Fiches d’atelier première

10

Etanchéité de la chambre de combustion : L’étanchéité de la chambre de combustion est fondamentale pour un bon fonctionnement du moteur. Cette étanchéité se contrôle de plusieurs manières : - Contrôle de la régularité du ralenti à l’oreille - Contrôle des compressions avec un compressiomètre. - Contrôle des fuites avec de l’air sous pression - Contrôle du joint de culasse avec un vase de charge sur le circuit d’eau - Contrôle du joint de culasse en contrôlant la présence de CO2 dans le vase d’expansion - Contrôle des fuites d’huile - Contrôle de la pression du vase à froid Tous ces contrôles ne sont pas équivalents. Après la dépose d’une culasse un certain nombre de contrôles peuvent être faits pour être sur d’avoir une chambre de combustion étanche :

- Contrôle de la planéité de la culasse - Contrôle du dépassement des chemises - Contrôle de l’étanchéité des soupapes - Faire éprouver la culasse - Faire éprouver les chemises - Contrôle de l’usure des chemises - Contrôle de l’état de surface des chemises qui renseigne aussi sur l’état des segments - Dépose des pistons pour contrôler visuellement l’état des segments

De plus au remontage on utilise un joint de culasse et des goujons de culasse neufs Le serrage de la culasse est une opération décrite par le constructeur pour chaque modèle. L’ordre de serrage des goujons est important ainsi que les couples et les valeurs angulaires. Les goujons peuvent ne pas être tous serrés avec les mêmes couples et angles. Le principe habituellement employé consiste à effectuer un premier serrage au couple en 2 passes puis un desserrage puis un resserrage à un couple inférieur au deuxième. A l’issu de cette série les goujons sont sensés être à un serrage précis dans une position où leur filetage est propre. A ce stade du serrage je recommande de faire un repère sur les têtes des goujons pour ne pas en oublier ou en serrer certains 2 fois. A partir de cette position des goujons on effectue un serrage angulaire important en une ou deux passes. Causes possibles d’un défaut d’étanchéité de la chambre de combustion : Les défauts d’étanchéité d’une chambre de combustion peuvent être le résultat d’incidents ou de l’usure. - Le cas d’usure le plus connu concerne l’usure des chemises et des segments. Dans le cas des véhicules de tourisme le véhicule est le plus souvent cassé ou démodé avant que les segments ne soient très usés. Cette usure fait augmenter la pression dans le carter d’huile (les gaz de combustion passent par les segments) et des gouttes d’huile remontent dans l’admission (le filtre à air est plein d’huile). L’ensemble des joints a tendance à fuir l’huile. - Défaut de refroidissement. Dans le cas d’un défaut du circuit d’eau (qui a fait monter la température de la culasse) il est courant que le joint de culasse ne soit plus étanche. La culasse peut s’être déformée en refroidissant (chauffe non homogène), les goujons se sont allongés quand la culasse a chauffé (La culasse en aluminium s’allonge plus que les goujons en chauffant), le joint a chauffé et s’est déformé.

Fiches d’atelier première

11

- Chauffe trop importante Une mauvaise qualité de carburant (essence ou diesel), un mauvais réglage de l’avance ou un mauvais calage de la pompe peuvent avoir pour conséquence une combustion anormale (cognement en diesel, cliquetis en essence) qui crée des chocs et favorise le passage de la chaleur des gaz vers le métal (couche superficielle détruite). Outre la déformation de la culasse et des joints on peut aussi avoir une déformation des soupapes, une fissure dans la culasse, des bougies de préchauffage qui cassent. Les ondes de chocs peuvent casser les segments ou percer le piston. Le piston aussi peut chauffer de manière exagérée et se dilater ; il force alors dans la chemise et la raye. Le métal du piston s’écroui et bloque les segments dans leurs gorges : les segments ne sont plus étanches car ils n’épousent plus la chemise. - Courroie de distribution cassée Un défaut d’entretient, un mauvais calage ou un mauvais réglage de la tension de la courroie peuvent faire casser la courroie de distribution. Dans ce cas très souvent les soupapes touchent le piston et dans le meilleur des cas elles se déforment. Certains moteurs sont étudiés pour ne pas que les soupapes se détériorent : les culbuteurs et la clavette de l’arbre à cames servent de « fusible ». - Corps étranger dans la chambre de combustion Lors d’un démontage ou lors d’un échange de filtre à air un cailloux ou un écrou peut tomber dans la tubulure d’admission. Si au démarrage cet objet réussi à entrer dans la chambre il peut provoquer des dégâts (chemise fendue, soupape tordue) avant de ressortir par l’échappement. - Défaut de compatibilité entre le liquide de refroidissement et une pièce du moteur. Il est arrivé que des chemises se percent avec un liquide de refroidissement non adapté - Mauvais remontage. Suite à un serrage insuffisant ou à cause d’une mauvaise qualité du joint de culasse celui-ci perd peu à peu son étanchéité. Il peut aussi arriver que le dépassement des chemises soit insuffisant ou que la culasse soit voilée, le joint est alors mal pincé entre la culasse et les chemises. Les segments ne sont étanches que s’ils sont graissés, si le piston a été remonté sans huile ou si un injecteur a débité sans allumage un cylindre peut être lessivé et les compressions passent dans le carter d’huile.

