Cylindres et chemises de cylindre Partie 1
Informations concernant le diagnostic
Pourquoi une fissure verticale part-elle de la collerette de la chemise de cylindre ? Pourquoi la collerette de la chemise est-elle entièrement arrachée ? Comment contrôler une déformation de la surface d'appui de la collerette de la chemise avec de l'encre ? À quoi est due la cavitation sur la chemise de cylindre ? Cet article répond à ces questions.
Fissures longitudinales sur les chemises de cylindre
- Fissure verticale partant de la collerette de la chemise.
- Les chemises de cylindre sèches sont également touchées en raison de leur faible épaisseur de paroi.
Analyse
Les fissures sont souvent causées par une mauvaise manipulation des chemises de cylindre (chocs). Même lorsque le dommage sur la chemise de cylindre n’est pas visible immédiatement, une microfissure ou une entaille peut provoquer une cassure au cours du fonctionnement du moteur. Un siège de collerette défectueux ou la présence de crasse entre la chemise de cylindre et le bloc-moteur peut occasionner de tels dommages. Les fissures longitudinales dues à des sièges de collerette défectueux sont souvent accompagnées de fissures transversales.
Causes possibles
- Fissures ou entailles dues à un traitement inadéquat des chemises de cylindre pendant le transport ou la réparation.
- Projections de liquide.
- Présence de corps étranger sous les surfaces de contact ou d‘étanchéité.
- Assises de collerette défectueuses (voir chapitre « Collerette de la chemise de cylindre arrachée »).
- Érosion de la matière sur le bord de la chemise de cylindre suite à une combustion détonante, d‘où affaiblissement de la chemise de cylindre.
Collerette de la chemise de cylindre arrachée
- Collerette de la chemise arrachée.
- Fissure de la collerette de la chemise allant du bord inférieur de la collerette vers le haut selon un angle d‘environ 30°.
Analyse
Ce dommage est dû aux couples de flexion qui apparaissent en cas de montage incorrect (crasse et forme incorrecte). Dans la plupart des cas, la collerette de la chemise est déjà comprimée lors du serrage de la culasse. Sur les nouvelles générations de moteurs pour véhicules utilitaires équipés d’injecteurs pompes ou d’un common-rail, la pression de combustion a considérablement augmenté et le bloc-moteur est beaucoup plus sollicité. En raison de la grande dureté des joints de culasse en acier utilisés sur ces types de moteurs, le carter de vilebrequin peut se déformer au niveau du siège de la collerette au bout d’un kilométrage important.
Remarque
 |
Une déformation de la surface du siège de la collerette n’est pas reconnaissable visuellement sans matériel adéquat. La déformation peut être facilement contrôlée à l’aide d’encre : appliquer une fine couche d’encre sur la surface d’appui de la collerette de la chemise sur le bloc-moteur. Presser ensuite la chemise neuve sur le siège sans utiliser de joints puis sortir à nouveau la chemise de cylindre. La surface d’appui sur la chemise de cylindre devrait être recouverte d’encre sur tout le tour. Si ce n’est pas le cas, il faut réusiner le siège de la chemise de préférence sur une aléseuse fixe ou avec une surfaceuse mobile. Ceci garantit le parallélisme par rapport à la surface du carter (Fig. 2). |
Causes possibles
- Siège de la collerette usé après une longue durée de fonctionnement du moteur.
- Siège de la collerette sale ou corrodé.
- Assise de la collerette non perpendiculaire et/ou plane (Fig. 2 et 5).
- Mauvais joint de culasse.
- Non-respect des couples de serrage et angles de rotation prescrits par le constructeur du moteur lors du montage de la culasse.
- Nombre incorrect de bagues d‘étanchéité.
- Bagues d‘étanchéité coincées sous la collerette de la chemise.
- Utilisation de joints n‘ayant pas les bonnes dimensions.
- Utilisation de produits d‘étanchéité liquides.
- Dans le cas des chemises de cylindre pressfit sèches : erreur de montage avec une pression d‘enfoncement trop élevée.
- Non-respect du dépassement de la chemise prescrit (Fig. 6) :
- Si le dépassement de la chemise de cylindre est trop important, la collerette de la chemise est repoussée lors du serrage des vis de culasse.
- Si le dépassement est trop faible, la chemise de cylindre n‘est pas pressée suffisamment fort sur le siège de la chemise et se met à osciller sous l‘effet des déplacements du piston. Ces forces conduisent à la rupture de la collerette de la chemise.
