Réglage de la distribution

Par : ph8383, publié le : 02/10/2012

Contexte  d'application

Suite à des perceptions inquiétantes de bruits de chaîne, j'ai changé les tendeurs de chaîne, les guides et enfin les chaînes elles-mêmes. Suite à cela, il a fallu régler les arbres à cames. C'est ce que décrit cet article. Il s'agit d'un travail effectué hors réfection moteur et  moteur en place. Ma 911 est de type SC – 1979.

Pour effectuer ce travail,  il faut parfaitement comprendre les fondements de la distribution afin de ne pas se perdre et ne  pas faire de bêtises. Donc j'ai pris mon temps, pas mal appris avant de me lancer.  

Je relate dans le paragraphe qui suit, ces acquis nécessaires à la bonne compréhension des travaux entrepris. Vous pouvez sauter cette partie un peu descriptive si vous êtes bien au fait des principes de la distribution.

Un peu de théorie

Dans un moteur à 4 temps, à chaque tour moteur, les pistons (les 6 de notre flat) traversent les cylindres deux fois aller/retour : Voici les 4 phases :

  1. le piston part du haut (près de la bougie, car haut sur un flat ça veut pas dire grand chose), c'est le Point Mort Haut  (PMH) et la soupape d'admission s'ouvre, pour faire entrer le mélange air-essence ; le piston se déplace du PMH vers le Point Mort BAS (PMB), il a parcouru le cylindre de « haut en bas » et 180° de rotation de vilebrequin.
  2. La soupape d‘admission se ferme et le piston poursuit sa course vers le haut en comprimant le mélange, toutes soupapes fermées. Il a refait 180° et donc 360 depuis le début
  3. L'explosion se fait et le piston voyage à nouveau depuis le haut vers le bas ; il fait encore 180° et donc a parcouru 540° depuis le début du cycle.
  4. La soupape d'échappement s'ouvre de manière à libérer les gaz brûlés, le piston revient au PHM ; il a parcouru 720 ° donc 2 tours de vilebrequin.

Ensuite, le système recommence les mêmes cycles : phase 1, 2, 3, 4, 1, 2 , …

On voit donc que pour un tour moteur chaque piston passe 2 fois au PMH et 2 fois au PMB. Le premier décrit s'appelle le PMH de croisement car nos 2 soupapes se croisent : la soupape d'échappement qui se ferme (en phase 4) et la soupape d'admission qui s'ouvre (en phase 1). Le Second passage avec les 2 soupapes fermées s'appelle le PMH d'allumage car les soupapes fermées, la bougie sa s'allumer pour faire exploser le mélange.

Il va de soit que cette opération se répète à l'intérieur d'un seul tour moteur pour nos 6 pistons ; On peut donc résumer rapidement ; pour chaque tour moteur nous avons :

  • 2 tours de vilebrequin,
  • 12 passages au PMH et 12 passages au PMB
  • 12 ouvertures/fermetures de soupapes
  • un tour d'allumeur
  • un tour pour chaque arbre à came (AAC).

A titre d'illustration, lorsque nous roulons peinard, en regardant le paysage et sans forcer sur le champignon, disons à 90 kms/h, en 5ème à 3000 tours ; à chaque seconde,  le flat :

  • fait 50 tours moteur,
  • effectue 100 tours de vilebrequin,
  • réalise 600 passages au PMH et 600 passages au PMB,
  • effectue 600 ouvertures/fermetures de soupapes,
  • fait 50 tours d'allumeur et 50 tours pour chaque AAC.

L'ensemble de ces opérations – déplacement des pistons – ouverture/fermeture des soupapes sont  réglées de main de maître par le chef d'orchestre du Flat 6 : la distribution.

Principe de la distribution

La distribution c'est la synchronisation des ouvertures / fermetures des soupapes ainsi que leurs temps associés, en fonction des déplacements des pistons dans les cylindres.

Les ingénieurs de nos 911 – comme les autres d'ailleurs – lorsqu'ils ont conçu le Flat en fonction des caractéristiques du moteur qu'il désiraient obtenir et des contraintes associées  (performances, volume, thermodynamique, carburant, pollution, etc.) ont défini bien des paramètres comme la cylindrée, le couple, la course des pistons, les diamètres des soupapes, leurs courses et levées, etc.

Parmi ces paramètres, ils ont également défini très précisément,  c'est-à-dire au centième de seconde près, et également au degré de rotation près, l'instant précis ou les soupapes s'ouvrent et se ferment en fonction de la position des pistons dans les cylindres. Ils ont également défini la course des soupapes, leur temps d'ouverture et ceci a donné lieu aux  formes très précises des AAC qui les animent.

