Augmenter un rapport volumétrique: comment calculer la matière à enlever ?

[AurelienSTE]

Bonjour à tous,

A l'occasion du déculassage d'un véhicule de tourisme pour lui faire une grosse révision, je vais lui "refaire une santé" (nettoyage, changement des guides, rectification sièges/portées de soupapes, remplacement des joints de queues, remplacement des pastilles de réglages pour avoir un jeu impeccable etc).

Discutant avec le rectifieur, il me dit que quoi qu'il en soit sur un moteur de 194 000 km qui a "travaillé", il rectifie un tout petit peu le plan de joint pour avoir une planéité parfaite. Donc pour gagner un petit peu de couple, et pour pas plus cher, je lui demanderais bien d'enlever un peu plus de matière.
Rapport volumétrique d'origine: 9,2/1. J'aimerais l'améliorer pour obtenir un peu "mieux", disons 9,8/1 par exemple. Quelque choses de raisonnable.

Données:
AxC= 83x88mm, donc volume d'un cylindre V=∏.r2 = 476,25 cc
Rv= 9,2


Mes calcules préalables:

Volume de chambre de combustion culasse d'origine :

Rv= (V+v)/v
D'où : 9,2 = (476,25 + v) / v
<---> v= V / (Rv-1)
<---> v= 476,25 / (9,2-1)
<---> v= 58,08 cc

Volume de chambre de combustion recherché, pout obtenir un Rv= 9,8 :

(Rv-1) = (V/v)
<---> v= V / (Rv-1)
<---> v= 476,25 / 8,8
<---> v= 54,12 cc


Ainsi calculé, je vois bien que ma chambre de combustion va devoir passer de 58 cc à 54 cc. Ceci dit, mes "compétences" en calcul s'arrêtent là.... Connaissant les cotes du moteur, y a t-il une formule, un calcul à faire qui puisse donner l'épaisseur de métal à enlever de la culasse pour atteindre ce résultat ?
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[XK150]

Salut ,
Comme vous enlevez au plan de joint , vous pouvez considérer que vous enlevez de la hauteur de même diamètre que le cylindre .
Donc , avec 83 mm d'alésage , quelle épaisseur donne 4 cm3 ( passage de 58.08 à 54.12 cm3 ) ?
( Je n'ai pas vérifié vos autres calculs ) .

[JeanYves56]

Bsr ,

Moteur XUD9 Peugeot sans doutes , qui sont aujourd'hui dépassés !
Si vous voulez plus de puissance vous seriez bien inspiré de vous tourner vers une voiture avec moteur diesel common rail .

[AurelienSTE]

Pas du tout Jean-Yves: vous auriez eu bien fait de douter car ce n'est pas un diesel mais un XU9JA/Z et je ne cherche pas "plus de puissance": comme je l'ai mentionné dans ce post, juste un peu plus de couple. Le prix du surfaçage étant le même, autant demander de surfacer un peu plus pour gagner un peu de compression, ça ne peut qu'être positif coté performances et même pour la consommation.

@XK150:
Merci de votre intervention: reprenant votre raisonnement , j'ai fait les calculs. Je vous les écrit dans les grandes lignes :

Les volumes de chambres de combustion d'origine et à atteindre étant connus.

Donc :volume du cylindre à "enlever" pour atteindre ce taux de compression (en cc) :
V2= V1 - (v1-v2)= 472,179 cc

V2 étant égal à ∏.r^2.h2
---> V2=∏.(4,15x4,15).h2
---> D'où 472,179= 54,106.h2
---> h2= 472,179 / 54,106= 8,727 cm = 87,27mm

Epaisseur de matière à enlever de la culasse:
88mm- 87,27mm = 0,73 mm

Cette valeur me semble tout à fait cohérente. J'ai refait les mêmes calculs pour d'autres valeurs recherchées de rapport volumétriques, et elles sont aussi cohérentes dans la mesure où les épaisseurs à enlever sont proportionnelles au taux de compression recherché.


