LORRTEC : équilibrage de vilebrequins pour moteurs V6 V8 V10 V12, et tout autre type de moteur
- L’équilibrage des vilebrequins de moteurs 4 et 6 cylindres en ligne
- L’équilibrage des vilebrequins de moteurs 4 et 6 cylindres à plat
- L’équilibrage des vilebrequins de moteurs V6, V8, V10 et V12, avec masses d’équilibrage sur les manetons de bielle.
- L’équilibrage des vilebrequins de moteurs 1, 2, 3 et 5 cylindres en ligne avec masses d’équilibrage sur les manetons de bielle.
Selon les cas et les besoins, nous réalisons en sous-traitance l’équilibrage du vilebrequin qui nous est envoyé, même si nous ne travaillons pas sur le moteur dans son ensemble. Nous équilibrons également tous les vilebrequins des moteurs que nous rénovons ou préparons en interne.
Retrouvez nos pièces moteur compétition et collection sur notre boutique en ligne :
Présentation de l’activité d’équilibrage moteurs V6, V8, V10, V12, 4 cylindres, 5 cylindres, 6 cylindres en ligne ou à plat
En tant que motoriste, LORRTEC se doit d’être à la pointe de la technologie en matière d’équilibrage moteur, quel type d’équilibreuse possédez-vous ?
Nous possédons une équilibreuse de marque SCHENK Pasio de dernière génération. C’est une équilibreuse dynamique conçue pour l’industrie mécanique avec un software dédié à l’équilibrage des vilebrequins de moteur à combustions.
Quels types de vilebrequins / moteur doivent être équilibrés ?
Équilibrage des moteurs de compétition
Il convient d’équilibrer les vilebrequins des moteurs de compétition car ils sont appelés à être utilisés à des régimes élevés. Pour la fiabilité, il est nécessaire de limiter au maximum les charges sur les paliers (coussinets de ligne) ainsi que les contraintes mécaniques internes aux différentes pièces.
Équilibrage des moteurs de collections
L’équilibrage des vilebrequins de moteurs de collection est intéressant pour limiter les vibrations parasites. Ce sont souvent des pièces lourdes en particulier sur les moteurs V6 et autres moteurs en V (au regard des moteurs actuels) et leur finition n’est pas aussi précise que sur les pièces modernes. Il n’est pas rare de mesurer des balourds importants avant équilibrage sur ce type de moteur.
Équilibrage des moteurs de série
Les moteurs de série sont équilibrés en usine chez les constructeurs. Cependant la tolérance (norme) en première monte est beaucoup plus grande que celle que nous utilisons (classe d’équilibrage plus faible), ce qui permet de diminuer encore les vibrations et les contraintes moteur.
Différences entre l’équilibrage d’un 4 cylindres ou 6 cylindres en ligne et l’équilibrage d’un vilebrequin de moteur en V :
Équilibrage des moteurs en V :
Pour les moteurs en V et les moteurs en ligne à nombre impair de cylindres (1, 2, 3 5 cylindres) il est obligatoire d’ajouter des masses d’équilibrages (« bobweights » en anglais) pour simuler les masses rotatives et alternatives en niveau de chaque maneton de bielle lors de l’équilibrage dynamique sur machine. Pour cela nous calculons les masses à utiliser en fonction des pièces de chaque moteur et nous les rapportons sur les manetons de bielles au moment de l’équilibrage à l’aide de « bobweights » usinés. Le calcul des masses des bobweights dépend donc des masses alternatives et rotatives (bielles et pistons) et du facteur d’équilibrage du moteur.
Équilibrage des moteurs en ligne (et à plat) :
Les vilebrequins 4 et 6 cylindres en ligne ou 4 et 6 cylindres à plat ne nécessitent pas l’emploi de masse d’équilibrages au niveau des manetons de bielles, chaque maneton possédant un maneton en opposition (symétrique à 180°).
L’équilibrage s’effectue classiquement par enlèvement de matière.