- Non-respect de la bonne forme lors du réusinage du siège de la chemise. La forme du siège de la chemise doit correspondre à celle de la chemise de cylindre. La jonction entre la surface de la collerette et le diamètre d‘ajustement doit être munie d‘un chanfrein de 0,5 à 1,0 mm × 45°. Le collet de la collerette de la chemise ne repose alors pas sur le bord. Si cela n‘est pas respecté, la collerette de la chemise peut très facilement être cassée lors du serrage de la culasse (Fig. 3). En outre, le rayon d‘arrondissement du siège de la chemise (« D » sur la fig. 4) ne doit pas être trop grand afin que la chemise de cylindre ne repose pas sur le bord extérieur ou intérieur au niveau de la collerette.
Remarque
|
Lors du réusinage du siège de la collerette pendant la rectification d’un moteur, le dépassement nécessaire de la chemise de cylindre par rapport à la surface du cylindre doit être respecté : ceci peut être obtenu soit à l’aide de rondelles de compensation en acier, soit en utilisant des chemises de cylindre avec une surcote de la collerette (solution recommandée). |
Cavitation sur les chemises de cylindre
- Symptômes importants de cavitation sur la chambre d‘eau de la chemise de cylindre humide (Fig. 1 et 2).
- Entrée de liquide de refroidissement dans la chambre de combustion.
Analyse
La cavitation se produit surtout dans le plan de basculement du piston (côté pression ou dépression). Elle est provoquée par les vibrations haute fréquence de la paroi du cylindre. Ces vibrations sont dues aux forces latérales du piston, à la pression de combustion et au changement de sens au point mort bas et haut. Si l’eau de refroidissement ne peut plus suivre les vibrations de la paroi du cylindre, le film d’eau se détache de la chemise de cylindre. Il se forme une zone de dépression avec des bulles de vapeur qui implosent à très haute vitesse sous l’effet des contre-vibrations de la paroi du cylindre. L’eau qui avait repoussé les bulles heurte violemment la surface du cylindre. L’énergie d’impact arrache de minuscules particules et des trous se forment progressivement (érosion).
Particularité de la cavitation : les trous s’élargissent vers l’intérieur (Fig. 3) et forment des cavités dans la matière.
Déclencheurs de cavitation
- Température trop élevée du liquide de refroidissement.
- Pression trop basse du liquide de refroidissement.
- Point d‘ébullition trop bas du liquide de refroidissement.
- Combinaison de ces facteurs.
Causes possibles
- Le jeu correct du piston n’a pas été respecté par exemple lors de la réutilisation de pistons ayant déjà servi ou de cylindres trop grands.
- Erreur de forme du siège de la collerette – Siège défectueux ou imprécis de la collerette dans le carter (voir chapitre « Collerette de la chemise de cylindre arrachée »).
- L‘eau de refroidissement ne contient pas, ou pas assez, d’additif anticorrosion antigel ou équivalent. Le produit anticorrosion contient des inhibiteurs qui empêchent la formation de mousse. Vu que ces inhibiteurs sont consommés avec le temps, il est nécessaire de changer le produit anticorrosion tous les 2 ans et de régler la proportion du mélange.
- Liquides de refroidissement inappropriés (eau de mer), eau agressive ou acide ou autres liquides.
- Pression d‘admission insuffisante dans le système de refroidissement. Raison : couvercle du radiateur inapproprié (perte de pression due à une valve de surpression défectueuse) ou fuite du système de refroidissement. Lorsque la pression d‘admission du système de refroidissement est correcte, la température d’ébullition du liquide de refroidissement est plus élevée que sous la pression atmosphérique. La pression d‘admission n‘élimine pas la cause de la production de bulles de vapeur, mais elle limite au moins leur formation.
- Bagues d‘étanchéité et/ou pâte d‘étanchéité incorrectes ou silicone sur la collerette de la chemise.
- Nombre incorrect de bagues d‘étanchéité.
- Température de service trop basse du moteur : si le moteur n‘atteint pas sa température de service normale dans certaines conditions de fonctionnement ou en cas de défauts du thermostat, le système de refroidissement ne peut pas monter en pression à cause de la moindre dilatation thermique du liquide de refroidissement. En raison de la température de service trop basse, les pistons ne se dilatent pas correctement et fonctionnent alors avec un jeu accru. Ces deux situations favorisent la formation de bulles, donc la cavitation.
- Montage de bagues d‘étanchéité supplémentaires dans le dégagement de la collerette de la chemise (Fig. 4) : des bagues d‘étanchéité ne doivent être utilisées que si le constructeur l‘a formellement prévu.
01 Dépassement de la chemise
02 Joint tombac
03 Dégagement
04 Joint torique