Les ingénieurs définissent pour chaque type de moteur (type 03 dans mon cas), les ouvertures, fermetures des soupapes en degrés par rapport au PMH ou au PMB. Ceci indique très exactement le moment d'ouverture et de fermeture des soupapes en fonction de la position du piston dans le cylindre donc en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin.

Dans le schéma ci-dessus, j'ai représenté le déplacement d'un piston par les 2 tours de rotation du vilebrequin et les mouvements des soupapes associés :

  1. 1er tour : Ouverture de l'admission 7° avant le PHM (de croisement),
  2. Fermeture 47° après le PMB, donc lorsque le piston s'est déplacé de 227° de rotation,
  3. Jusqu'au PHM d'allumage, les 2 soupapes restent fermées, 360° depuis le début.
  4. Début du 2ème tour : explosion avec soupapes fermées jusqu'à 49° avant PMB, ouverture de la soupape d'échappement,
  5. Fermeture de la soupape d'échappement 3° avant le retour au PMH de croisement. (720° effectué).

On comprend bien sur ce schéma pourquoi on parle de PMH de croisement ; en effet les soupapes d'admission et échappement sont ouvertes simultanément ; pendant 4° « elles se croisent ». 

Petit calcul au passage : à 6000 tours, on a 100 tours/seconde ; donc 200 tours de vilebrequin, soit 72000°  en une seconde. Sur 4°, nos soupapes se croisent donc pendant  un vingt millième de seconde. Pas le temps de discuter le coup au croisement !!!

En mécanique on ne dit pas 7° avant le PHM mais 7° d'Avance Ouverture Admission (AOA) et on ne dit pas 47° après le PMB mais 47° de Retard Fermeture Admission (RFA) ; de même pour l'échappement on a AOE et ROE.

Le schéma représentant les 2 tours de vilebrequin trouve donc une représentation plus académique, sous forme d'un diagramme séquentiel :

Mécanique de la distribution

Comment synchroniser au centième  de seconde, le déplacement des pistons avec l'ouverture/fermeture des soupapes ?  réponse : avec des chaînes à vélo – ou presque.

Le vilebrequin entraîne  un pignon (arbre secondaire) relié à une chaîne (de distribution) qui à son tour entraîne un autre pignon relié à l'AAC dont les cames font basculer les culbuteurs qui poussent et retirent des soupapes. Le tout réglé au centième de millimètre.  

Ce mécanisme  est présent côté droit (cylindres 4,5,6) et côté gauche (cylindres 1,2,3).

De plus afin de supporter le vieillissement des chaînes donc leur allongement, des tendeurs de chaînes sont mis en place pour garantir la  précision permanente du système.

Belle mécanique de précision, de qualité et fiable ? Oui, et non car  malheureusement sujette à l'usure ; aussi au fur et à mesure que le moteur tourne, les chaînes s'allongent, les pignons  et les guides s'usent, les tendeurs se relâchent, les cames des AAC s'usent de même que les patins des culbuteurs, les queues de soupapes.

Faut dire que le flat à ses excuses. A titre d'exemple, lorsque nos grenouilles ont fait 100 000 kms, le flat lui a fait environ 250 millions de tours soit 3 milliards d'ouvertures et fermetures de soupapes !

Pour compenser cette usure, notre flat à plusieurs tours dans son moteur :

  • Auto ajustement de la tension des chaînes grâce aux tendeurs,
  • Ajustement du jeu des soupapes par réglage des culbuteurs (tous les 20000 kms)
  • Révision de la distribution (pas de période vraiment définie, mais recommandée tous les 100000 kms).

Cette dernière comprend plusieurs items :

  • Vérification / Remplacement des tendeurs,
  • Vérification / Remplacement des chaînes,
  • Vérification / Remplacement des pignons de distribution,
  • Réglage des AAC.

Réglage des Arbres à cames

La donnée fondamentale du réglage est ce qu'on appelle la levée de soupape au point de croisement.

On a vu que les ingénieurs définissent les ouvertures / fermetures des soupapes en Degré avant PMH, après PMB, etc.  Toutes les cames étant solidaires de l'AAC, il suffit de régler une ouverture ou une fermeture, pour que toutes les autres soient automatiquement alignées sur ce réglage.

