Préparation d'une culasse (DIY)

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Heph
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Préparation d'une culasse (DIY)

Post by Heph »

Pour ceux d'entre vous qui ne font pas parti du CLF (et c'est leur droit le plus strict :wink: ) Voici un copier/coller d'un de mes sujet fait à l'issue de la prépa de mon moteur cet hiver. Bonne lecture :!:

Comme certains d'entre vous ont pu le voir (...) j'ai préparé et monté une culasse cet hiver.
J'était à Lurcy Levis le WE dernier (mi-avril) et jen 'ai pas du faire trop de conneries puisque le moteur a tourné comme une horloge tout le WE 8)
J'ai déja les photos pour une partie des travaux, les autres arriverons au fur et à mesure puisque je suis en train de préparer la culasse que j'ai démonté de ma voiture...


Avant Propos :

Ce qui vas suivre correspond à mon expérience de préparation. C’était pour moi une première et j’ai beaucoup appris tout au long de ce projet. J’ai sans doute encore beaucoup à apprendre mais ces quelques lignes permettrons aux curieux de mieux comprendre ce qui se cache sous les termes « préparation de culasse » et pour ceux qui seraient tenté par l’expérience de mieux se rendre compte de l’ampleur du travail. Bien entendu, ceci n’est pas la bible du préparateur, celui qui s’engage dans une modification en est pleinement responsable. Discutez avec beaucoup de monde, lisez tout ce que vous pouvez (forum, articles internet, livres…) avant de vous lancer. Bien entendu, le site de Dave Andrews www.dvapower.com est un passage obligé.

Trop souvent, le DIY (Do It Yourself: fait maison) est vu comme une manière de faire des économies. De mon point de vue, c’est une façon d’apprendre beaucoup et de vivre sa passion plus pleinement. Dans le cas présent, ce projet m’a couté a peu près la même chose que si j’était passé par Sabre Head/DVA. Bien entendu je ne compte pas le temps passé. Cela dit, les outils comptent pour plus de la moitié du budget donc la suivante sera plus rentable ;-) (le budget sera détaillé plus tard).

Au début de mon projet, j’ai choisi d’opter pour des soupapes d’admission plus grosses (29.8mm) mais en gardant les inserts d’origine(diam. extérieur 29.5mm). Si c’était à refaire, je partirais sur des soupapes d’origine. En effet, le couple insert d’origine et grosses soupapes impose d’être très précis pour l’usinage des sièges d’admission : il y a tout juste la place pour passer une portée à 45° de 1,0mm de large, en gardant un petit peu de marge pour ne pas être à l’extrême limite de l’insert. Au final, je suis assez satisfait du résultat que j’ai obtenu mais mon projet aurais été plus simple en gardant l’équipage d’origine.

Dernier point, ce qui vas suivre ne représente que mon expérience et les corrections et conseils des personnes plus aguerries sont les bienvenus :wink:


Les outils:

Preparer une culasse requiert un minimum d'equipement. Certains outils sont très spécifiques ( compresseur de soupapes, chasses guides, ...) d'autre sont plus polyvalent et peut-etre les avez vous déja dans votre atelier.
Une photo passe toujours meiux qu'une longue liste:

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Ce n'est pas exaustif, j'ai oublié l'alesoir 6mm (pour les guides de soupapes) et probablement d'autres choses, mais ça donne une bonne idée.

J'utilise deux meuleuse à air comprimé, une pour le gros du boulot, l'autre pour les retouches. J'ai aussi une Dremel. Faire l'ensemble de la préparation au Dremel aurai été possible mais long. Le Dremel est parfait pour faire de petites retouches ou travailler l'etat de surface mais quand il s'agit de retirer de la matière, il montre vite ses limites...

A gauche de la photo, il y a des outils bizares. Ils servent à retravailler les soupapes ainsi que leurs sièges. Le fabricant est Neway (US), il s'agit d'une solution plus abordable qu'une machine Sedri ou Mira ... mais moins rapide!

Choix de la culasse à modifier :

On peut bien entendu modifier la culasse d’origine mais il est plus pratique d’en acheter une autre pour la modifier tout en aillant une voiture fonctionnelle. Modifier une culasse prend du temps et soulèvera beaucoup de questions. Dans ces conditions il vaut mieux ne pas être pressé…

Il existe plusieurs modèles de culasse Rover K Series. 8 soupapes, 16 soupapes standard, VVC et Motorsport (VHPD). Dans ce qui suit, je parlerais d’une culasse standard 16s. Le principe est le même pour une culasse VVC ou VHPD mais les modification et les chiffre seront différents.