- Contrôle de la régularité du ralenti. C’est ce contrôle auditif qui met le mécanicien sur la voie d’un défaut de chambre de combustion, mais l’origine de l’irrégularité peur provenir aussi de l’allumage ou de l’injection. Un défaut d’étanchéité d’une chambre de combustion affecte l’efficacité du cylindre correspondant. On peut supposer qu’un moteur qui tourne bien « rond » n’a pas de problème de chambre de combustion. Mais les problèmes de joint de culasse sont amplifiés par la charge et les basses températures (les goujons se contractent moins que la culasse en aluminium quand la température diminue : la différence de dilatation égale 0,12 mm pour 100 mm et 100 C°). D’autre part, et pour la même raison, les jeux des soupapes sont plus faibles a froid qu’à chaud (les soupapes en acier rétrécissent moins que la culasse en aluminium quand la température diminue). Donc si on cherche à diagnostiquer une cause qui crée un problème à froid il faut que le véhicule soit froid pour le diagnostic quelle que soit la méthode utilisée.

Contrôles de l’étanchéité de la chambre de combustion

Acier

Acier Alu

Acier

Fiches d’atelier première

12

- Prise des compressions Historiquement ce contrôle permettait d’évaluer l’état d’usure des segments. Aujourd’hui on s’en sert surtout pour confirmer un diagnostic d’étanchéité suite à un incident. Pour évaluer l’état d’usure des segments, le contrôle est faussé si les 4 bougies ne sont pas enlevées, si l’accélérateur n’est pas enfoncé, si la batterie n’est pas correctement chargée, si le moteur est froid, si un cylindre est lessivé, si le compressiomètre est mal placé, si les soupapes d’admission ne sont pas correctement réglées (la compression n’est effective qu’après le Retard Fermeture Admission). Si les conditions du contrôle sont réunies des différences entre les compressions traduisent soit des fuites différentes entre les cylindres soit des rapports volumétriques différents. Pour faire la différence entre les fuites des segments et le reste (joint de culasse, culasse, soupapes, chemises, rapport volumétrique et calamine) on peut faire une mesure à chaud puis une mesure à froid (les segments sont alors davantage étanches) ou mettre un peu d’huile sur les segments en passant par les trous des bougies. - Contrôle d’étanchéité des cylindres Pour vérifier l’étanchéité des cylindres on mesure la quantité d’air qui permet de mettre la chambre de combustion sous pression en position d’allumage. Plus cette quantité est élevée plus la fuite est importante. On détermine ensuite si cet air part par le reniflard (piston et segments), par le circuit d’eau (joint de culasse, chemise, culasse), par l’échappement ou l’admission (papillon ouvert). Ce contrôle n’est pas influencé par le réglage des soupapes pourvu qu’il y ait du jeu, mais le moteur doit aussi être chaud si on veut évaluer l’usure des segments (moins de 8% de fuite sur un diesel). Le rapport volumétrique et l’existence de calamine ne sont pas évalués. - Contrôle de l’étanchéité du joint de culasse avec un vase de charge. Le principe est de purger le circuit de refroidissement puis de vérifier qu’il n’y ait pas de bulles de gaz qui sortent du circuit (tout en donnant des coups d’accélérateur pour faire monter la pression dans la chambre de combustion). Comme les circuits à vase chaud ont un retour en haut du vase il y a toujours des bulles dans le vase si on ne met pas un vase de charge. Même si le circuit est étanche on peut avoir des bulles pendant 5 minutes si une prise d’air vide le circuit de chauffage à l’arrêt. La disparition des bulles prouve que les chambres sont étanches vers l’eau mais, au niveau du joint de culasse, on peut encore avoir une communication de l’huile sous pression vers l’eau ou de l’eau vers l’extérieur ou de l’eau vers les retours d’huile. - Contrôle de la présence de CO2 dans le vase d’expansion. Si on peut mettre en évidence du CO2 dans le vase d’expansion du circuit de refroidissement on a la preuve qu’une chambre de combustion fuit vers l’eau. Pour faire ce contrôle il faut que le véhicule ait fonctionné en charge et que le bouchon du vase soit resté fermé avant le contrôle. Ce contrôle marche bien pour les véhicules essence car le taux d’O2 est très faible dans les gaz de combustion mais pour les diesels un test négatif n’est pas significatif. - Contrôle des fuites d’huile. Ce test est sans doute le plus fiable pour évaluer l’état d’usure de la segmentation d’un moteur, en effet si les segments fuient, la pression dans le carter d’huile pousse l’huile vers l’extérieur. Même si tous les joints ont été changés, quand le moteur est chaud les gouttes d’huile remontent par le reniflard. Cette consommation d’huile laisse forcément des traces dans l’admission (démonter le filtre à air pour les voir et évaluer avec l’habitude) - Contrôle de la pression dans le vase à froid. Si on ouvre le bouchon du vase alors que celui-ci est froid et que des gaz soufflent à ce moment là on a la preuve d’un joint de culasse défectueux. Dans le cas inverse le test n’est pas significatif car le circuit peut aussi fuir ailleurs ; de plus le joint de culasse peut aussi fuir en sens inverse même sans pression.