Il suffit également  de trouver une position prédéfinie sur le vilebrequin qui corresponde à une position d'une soupape donnée pour que tout le système soit réglé.  C'est la levée de soupape au PMH de croisement : le constructeur définit le déplacement en ouverture (levée) de la soupape d'admission d'un cylindre donnée (1 et 4 sur nos 911) lorsque le vilebrequin est au point de croisement (repère Z1). Cette levée, exprimée en millimètre, est spécifiée en ouverture minimale, maximale et moyenne pour chaque type de moteur. Exemple pour mon type 03, c'est mini=1,41, maxi=1,70, moyenne=1,55.

Le réglage s'effectue en faisant tourner le pignon d'AAC sur l'AAC lui même et en le serrant ensuite sur la bonne position.

Le montage diffère d'un modèle à l'autre et le réglage nécessite des outils spécifiques dans tous les cas. Voici un tableau récapitulatif de la levée de soupape et des outils nécessaires.

Tableau récapitulatif

Les outils

                                                 

P213

Support de cale pour réglage culbuteurs. Avec le jeu de cales de 0,1 mm.
Indispensable pour régler les culbuteurs.
Outil commun à tous les modèles.

Comparateur et support

Indispensable pour le réglage des AAC.  Permet d’effectuer la mesure de levée de soupape.
Ici sont représentés le comparateur, le support qui va bien, spécifique aux 911 et la rallonge du palpeur.
Personnellement j’ai un comparateur du commerce et j’ai fabriqué moi-même le support qui va bien.
Outil commun à tous les modèles

P203

Clé de 46 dite pied de corneille (crowfoot).  Permet de dévisser et visser l’écrou de 46 sur l’AAC.
Spécifique aux modèles jusqu’à 1980. Va de pair avec P202.
J’utilise une simple clé à douille de 46 avec une rallonge fabriquée. Moins pratique que celle-ci car je ne peux pas utiliser la clé dynamométrique.

P202

Permet de maintenir  l’AAC pendant qu’on visse ou dévisse l’écrou de 46. A utiliser avec une rallonge car l’écrou est serré à 120 NM.
Spécifique aux modèles jusqu’à 1980. Va de pair avec P203.

9191

A partir des modèles 81, l’écrou de 46 disparaît et un boulon à tête hexagonale fixe le pignon à l’AAC. Cet outil permet de maintenir le pignon pendant qu’on visse le boulon.
Spécifique aux SC à partir de 1981 et 3L2.
Pour les modèles 1980, il vaut mieux vérifier le montage avant de se procurer les outils.

Le réglage

 

Si on en est là, on a vérifié / refait la distribution donc on a au préalable : vidangé le moteur, oté le silencieux, retiré les caches culbuteurs, retiré les couvercles des carters de distribution fait le nécessaire pour les tendeurs, guides, et éventuellement chaînes et pignons. En ce qui me concerne le moteur est resté en place, mais j'ai quand même enlevé le support moteur ainsi que la barre de maintient pour avoir « un peu » de confort. Le moteur est donc soutenu par-dessous.

Si on en est là également, le « réglage de base » est en place, c'est-à-dire que la distribution n'est pas complètement décalée et on doit avoir lorsque le repère Z1 est en face du repère carter, les points sur les pignons des AAC qui pointent vers le haut, à midi.  D'ailleurs si ce n'était pas le cas, on pourrait rien faire car les pistons viendraient buter sur les soupapes en tournant le vilebrequin !

Les culbuteurs sont également réglés.

Le réglage de base étant fait, on commence par l'AAC gauche.

La mesure de la levée

La première chose à faire est de prendre la mesure de la levée.
J’ai fixé mon comparateur sur mon support fabriqué,  lui-même fixé sur le goujon du cache culbuteur du cylindre 1 ADM.
On met le repère Z1 (PMH d’allumage) face au repère sur le carter et on cale le comparateur de manière à obtenir une charge d’environ 10 mm.
On tourne le vilebrequin dans le sens horaire d’un tour. Z1 repasse sur le repère du carter au PMH de croisement. Le comparateur nous indique la valeur de la levée. Si c’est la bonne (1,55), on a terminé.

Ma levée mesurée est  1,20mm. Faut donc régler à la valeur de réglage (1,55) : on tourne le vilebrequin en surveillant le comparateur. Lorsque ce dernier indique 1,55 de déplacement, on arrête. A ce moment là, on devrait avoir Z1 en face du repère carter ; ce n'est pas le cas puisqu'on avait 1,20 au lieu de 1,55 et on observe le décalage sur la poulie du  vilebrequin.

Sur ma SC, on a le repère d'avance qui indique 5° par rapport à Z1 ; en comparaison on en déduit notre décalage : environ 7° de retard.  L'AAC est donc décalé de 7° par rapport au vilebrequin, ça concerne toutes les soupapes de cet AAC gauche. Donc soupapes ADM et ECH des cylindres 1,2 et 3. A titre d'exemple (voir  schéma « Bascule des soupapes »), notre fermeture ECH de 3° avant PMH est devenue  4° APRES PMH !