Le modèle 16 soupapes standard existe en deux variantes, le première montée sur les 1.4l et 1.6l avec des conduits étroit et le second monté sur les 1.6l et 1.8l avec des conduits (un peu) plus larges. C’est clairement le deuxième qui nous intéresse. Il faut donc écarter les culasse issues des 1.4l et 1.6l pour être sure de ne pas se retrouver avec des conduits étroits. Certaines 1.6l pourraient être utilisée (voir le site de DVA pour les différences) mais à moins d’avoir la culasse devant soi et de connaître les différences, je ne prendrais pas le risque.

Optez de préférence pour une culasse faiblement kilométré d’origine connue. Avec le temps ou a cause d’une surchauffe, la culasse ramollie. Une culasse « molle » conduirais inévitablement à des problèmes à répétition et n’est pas réparable.
La qualité de la matière est également sensée être meilleur avant 2000. Après on s’expose à plus de problèmes de porosité…
DVA propose des culasses vérifiées a prix raisonnable. J’ai personnellement acheté la culasse d’une personne qui avais monté un kit Lotus 135 peu de temps après l’achat de son Elise.

Démontage / Remontage de la culasse

On ne vas pas réinventer la roue, le « Service Manual » est assez utile et complet tout comme ce site MGF :
http://www.mgf.ultimatemg.com/group2/en ... /index.htm

Juste une remarque concernant le compresseur de soupapes. Le miens fonctionne bien (CAD sans ajout de douille). C’est un Drapper universel. J’ai une adresse pour les éventuels intéressés.

La douille ou clef à pipe de 10mm est l’outil idéal pour remonter les joints de queue de soupapes, vous comprendrez quand vous y serez ;-)

Allez on commence par la chambre:

Avant
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Apres
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Le gros du boulot consiste à faire de la place dans les coins de la chambre afin de laisser les soupapes respirer. Sur la photo "avant", on peut voir que le bord de la chambre a été usiné pour permettre la mise en place de l'insert de siège. Hors celui ci a un diametre de exterieur de 29,5mm. La soupape faisant 27,8mm, ça laisse 0,85mm entre la soupape et le bord de la chambre. En gros, 1/6 de la circonference de la soupape est sous exploité faute de dégagement.

Ensuite, j'ai poncé puis poli la surface de la chambre. C'est sensé limiter les dépots de calamine et favoriser la combustion.
Pas forcement visible sur les photos: il n'y a plus de marche entre l'insert de siège (en acier) et la surface de la chambre (en alu)

Modification des conduits Admission et Echappement

Matériel :
Meuleuse
Fraises Alu
Rouleaux Abrasifs grain 80 et 120
Abrasif type scotch-brit
Pieds à coulisse
Comparateur


Tout d'abord la conduit d'admission à l'etat brut. Notez que le siège de soupape n'est pas bien aligné avec le conduit...

Image

Dans un premier temps, on va chercher à éliminer tous les reliefs des parois du conduit. On vas donc éliminer le grain issu du moulage mais également les bosses et creux pas forcement visible à l’œil. Il faut utiliser ses doigts pour sentir le relief. On utilisera une fraise à aluminium et de l’abrasif gros gain (40 ou 80).

Le bourlet devant le guide de soupape sera retiré mais le guide ne doit pas être raccourci (il est déjà court d’origine => risque d’usure prématurée et de fuite d’huile). Plusieurs solutions, si on remplace les guides, on laissera les vieux guide en place et on les coupera (ce que j'ai fait).
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Si on désire conserver les guide on peut travailler autour (pas évident) ou les repousser de manière à ce qu’il ne gêne plus pour le travail du conduit. On ne cherche pas à donner un fini parfait à ce stade.
Une fois le conduit lise et régulier, on en modifiera la forme. On agrandira le conduit en fonction du diamètre de soupape que l’on compte monter tout en modifiant sa forme afin de permettre un transfert de l’air plus fluide et régulier. Je ne détails pas les modifs ici mais il existe des choses sur internet et je suis prêt à partager ma vision de la chose.

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L’entrée du conduit d’admission sera modifié afin de correspondre au mieux au collecteur d’admission (plus là dessus plus tard).

