes. Ce n’est en revanche pas le cas sur les moteurs turbocompréssés... »
Exemple
L’AàC S11 est calé idéalement si on relève 104.5° avant le PMH ech pour le sommet de came d’échappement, et 104.5° après ce PMH pour le sommet de came d’admission.
Par contre, si on relève respectivement 103° et 106° (pour le même total bien sur de 209°), cela prouve que la chaine de distribution est détendue et/ou qu’un rainure de clavette est décalée. La solution la plus simple (et la moins onéreuse, environ 100€) consiste à monter un pignon réglable en bout d’AàC, pour compenser le décalage, comme indiqué sur la photo.
On peut alors régler les deux sommets parfaitement symétrique par rapport au PMH ech.
On en profitera pour vérifier qu’à cet instant, les deux soupapes sont ouvertes identiquement (environ3.8mm) car les cames d’échappement et d’admission sont identiques, le profil de montée étant lui même identique au profil de descente. Ceci peut varier avec d’autres AàC.
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Feuille Excel du graphe du S11
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ANNEXE
Note probablement de Pierre Ferry sur ses arbres
à cames ( Posté par JyL sur le forum FAR)
Le 12 est proche de celui d'origine du Renault 1565/1605 soit 40°/72°.
La levée aussi de 10.3mm.
Le GS de la première ligne est bien le 53°/83° du Renault 1596
Le 22 est vraiment agressif.
L'ouverture totale admission = AOA + 180+RFA
Pour le 18 , 58+180+90= 330°
Sous 330 on lit 113 ce qui correspond à AOA + RFE 58+55= 113°
recouvrement des ouvertures A et E au PMH échappement
A droite de 330 on lit 322 ° ?
Autres exemples de relevé, ici effectués par Hachille du FAR.
une vidéo interessante sur ce sujet http://www.youtube.com/watch?v=vUtK...
Variantes de disque gradué pour le calage
De nos amis motards, collable sur un CD :http://www.motos-anglaises.com/tech...
Plus artisanal :
Scan du disque en deux parties .jpg
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