Qu'en pensez-vous ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[XK150]

Oui , c'est bon .

[JeanYves56]

Bjr ,

Les pistons montent toujours aussi haut , n'est il pas nécessaire , sur ce moteur, de monter un joint de culasse plus épais ??
si c'est le cas , ou est le gain ?

[sh42]

Bonjour,

Attention aux calculs, car sur certains moteurs, coté soupapes, cela ressemble plus à une portion de sphère qu'à un cylindre.
Après, il faut tenir compte du profil des cames pour les levées de soupapes. Si une came ouvre une soupape avant que le piston ne soit parti, ça va faire mal, même chose pour la fermeture.

[gloster37]

Bonjour

SH42 à entièrement raison, une hauteur de rabotage ne se calcul pas aussi simplement et de fait
l'arbre à cames ne sera pas forcément compatible avec cette nouvelle cote.

ci dessous la formule !!!!



Sur une 205 GTI, il est peut être nécessaire de reprendre sur le bloc et sur la culasse

[JeanYves56]

Le volume est modifié au niveau du cylindre , pas de la culasse ,
je pense qu'il faut consulter ce qui est préconisé dans ce cas par le constructeur au niveau de l'epaisseur du joint de culasse et du fonctionnement des soupapes

[SK69202]

Le prix du surfaçage étant le même, autant demander de surfacer un peu plus pour gagner un peu de compression, ça ne peut qu'être positif coté performances et même pour la consommation.

Attention au cliquetis, à la courbe d'avance, au choix du carburant (98 imposé), ce n'est pas aussi simple.

Il y a prescription trentenaire ! J'avais un XU5 modifié en XU9 avec joint de culasse réparation pour limiter la hausse du rapport volumétrique, mais même au temps du plomb dans l'essence j'avais des soucis.
Ce qui avait amélioré fortement le couple sur le XU5, ça a été le fraisage de la bosse en alu dans la chapelle d'échappement et le polissage des conduits.

[gloster37]

le mieux c'est d'aller là ou il y a pleins de GTI

https://www.clubgtipowers.com/

[bastidien]

Bonjour,
En premier lieu, vérifiez qu’après rabotage de la culasse, vos soupapes n'irons pas faire un bisou à la tête de piston, parce qu’après ça marche moins bien...
Pour le reste, si vous avez envie de vous faire plaisir en jouant les préparateurs, pourquoi pas, mais si c’était aussi simple d’améliorer le rendement d'un moteur ça se saurais.
Un moteur c'est un tout, épure de distribution, alimentation, courbe d'avance, compression etc ça marche ensemble, quand on modifie un paramètre il faut reprendre les autres.Et même quand on applique les recettes qui marchent , on obtiens parfois des résultats qui collent pas toujours à la théorie.
En résumé, c'est pas parce je vais mettre les chaussures d'un champion olympique que je vais courir plus vite.
Cordialement

[AurelienSTE]

Bonjour,

Merci de vos réponses.

@bastidien et @SK69202: Concernant l'idée de "préparation" de mon moteur, ce n'est pas le cas: je souhaite juste améliorer UN PEU ce qui existe déjà.
Un rapport volumétrique de 9,2/1 d'origine c'est tout petit. La version "130ch" de cette voiture a un Rv de 9,6/1, sans capteur de cliquetis, sans allumage cartographique....
Même avec du SP95, pas de risque de cliquetis donc. Il y a des autos plus récentes avec les Rv plus élevés que ça et qui fonctionnent au SP 95 sans capteur de cliquetis.... J'ai dans l'idee d'améliorer un peu les choses en le montant par exemple, à 9,8/1, pas plus ! Avec le calcul que j'ai fait et soumis à XK150, il y a 0,73mm de matière à enlever de la culasse. Nul besoin de préciser qu'avec si peu de matière enlever, pas de risque que les soupapes touchent les pistons......