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Un fini poli n’apporte rien en terme de flux puisque la couche en contact avec la paroi a une vitesse quasi nulle, quel que soit le fini de cette dernière. On s’arrêtera à un fini au grain 80 et on gardera du temps pour peaufiner là où c’est vraiment utile !

Même principe que pour l’echappement. Le guide de soupape gêne moins, on peut envisager de travailler autour (c'est ce que j'ai fait). Il y a une bosse assez important sur le plafond qu’on cherchera à amoindrir. Cette bosse est due la voie d'eau sous-jacente donc attention… Le gros du travail consistera à faire de la place autour du guide afin de permettre au gaz de faire le tour. Le coude du conduit est la zone d’amélioration importante.
On cherche à obtenir une finition assez lisse afin de limiter le dépôt de carbone. Un passage au grain 80 puis 120 puis à un abrasif type Scotch-Brit nous donnera la finition souhaité.

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Ouverture des voies d’eau

Nettoyer les bavures de moulage présentes dans les canaux d’eau.

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Modifications Soupapes

Matériel :
Neway Gizmatic
Pieds à coulisse
Marqueur

Tout d’abord, il faut nettoyer les soupapes. On peut utiliser un abrasif leger type Scotch-brit en faisant attention de ne pas toucher la queue de soupape. Ne pas utiliser de papier de verre, les rayures pourraient créer des zones d'amorce de fissure...

Viens le passage au Gizmatic pour refaire la portée à 45°. Il faut enlever un minimum de matière pour éviter de voir les soupapes s’enfoncer de trop dans la culasse. Dès que la nouvelle portée est nette et régulière, on arrête.

Ensuite, on peut faire une coupe à 30°. Elle a deux rôles : améliorer l’écoulement de l’air (un peu comme un siège trois angles) et réduire la largeur de la portée à 45°.
Sur les soupapes d’admission d’origine, cette coupe à 30° est présente mais la portée à 45° est bien trop large. Pour une portée de 1,0mm placée à l’extérieur de la soupape, avec 0,2mm de marge de part et d’autre, il faudra que le bord intérieur de la portée à 45° soit à un diamètre de 25,4mm. Le bord extérieur étant à 27,8mm. En utilisant le Gizmatic, creuser la portée à 30° afin de réduire la portée à 45° prendra une éternité. A faire faire par un pro ou laisser tomber car il n'y a pas des dizaines de chevaux à gagner...

Photo de comparaison entre les soupapes d'origines et celles que j'ai monté (29.8mm). La portée à 45° reste large sur ces dernières car elles sont prévues pour etre montées sur les sièges d'origine ou des sièges plus grands. Sur le site de DVA on trouove une photo des soupapes faites par Paul Ivey. La portée à 45° est visiblement plus fine.

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Coté Echappement, cette portée à 30° n’existe pas. On la créera et on réduira la portée à 45° jusqu’à un diamètre intérieur de 21mm (bord extérieur à 24mm).
De gauche à droite une soupapes tout juste sortie du moteur (70 000 km) et nettoyé, ensuite portée à 45° refaite puis portée à 30° créé:
Image

On peut utiliser le marqueur pour mieux visualiser la zone retouchée et l’arête entre la portée à 45° et à 30°.


Résultats

Après le remontage de mon moteur, je m'etait rendu compte (au controle technique), que ma sonde lambda était HS. De plus, mon echappement sport était toujours coupé en deux. Une comparaison avnat/après était donc difficle. Ces problemes réglés, j'ai refait une mesure ce dimanche et Voila !

Edit du 19/06/08: Courbes avec les AAC Piper 633 ajoutées :D

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Prépa culasse seule (courbe du 18/05/08): 147 Cv et 191 Nm, le bilan est plutot bon ! La courbe est bien progressive et la puissance se maintient assez bien entre 5500 et 6800 Tr/min...