- Exemples de moteurs 4 cylindres en ligne :
- Moteurs Peugeot 205 à 208 GTi, Renault turbo, williams, RS, Ford Pinto et Cosworth, BMW M3 E30 etc…
- Exemples de moteurs 6 cylindres en ligne : moteurs BMW 6 cylindres
- Exemples de moteurs 6 cylindres à plat : moteurs flat6 des Porsche 911
- Exemples de moteurs 6 cylindres à plat : moteurs flat4 des Subaru GT WRX et STI
L’angle du V a-t-il une incidence ?
Non, l’angle n’a pas d’incidence sur l’équilibrage. Cela change le dessin de base du vilebrequin mais pas la méthode d’équilibrage dynamique.
Quels vilebrequins de moteur V4, V6, V8, V10, V12 avez-vous déjà équilibrés ?
Nous possédons les outillages pour la plupart des moteurs en V tels que :
- Vilebrequin V10 DODGE Viper
- Vilebrequin V6 PRV à maneton accolés ou décalés
- Vilebrequin V6 Ferrari Dino
- Vilebrequin V8 FORD Mustang
- Vilebrequin V8 FORD GT40
- Vilebrequin V6 de NISSAN GTR
- Vilebrequin V12 JAGUAR XJS
- Vilebrequin V10 PEUGEOT F1
- Vilebrequin V8 BMW M3
- Vilebrequin V8 FORD Cosworth DFV F1
- Vilebrequin V8 FORD Cosworth HB F1
Etc..
Quel que soit le moteur en V : V6 Peugeot, Renault, Ford, Maserati… , V8 Porsche, Audi, BMW, Mercedes, ou américains (Mustang, GT40, De Tomaso, Chevrolet Corvette … ), nous pouvons nous charger de l’équilibrage et réaliser l’outillage nécessaire quand nous ne le possédons pas déjà.
DEVIS
Qu’en est-il des moteurs en V très serrés comme le 4 cylindres des Lancia Fulvia ou celui des VW Golf VR6 et autre Corrado ?
Il convient d’utiliser la même méthode d’équilibrage que pour un moteur V6 ou V8 : il est donc impératif de monter des masses en compensation (bielles, pistons) lors de l’équilibrage dynamique du vilebrequin de ces moteurs.
Quelles sont les pièces indispensables pour équilibrer un vilebrequin
Pour tout équilibrage vilebrequin il est nécessaire de nous fournir des vis neuves, le volant moteur, l’embrayage, les poulies ainsi que les différents pignons/pièces liés au vilebrequin.
Il faut aussi s’assurer d’avoir un centrage parfait ainsi qu’une mise en position unique entre les différentes pièces. Nous usinons des pions de centrage si besoin.
Faut-il toujours équilibrer un vilebrequin avec le volant moteur et l’embrayage ?
Oui : Le vilebrequin est équilibré seul dans un premier temps, puis nous équilibrons le volant moteur (et le damper si besoin) indépendamment du vilebrequin dans un second temps. Enfin nous contrôlons l’ensemble assemblé pour un résultat optimum. Cette méthode permet de remplacer un volant moteur défectueux sans pour autant avoir à démonter le vilebrequin du moteur dans de nombreux cas. Nous équilibrons aussi l’embrayage de façon indépendante pour la même raison. Néanmoins ceci n’est valable que pour les mécanismes d’embrayage acier et lourds des moteurs d’ancienne génération. Les moteurs de compétition modernes utilisent quant à eux des embrayages aluminium (exemple : embrayages Tilton) 140 ou 184 mm qui sont extrêmement légers et déjà équilibrés en usine.
AVANTAGES DE L’ÉQUILIBRAGE DU BAS MOTEUR ET DE L’ÉQUILIBRAGE DU VILEBREQUIN
L’équilibrage de l’attelage mobile (vilebrequin, volant, damper, embrayage…) est primordial pour diminuer les vibrations du moteur, abaisser les efforts sur les coussinets de paliers et limiter la flexion et les contraintes mécaniques dans le vilebrequin lui-même.