@gloster37: je connais vient ce forum, pour y être inscrit depuis 2013
Merci pour la formule : est ce possible que tu explicites certains termes de cette égalité (Vcui, Vbloc, Vjnt, Dc, cylindrée (totale ou unitaire?) ?

[sh42]

Bonsoir,

pas de risque que les soupapes touchent les pistons.

Sur certains moteurs une dent d'écart sur la courroie de distribution fait que ça touche, 0,7 mm, c'est certainement plus.

[JeanYves56]

re ,

"Nul besoin de préciser qu'avec si peu de matière enlever, pas de risque que les soupapes touchent les pistons......"
Il serait tout de même prudent de verifier les renseignements donnés dans la RTA !

On se demande pourquoi dans ce cas , sur de nombreux moteurs ..., l'epaisseur du joint de culasse est determiné par rapport à la hauteur du piston au pmh, avec des ecarts bien moindres .

[SK69202]

Le XU5 peut tourner un instant à la butée du compte tour sans que les soupapes touchent le piston, ça m'est arrivé, lors d'un essai avant démontage, le tapis de sol a empêché l'accélérateur de se fermer au passage de vitesse pleine charge.

je souhaite juste améliorer UN PEU ce qui existe déjà.

Oui, mais comme dit ce n'est pas aussi simple, il y avait un bureau d'étude complet pour que ça marche tout le temps en toute fiabilité.

Rabote et si cela cliquette trop, mettre le joint de culasse "réparation" au lieu du joint de culasse en épaisseur d'origine.

Mon plaisir c'était de doubler les GTI et autre Mi16 après l'atteinte de la Vmax commerciale avec ma 305 mod 5......

[AurelienSTE]

@Jean-Yves56: le "problème", c'est que concernant le version dégonflée de 120ch il n'y a qu'une étude très partielle. Impossible par exemple, de connaitre la levée d osupaes :il est noté l'épure de distribution avec 1mm de jeu aux soupes... mais le jeu fonctionnel c'est 0,20 et 0,40mm. Ca change énormément l'épure de distribution ca. Rien quand à la levée de soupapes. J'ai trouvé ça sur interne: [ce qui pourrait n'être pas des données fiables cela dit]

--Moteur 130 ch : 11,5 mm de levées ADM et ECH
--Moteur 120 ch : 11,5 mm ADM et 11,3 mm ECH

Si la culasse "redescent" de 0,73 mm, permettez-moi, je ne pense vraiment pas que pistons et soupapes puissent se rencontrer, la soupape est quand-même, en pleine ouverture plus éloignée que cela.
Ce qui me fait dire ça ? Et bien si le risque était si grand, il s'agirait de mettre un arbre à came dit "routier" ou "compétition" avec des levées de cames supérieures de 0,70mm à l'origine pour que soupapes et pistons se touchent. Ce n'est pourtant pas le cas (pour l'avoir fait dans le passé sur une 106 1,6 XSI). Même les arbres à cames "compétition" avec des levées très importantes, des croisement énormes n'induisent pas de contact pistons-soupapes. Les vendeurs de ce genre de pièce technique (Catcams, Shrick, etc) demandent seulement dans leurs notices à ce que les ressorts (et coupelles quand il y en a) de soupapes soient montées avec des éléments plus rigides quand les profils et levées dépassent certaines valeurs.

[JeanYves56]

Bonsoir ,

C'est interessant mais cela ne nous donne pas la valeur de l'espace entre soupape et piston au pmh .

Et dans le doute , culasse demontée avec l'arbre à came , il est aisé de mesurer la levée des soupapes par rapport au plan de joint avec un comparateur mécanique ,
idem pour les pistons par rapport au plan de joint .

[JeanYves56]

et en tenant compte de l'epaisseur du jdc on peut ainsi connaitre la hauteur de cet espace .

[SK69202]

en tenant compte de l'epaisseur du jdc

La hauteur comprimé sous charge, pas forcément celle mesurée à vide au pied à coulisse. C'était autrefois dans les docs.