Fiches d’atelier première

13

Contrôle de planéité d’une culasse : La méthode utilisée pour contrôler les culasses consiste à contrôler la rectitude d’un nombre important de lignes du plan avec une règle et une cale (proche de la méthode du drapeau anglais). La tolérance varie de 0,05 mm à 0,15 mm suivant les moteurs. Pour contrôler la planéité il faut que le plan de la culasse soit parfaitement nettoyé. La cale ne doit jamais passer librement entre la règle et la culasse. Les zones les plus sensibles sont celles qui sont en appui sur les chemises. En cas de défaut le plan de joint peut être usiné, on dit « rectifier une culasse » alors que l’on effectue un fraisage. La quantité de matière enlevée modifie le rapport volumétrique si la culasse n’est pas plate. Cette variation peut être compensée par l’utilisation d’un joint de culasse plus épais. Dans le cas des diesels la portée des soupapes doit être aussi usinée pour ne pas qu’elles touchent le piston au moment du « croisement des soupapes ». Quand la culasse d’un moteur diesel a été rectifiée, si les jeux de soupapes sont réglables ils doivent forcément être refaits. Dans le cas des arbres à cames en tête les portées de l’arbre à cames peuvent ne plus être alignés si la culasse est déformée. Avant l’usinage on peut contrôler que l’arbre à cames tourne librement avec les soupapes démontées. - Etat de surface du plan de joint La surface peut présenter une ondulation moyenne de 4 microns et une rugosité moyenne de 4 microns. ES signifie « étanchéité statique ». En pratique le plan de joint peut présenter de petites rayures et peut avoir été nettoyé avec une ponceuse excentrique. - Dépassement des chemises L’étanchéité du joint de culasse entre les chemises et l’eau doit supporter des pressions voisines de 100 bars pour un diesel et 50 bars pour un moteur essence. L’étanchéité du conduit d’huile sous pression qui remonte du bloc vers la culasse doit supporter des pressions d’huile jusqu’à 6 bars à froid. L’étanchéité entre le circuit d’eau et l’extérieur ou entre le circuit d’eau et les retours d’huile vers le bloc doit supporter une pression de 0,5 à 1,5 bars suivant les véhicules. Le problème de l’étanchéité du joint de culasse se pose surtout autour des chemises. Quand les chemises sont rapportées dans le bloc elles dépassent de celui-ci de manière à améliorer l’étanchéité autour de la chambre de combustion.

Etat de surface « usine » : R 4

W 4 ES

Fiches d’atelier première

14

Ce dépassement peut être réglable en changeant les joints de bas de chemise (Renault) ou non réglable (Peugeot). Dans ce cas il faut aligner les dépassements (en inversant pistons et chemises) pour ne pas tordre la culasse au serrage. Il faut bien intégrer le fait que la culasse est serrée sur les chemises plus que sur le bloc. - Etanchéité des soupapes Culasse à l’envers on met du gazole sur les soupapes et on regarde s’il y a des fuites. On peut aussi approcher une soufflette, quelques petites bulles sont normales mais pas de grosses

- Faire éprouver culasse ou chemises. - Mesurer l’usure des chemises ; Contrairement à l’automobile, en travaux publics poids lourd et agricole, on trouve des moteurs qui ont des difficultés de démarrage et des pertes de puissance à cause de l’usure des chemises et des segments. Cette usure est importante dans la partie supérieure de la chemise et à l’endroit où le segment coupe feu est en position haute dans la chemise. Cette usure peut être mesurée avec un micromètre d’intérieur à 3 branches. - Contrôle visuel de l’état des segments

Les segments doivent pouvoir tourner librement dans leur gorge, ils ne doivent pas être cassés et les fentes sont décalées.

Renault PSA

Fuite

Normal

Fuite

Air sous pression