Les efforts d’inertie appliqués au vilebrequin varient en fonction de deux paramètres :
- la VITESSE de rotation : les efforts sont dans ce cas proportionnels au carré de la vitesse. Par conséquent les moteurs de compétitions atteignant des régimes élevés doivent subir un équilibrage particulièrement soigné.
- la MASSE en mouvement : les efforts sont aussi proportionnels à la masse en mouvement. Il est donc important d’équilibrer les vilebrequins lourds comme ceux des moteurs de collection des années 70 ou antérieures. De plus, dans le cas des moteurs de compétition il est primordial d’alléger au maximum ces masses en mouvement (bielles, pistons, volant moteur…) pour limiter les contraintes mécaniques lors des régimes de rotation élevés.
ALLEGEMENT BAS MOTEUR : LES POINTS A SAVOIR
Allègement des bielles :
La diminution de la masse des bielles (dans la limite de la rigidité et de la fiabilité) est toujours bénéfique pour limiter les efforts sur les coussinets et faciliter les montées en régime. Les bielles usinées en H (exemple : bielles Carrillo) offrent le meilleur compromis rigidité / masse et sont donc à privilégier lors du montage d’un moteur de compétition. Attention : la masse de la bielle doit être prise en compte lors de l’équilibrage d’un vilebrequin en V (ou nombre de cylindres impairs). Un changement de la masse de la bielle nécessite forcément un rééquilibrage du vilebrequin dans le cas des moteurs en V.
Allègement des pistons :
Les pistons doivent être les plus légers possibles (toujours dans la limite de la fiabilité) afin de diminuer les efforts sur la paroi des cylindres ainsi que sur la bielle et son coussinet. L’utilisation de pistons forgés (exemple : pistons CP Carrillo, pistons Mahle, pistons Wossner…) est recommandée lors de la préparation d’un moteur. Le process de forge puis d’usinage permet de garantir la plus grande robustesse pour une masse limitée, avec une dilatation thermique contrôlée. Attention : la masse du piston doit être prise en compte lors de l’équilibrage d’un vilebrequin en V (ou nombre de cylindres impairs). Un changement de la masse du piston nécessite forcément un rééquilibrage du vilebrequin dans le cas des moteurs en V.
Allègement du volant moteur :
L’allègement du volant moteur est quant à lui une affaire de compromis entre l’acyclisme moteur et la dynamique des montées en régime. Un volant moteur lourd permettra de filtrer les pulsations de couple dues à la combustion de chaque cylindre (important sur un monocylindre par exemple) mais pénalisera l’accélération à puissance moteur égale. Un moteur possédant un nombre de cylindres élevé (exemple V10 ou V12) utilisera un volant moteur relativement léger, le temps entre chaque combustion étant plus court et le couple moteur plus « constant » sur un cycle. Dans le cas des moteurs de compétition multicylindres automobile le volant se doit d’être le plus léger possible. Diminuer l’acylisme n’est alors pas une priorité et il est important de privilégier les phases d’accélération.
IMPORTANT : contrairement aux idées reçues, un volant moteur lourd n’apporte pas de couple au moteur. Il ajoute de l’inertie tout au plus et « linéarise» quelque peu la restitution de la puissance lors des phases d’accélération (aucune influence en régime stabilisé), ce qui peut apporter de la « traction » dans certains cas (en tout terrain ou en moto par exemple) mais en aucun cas du couple moteur …. La sensation de couple est en réalité de « l’onctuosité » plutôt que de la vivacité à l’accélération. Cette dernière étant moins violente, cela diminue le patinage d’où le gain en grip ou en traction dans certains cas.
Pour conclure, plus le volant moteur est léger et plus la voiture accélère vite à puissance égale, et ce surtout sur les premiers rapports de boite (où l’accélération est la plus importante). La voiture accélère plus rapidement mais gardera la même vitesse de pointe dans tous les cas (volant moteur léger ou lourd).
Alléger le volant moteur équivaut à alléger la voiture en termes d’accélération, on gagne sur l’inertie de la voiture (en rotation), la masse du véhicule étant une inertie de translation.