Prépa Culasse + AAC Piper 633: La barre des 160cv est franchie 8)
Le couple par contre est en recul.
On peut remarquer que contrairement à la prépa culasse, les AAC ne donne pas de puissance "tout benef". Les AAC prennent à un régime pour rajouter à un autre. Dans le cas des 633 (avec mes timings), il prennent du couple en dessous de 5500tr/mn pour le resituer au dessus de 5500. Très bien pour une utilisation pîste mais pas idéal pour tous les jours...
Coté sensation, pas grand changement jusqu'à 5700tr/min. Au dela, alors qu'avec les AAC standards, le moteur poussait moins, là c'est continu jusqu'au rupteur. Au final, si on compare au moteur avant toute modif, la différence est enorme puisque sur les 2000 dernier tours, le moteur s'envole là ou le standard étoufe. Bref c'était l'objectif de toutes ces modifs alors je suis content :P

Il semble cependant que les callages des arbres ne soit pas idéal pour ma configuration. Je les retoucherais dés que possible.

Prochaine étape: AAC et boite courte 8)
Last edited by Heph on Thu Jun 19, 2008 2:46 pm, edited 2 times in total.
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leo111
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Post by leo111 »

tout ce boulot pour seulement 147 cv :wink:

ca c'est du travail bien propre, cela mérite le respect

bravo
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Heph
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Post by Heph »

leo111 wrote:tout ce boulot pour seulement 147 cv :wink:

ca c'est du travail bien propre, cela mérite le respect

bravo
Oui seulement... mais c'était ce que je visais initialement. enfin c'est déja sensible: gain de 10% Avant/Après tout de même et ça n'inclus que le prépa de la culasse. J'espère 160cv avec les futurs AAC mais on ne vas pas trop s'avancer...

L'objectif principal était d'avoir un moteur plus joueur, en finir avec ce moteur qui etouffe dans les tours. De ce point de vue, le pari est déja gagné alors avec ce qui vas suivre... 8)
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NIKO
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Post by NIKO »

super reportage !

merci beaucoup pour ton retour d'expérience :wink:
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jpc42
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Post by jpc42 »

alors la bravo!!! sacré boulot, pas a la portée du 1er venu


:wink: chapeau
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leo111
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Post by leo111 »

Heph wrote:
leo111 wrote:tout ce boulot pour seulement 147 cv :wink:

ca c'est du travail bien propre, cela mérite le respect

bravo
Oui seulement... mais c'était ce que je visais initialement. enfin c'est déja sensible: gain de 10% Avant/Après tout de même et ça n'inclus que le prépa de la culasse. J'espère 160cv avec les futurs AAC mais on ne vas pas trop s'avancer...

L'objectif principal était d'avoir un moteur plus joueur, en finir avec ce moteur qui etouffe dans les tours. De ce point de vue, le pari est déja gagné alors avec ce qui vas suivre... 8)
c'était très ironique de ma part, je trouve le gain énorme puisque tu ne fait qu'ébavurer et favoriser l'écoulement des fluides, le travail sur les sièges et l'angle de fermeture n'est que du bon sens, les caractéristiques du moteur (cf courbe de couple) restent identiques mais effectivement cela respire mieux dans les tours.

ensuite pour tes AAC, il te faudra aussi mettre un plenum type VVC (ou 160) et évidemment un nouvel ECU car celui d'origine ne va pas te permettre de modifier le calage et l'avance, pour atteindre 160 cv

je trouve que l'on rentre alors dans une "grosse" prépa puisque financièrement c'est un gros investissement par rapport au prix du moteur

en tout cas, tu t'es préparé une excellente base de travail, lorsque je vois l'intérieur des Rover, j'hallucine à chaque fois sur le manque total de finition (voir d'usinage) des pièces

tu penses faire quelque chose sur le bas moteur ?
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Heph
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Post by Heph »

Pour la suite des evennements, je n'ai pas prévu de plenum VVC car in n'est pas forcement compatible avec l'emplacement de ma bobine d'allumage et mon capot en alu.
D'autre part, je ne suis pas persuadé qu'il soit vraiment indispensable: Il permet sans doute de mieux respirer en haut mais il est lourd et réchaufera plus le mélange qu'un modèle plastique. Dernier détail pratique, j'ai apairé le plenum plastique à la culasse (et vice versa) Refaire le même boulot avec un plenum de VVC imposerais de tout redémonter....
Bref si vous avez des mesures Avant/Apres montage d'un plenum VVC je suis preneur. En attendant, le plastique fait bien l'affaire :wink:

Pas de changement de l'ECU à court terme. DVA m'a indiqué que ça passait avec l'ECU d'origine. Je ferais une petite vérif via la sonde Lambda histoire d'etre certain le l'ECU arrive quand même à gérer. L'Emerald est serieusement envisagé tout de même...