Remarque sur le repère d'avance : les poulies de vilebrequin diffèrent d'un modèle à l'autre. Toutes les 911 ont un repère PMH (cylindres 1 et 4) répertorié Z1 et deux repères à 120 ° pour les autres cylindres. Par contre le repère d'avance diffère. Sur ma SC, il correspond à 5° d'avance avant PMH, sur la SC 204 CV, il correspond à 25° avant PMH et sur une carrera 3.0, il correspond à 5° après PMH. Donc prendre garde selon le modèle.

Pour régler, il faut maintenant désolidariser le pignon d'AAC de l'AAC lui-même. On dévisse le fameux écrou de 46.

                                                                                                                                            

Voici mes outils pour y parvenir :
la clé à œil de 46 avec sa rallonge maison  et la douille de maintient de l’AAC montée sur la clé dynamométrique.

Dévissage de l’écrou.
On voit pas très bien car le moteur est en place.  En plus c’est une photo côté droit.  Désolé.
Coté gauche il faut enlever le tendeur et tendre la chaîne avec une pince étau ou serre-joint qui prend le bras du tendeur et le dessus du carter. Mettre une pression équivalente au tendeur.

La photo est bien côté  gauche cette fois.
L’écrou est dévissé. Rondelle retirée.
On remarque le tendeur enlevé et remplacé par un serre-joint.
On voit le pion (à 8 heures) qui solidarise le pignon à l’AAC

On sort le pion avec une bougie que l’on visse dedans.
Le comparateur est toujours sur 1,55.
On fait tourner le vilebrequin dans le sens qui convient (horaire ou inverse) pour ramener Z1 en face du repère carter. Le pignon d’AAC  tourne sur lui-même.
On cherche la position ou l’on peut enficher le pion. Il n’y en a qu’une seule  possible.

Passer d'un trou à l'autre, juste à côté, correspond à environ 2 degrés de rotation sur le vilebrequin. J'ai du décaler de 2 trous. Mes mesures finales : levée = 0,25mm en moins -> 5 degrés de retard  -> 2 trous de réglage du pion.

Reste à remettre la rondelle l’écrou et serrer à 120 NM.
Faut être deux.  Avec la clé Crowfoot, c’est facile car on peut y monter une clé dynamométrique.
Moi c’est ma douille (sens boulon) qui est monté sur la clé dynamométrique. Pas pratique du tout. Faut ruser.
Désolé, encore une photo côté droit.

Côté gauche terminé. On prend un verre puis on s'attaque au côté droit. C'est pareil et  même un peu plus facile car le tendeur reste en place. Suivre donc la même démarche en réglant avec le comparateur sur la soupape d'admission du cylindre 4.

Conclusions personnelles

Ma 911/SC a parcouru 150000 km. Quand j'ai ouvert la distribution c'était catastrophique : tendeur au bout du rouleau, carters creusés par les chaînes détendues, guides morts.

Avant de faire quoi que se soit, j'ai réglé les culbuteurs puis  mesuré la levée et obtenue 1,05 mm de chaque côté, soit un retard d'ouverture de 7° environ.

J'ai changé les tendeurs, guides et chaînes (pas une partie de plaisir les chaînes !).

Résultat après tous ces changements : 1,20 mm de levée de chaque côté, soit un retard d'ouverture de 5° environ.

Après cette expérimentation, j'en tire quelques conclusions :

  1. Au fil du temps, l'usure des éléments qui composent la distribution entraîne un retard d'ouverture que j'estime à 1° tous les 20000 kms, soit 0,75 mm de levée en moins.
  2. Le réglage des culbuteurs, bien que primordial ne corrige pas ce retard,
  3. Le moteur a tendance à être moins souple, plus chaotique même s'il monte plus dans les tours.
  4. Le rendement, la consommation, s'en trouvent dégradés.

L'entretiencourant de nos grenouilles ne prend pas en compte le réglage des AAC, probablement parce que moins accessible que le réglage des culbuteurs. Pourtant force est de constater que tous les 20000 kms nous réglons scrupuleusement nos culbuteurs à 0,1 mm, sans prêter la moindre attention aux levées de soupapes au point de croisement, qui se sont dégradées de 0,75 mm !!!

Enfin, dernière réflexion sur la casse moteur. Le Flat 6 est conçu de telle manière que la course des pistons et celles des soupapes peuvent, en cas de mauvaise  synchronisation, se rencontrer et conduire à la casse moteur.