Allègement de la poulie damper :
La poulie damper ajoute une masse amortie (calculée précisément par le constructeur) afin de minimiser l’effet néfaste de fréquences de résonnance sur l’ensemble vilebrequin et volant moteur. Certains moteurs sont plus sensibles que d’autres à ce phénomène (6 cylindres en ligne par exemple) et il faut par conséquent être extrêmement vigilant sur la modification de cette pièce en fonction de chaque application.
Allègement du vilebrequin :
Le vilebrequin est une pièce en mouvement qui se doit donc d’être légère, mais il doit aussi absorber un grand nombre de contraintes mécaniques, d’où les multiples contrepoids qui permettent (en plus de leur rôle d’équilibrage dynamique) de limiter les tensions internes, la flexion du vilebrequin et ainsi la charge au niveau des coussinets de ligne. Un vilebrequin de compétition possèdera un maximum de contrepoids (8 contrepoids sur un 4 cylindres en ligne) alors qu’un vilebrequin de série se satisfera de moins de contrepoids afin de faciliter sa réalisation et baisser son coût (4 contrepoids sur un 4 cylindres en ligne). Par conséquent les contrepoids d’un vilebrequin sont fonction de la masse des pièces en mouvement qui lui sont attachées (bielle, piston). Ils sont présents afin d’équilibrer et diminuer la flexion dynamique du vilebrequin lors de régime élevés. (Les moteurs de formules 1 utilisent des inserts en métal lourd pour augmenter la densité du vilebrequin à certains endroits). Il ne faut donc pas alléger un vilebrequin outre mesure au risque de diminuer la fiabilité de celui-ci. En définitive l’allègement du vilebrequin est à considérer au cas par cas. Il est souvent plus judicieux de se concentrer sur l’allègement des pièces périphériques (volant, bielles, pistons…) plutôt que sur le vilebrequin en lui-même. Dans le cas des moteurs en V il est très difficile d’alléger un vilebrequin sans faire une étude dynamique poussée, sans quoi l’équilibrage sera impossible ensuite.
L’utilisation de vilebrequin en acier spécifiquement dessinés pour la compétition (exemple : vilebrequins acier Arrow) est conseillée pour les moteurs à haut rendement.
Allègement du vilebrequin :
Le vilebrequin est une pièce en mouvement qui se doit donc d’être légère, mais il doit aussi absorber un grand nombre de contraintes mécaniques, d’où les multiples contrepoids qui permettent (en plus de leur rôle d’équilibrage dynamique) de limiter les tensions internes, la flexion du vilebrequin et ainsi la charge au niveau des coussinets de ligne. Un vilebrequin de compétition possèdera un maximum de contrepoids (8 contrepoids sur un 4 cylindres en ligne) alors qu’un vilebrequin de série se satisfera de moins de contrepoids afin de faciliter sa réalisation et baisser son coût (4 contrepoids sur un 4 cylindres en ligne). Par conséquent les contrepoids d’un vilebrequin sont fonction de la masse des pièces en mouvement qui lui sont attachées (bielle, piston). Ils sont présents afin d’équilibrer et diminuer la flexion dynamique du vilebrequin lors de régime élevés. (Les moteurs de formules 1 utilisent des inserts en métal lourd pour augmenter la densité du vilebrequin à certains endroits). Il ne faut donc pas alléger un vilebrequin outre mesure au risque de diminuer la fiabilité de celui-ci. En définitive l’allègement du vilebrequin est à considérer au cas par cas. Il est souvent plus judicieux de se concentrer sur l’allègement des pièces périphériques (volant, bielles, pistons…) plutôt que sur le vilebrequin en lui-même. Dans le cas des moteurs en V il est très difficile d’alléger un vilebrequin sans faire une étude dynamique poussée, sans quoi l’équilibrage sera impossible ensuite.
L’utilisation de vilebrequin en acier spécifiquement dessinés pour la compétition (exemple : vilebrequins acier Arrow) est conseillée pour les moteurs à haut rendement.
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