Le bas moteur restera comme il est, 160cv est à priori admissible par les pistons d'origine. De plus vu le côut d'un moteur VVC 160 d'occase, l'achat de pistons forgés ne semble se justifier que pour de grosses config.

Voila le programme ... Stay tuned 8)
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inside00
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Post by inside00 »

Bravo super travaille, ça fait plaisir de voir des passionné comme toi :wink:
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Speedom
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Post by Speedom »

Bravo très beau et bon travail.

C'est effectivement cela une vraie préparation sérieuse et ordonnée, félicitation !
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LOTUS Elise 111 S Type 49 ( 44 exemplaires produits )
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trauma
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Post by trauma »

Heph wrote:Pour la suite des evennements, je n'ai pas prévu de plenum VVC car in n'est pas forcement compatible avec l'emplacement de ma bobine d'allumage et mon capot en alu.
Ca passe avec le capot Alu. Par contre il aurait fallut le prevoir avant car la section au niveau de la cullasse est plus grosse de 2mm, donc faut reprendre la culasse pour pas avoir une marche d'escalier.
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jpc42
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Post by jpc42 »

heph tu fait référence avec DVA, je pensais opté pour un K13a fin d'année(cet hiver), quelle différence entre ce que tu as fait et le kit de DVA (excepté les arbres a cames dans le kit DVA)??

en tout cas encore chapeau pour le bouleau...

concernant le plenum VVC, j'ais ais déjà vu monter sur des elise 96 97, donc capot alu...
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Heph
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Post by Heph »

La différence entre le kit K13A et ma prépa est que je n'ai pas encore monté d'AAC et que par contre j'ai monté de plus grosses soupapes d'admission (29,8mm au lieu de 27,8mm).

A terme, ma prépa tiendra plus du K13 que du K13A.
Dans le K13, les soupapes d'echappement sont également remplacées par des plus grosses mais de l'aveux même de DVA, pour ce niveau de puissance les soupapes d'admission font peu de différence.

Compa K13 / K13A:
http://www.dyno-plot.co.uk/dyno/dynoplo ... /index.htm

Sur cette compa, le Kit K13A beneficie d'un collecteur d'achappement 4-2-1. L'eccart entre K13 et K13A n'est pas enorme, ce qui explique de DVA fasse majoritairement des K13A.
Voir également avec Kiwi de www.sabre-heads.co.uk qui est spécialisé dans les prépas avec souapes d'admission plus grosses.
Last edited by Heph on Mon May 26, 2008 3:48 pm, edited 1 time in total.
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Post by Heph »

Pour le Plenum, c'est une info interessante mais je suis pas trop motivé pour redéculasser pour les 3cv que ça me fera gagner :roll:

Mais c'est interessant de savoir que ça passe :wink:
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jpc42
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Post by jpc42 »

Heph wrote:La différence entre le kit K13A et ma prépa est que je n'ai pas encore monté d'AAC et que par contre j'ai monté de plus grosses soupapes d'admission (29,8mm au lieu de 27,8mm).

A terme, ma prépa tiendra plus du K13 que du K13A.
Dans le K13, les soupapes d'echappement sont également remplacées par des plus grosses mais de l'aveux même de DVA, pour ce niveau de puissance les soupapes d'admission font peu de différence.
oki merci des eclaicissements.
Heph wrote:Compa K13 / K13A:
http://www.dyno-plot.co.uk/dyno/dynoplo ... /index.htm

Sur cette compa, le Kit K13A beneficie d'un collecteur d'achappement 4-2-1. L'eccart entre K13 et K13A n'est pas enorme, ce qui explique de DVA fasse majoritairement des K13.
j'avais cru comprendre le contraire sur les forums UK... :?:
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Heph
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Post by Heph »

jpc42 wrote:
Heph wrote:Compa K13 / K13A:
http://www.dyno-plot.co.uk/dyno/dynoplo ... /index.htm

Sur cette compa, le Kit K13A beneficie d'un collecteur d'achappement 4-2-1. L'eccart entre K13 et K13A n'est pas enorme, ce qui explique de DVA fasse majoritairement des K13.
j'avais cru comprendre le contraire sur les forums UK... :?:
Oups, faute de frappe. J'ai rectifié dans le message initial.

Je reprécise:
Le K13 est plus performant que le K13A mais la différence n'est pas enorme
=> DVA fait majoritairement des K13A car moins chere et quasi aussi performant.
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