Si l'on reprend le schéma de  « Bascule des soupapes », on se rend compte que la casse intervient au PMH de croisement et de plus si le système est déréglé vers le retard d'ouverture, c'est la soupape d'échappement qui va à l'encontre du piston.  Si le dérèglement se faisait vers l'avance ce serait la soupape d'admission qui irait à la rencontre,  mais comme on l'a vu,  l'évolution naturelle va vers le retard.  

Enfin quand la distribution est vraiment fatiguée - je ne pense pas que les chaînes puissent casser - mais les tendeurs étant vraiment affaiblis, les chaînes peuvent sauter d'un maillon sur elles-mêmes ; le pignon entraîneur étant celui de l'arbre secondaire, là encore le décalage d'une dent (ou plus) se fait vers le retard d'ouverture. Ce pignon a 24 dents et par conséquent le saut d'une dent entraîne un retard de 15°, suffisant pour amener les soupapes d'échappement sur les pistons lorsqu'ils passent au point de croisement et casser le moteur ; j'ai vérifié lors du changement des chaînes (à la main bien sur, sans casse).

Quand je pense que mon décalage initial était de 7°,  sans doute pas si loin de la casse !

Commentaires

Par : flavio, le 25/05/2016.Merci italien, pour cet article. Suprème !
Par : jp914, le 07/12/2013.bonjour
question con mais j'ai chercher partout sur le net et sur nos doc technique mais impossible de savoir ou ce positionne les différents patins de chaîne surtout le seul marron du groupe. Avez vous une idée????
Par : jihef, le 06/10/2011.Le compte-tours indique la vitesse de rotation du vilebrequin. C'est donc bien 50tours de vilebrequin à 3000tours/min.
Par : NicolasH, le 16/12/2010.En effet, 1 tour moteur = 1 tour de vilebrequin : couplage directe du vilo à la boite.
1 cycle complet de combustion = 2 tours de vilebrequin = cycle à 4 temps.
une correction s'impose donc en effet sur le contenu (/2 toutes les valeurs technique en rapport au régime de rotation), sinon le reste est tip top ! Merci !
Par : DAB, le 02/06/2009.Ma 911/SC a parcouru 150000 km. Quand j'ai ouvert la distribution c'était catastrophique : tendeur au bout du rouleau, carters creusés par les chaînes détendues, guides morts.

Ça m'étonnerait qu'au bout de seulement 150 000km tu puisses faire ce triste constat!
Par : ph8383, le 01/01/2009.Ben non puisque un tour moteur = 2 tours de vilebroquin ==> 100 tours de vilebroquin/sec.
Par : deck, le 31/12/2008.a 3000T/mn on a , je pense , 50 tours du vilebrequin par seconde et donc une correction s'impose .
Par : ph8383, le 16/12/2008.Ben oui : 50 trs/seconde * 60 = 3000 trs/mn !!
Par : deck, le 15/12/2008.a 3000t/mn on a 50 tours moteur ??????
Par : ABCO, le 28/10/2008.Attention je voulais dire "Si vous changer les guides chaine" et non pas les tendeurs...
Par : ABCO, le 27/10/2008.Si vous changez les tendeurs, prenez garde à positionner un carton long sous chaque tendeur que vous démonterez un à un pour récupere les morceaux de verouillage qui casseront. Pour changer les chaines: faire coté par coté. Positionner le moteur en Z1 sur la poulie (allumage cylindre 1). Couper un maillon accessible à la diqueuse puis acrocher la nouvelle en bout avec l'atache rapide sans la fermer. Faire tourner lentement la poulie moteur ver la droite alors que simultanément un ami fait tourner l'AAC vers la gauche mais 2 foie moin vite (faire des repères sur les poulies et sur l'AAC). Faite autant de tours que necessaire pour faire passer toute la chaine neuve, puis fermer l'atache rapide.
Par : tony 28, le 16/06/2008.merci pour ces explication plus parlante qu'une revue technique tony
Par : Pat3.2Jubi, le 01/06/2008.Bravo et merci pour cet article vraiment bien détaillé, avec des explications digne d'un Prof. de lycée technique.
Chapeau bas Monsieur.
A+
Patrick
Par : younik, le 01/06/2008.merci, pour cet article très bien détaillé.
Par : BertoSpid, le 29/05/2008.Vraiment BRAVO pour ton article, et ses détails théoriques simplement expliqués, et ses photos (que peut etre d'autres pourraient compléter "moteur à terre"), ainsi que les explications d'avant et d'après ..
Super
et Merci !