Même les arbres à cames "compétition" avec des levées très importantes, des croisement énormes n'induisent pas de contact pistons-soupapes.

Avec les cotes d'origines et cela n'interdit pas les proximités. La position du piston à la pleine ouverture dépend de l'épure.
La forme du piston est aussi à prendre en compte, en particulier s'il dépasse du plan de joint au PMH.

Il existe aujourd'hui des endoscopes que l'on met sur smartphone, de quoi sans doute voir dans la chambre avant le démontage.

[JeanYves56]

re ,

Les joints de culasse actuels sont des millefeuilles métal elastomères , qui par le serrage vont varier tres tres peu en epaisseur
et pour ce moteur on trouve dans le commerce de 1.2 à 1.5 mm d'epaisseur .

[sh42]

Bonjour,

Dans la levée des soupapes, il n'y a pas que la levée maximale, il y a également la cinématique du mouvement de la soupape.

[JeanYves56]

Bjr ,

Quelque soit l'epure de distribution d'un moteur , quand le piston arrive au pmh :
- la soupape d'admission vient de s'ouvrir
- la soupape d'echappement n'est pas encore fermée
donc le piston peut rencontrer les soupapes si les ecarts ne sont pas respectés

[AurelienSTE]

Bonjour,

Et bien justement Jean-Yves: j'ai pensé aussi à ce que vous avez écrit là. Qui plus est donc, je ne crois pas un instant qu'à ce moment du cycle moteur (fin échappement/début admission), quand une soupape est à peine ouverte et l'autre presque fermée, un contact piston / soupape puisse se produire avec seulement 0,73mm (dans mon exemple) de matière en moins sur l'épaisseur de culasse. . . . Qui plus est je n'ai pas précisé, sur ce moteur (XU9JAZ), le taux de compression a été descendu (de 9,6 sur moteur 130ch à 9,2 sur moteur 120ch) en montant des pistons....creux. Non vraiment, je ne vois pas comment avec tout ça, un contact pistons/soupapes serait possible.

[JeanYves56]

Non , dans le cas que je cite , les 2 soupapes sont ouvertes , c'est ce que l'on appelle le chevauchement .

Ecoutez , j'essaye de vous conseiller sur les choses à verifier pour eviter tout probleme , apres c'est à vous de decider !!

[XK150]

Bonjour,

Et bien justement Jean-Yves: j'ai pensé aussi à ce que vous avez écrit là. Qui plus est donc, je ne crois pas un instant qu'à ce moment du cycle moteur (fin échappement/début admission), quand une soupape est à peine ouverte et l'autre presque fermée, un contact piston / soupape puisse se produire avec seulement 0,73mm (dans mon exemple) de matière en moins sur l'épaisseur de culasse. . . . Qui plus est je n'ai pas précisé, sur ce moteur (XU9JAZ), le taux de compression a été descendu (de 9,6 sur moteur 130ch à 9,2 sur moteur 120ch) en montant des pistons....creux. Non vraiment, je ne vois pas comment avec tout ça, un contact pistons/soupapes serait possible.

Vous avez tout à fait raison : une soupape à peine ouverte et l'autre presque fermée , c'est 2 soupapes ouvertes !
De très peu et ce pour très peu de temps ( au moins sur les moteurs du public ... )
Ce n'est pas le chevauchement ( ... heureusement ! ) , le terme habituel , c'est le croisement entre AOA et RFE au PMH autre que celui de l'allumage .
Le chevauchement , c'est quand on se plante pour caler la distribution des double-arbres ....Les soupapes s'accrochent .
Avec un seul ACT , cela ne peut pas arriver .

[JeanYves56]

Il n'empeche les 2 soupapes sont ouvertes , et c'est le moment du risque , c'etait le but ,

et dans certains bouquins c'est appellé le chevauchement ( AOA et RFE au PMH )

[JeanYves56]

un doc du net :