Étanchéité du moteur à haute puissance

Il n'y a rien de discret dans un joint de culasse soufflé, donc pour l'éviter, nous avons creusé dans la technologie en constante évolution de l'étanchéité du joint de culasse et appris d'abord ce qui est bon pour une puissance élevée n'est pas nécessairement bon pour tous. Théoriquement, à tous les niveaux, l'étanchéité du joint de culasse se résume simplement à la pression de surface. Le maintien d'une pression de surface suffisante entre le joint, la tête et le bloc est ce qui empêche les fuites.

Le joint n'est qu'un des nombreux facteurs interdépendants impliqués, mais c'est néanmoins un composant critique, et donc une décision critique. Comprendre les différents types de joints de culasse et leurs avantages et inconvénients est le meilleur moyen de savoir quoi utiliser à quel niveau, mais cela revient également à connaître les différents produits de différents fabricants qui peuvent déterminer exactement quel joint est le meilleur pour une construction donnée.

Atteindre des niveaux bien supérieurs à 1 000 chevaux n'est pas rare pour les constructeurs de moteurs d'aujourd'hui, donc la "pression" a certainement été mise sur les fabricants de joints, mais avant d'en arriver là, regardons où nous sommes allés pour mettre une perspective sur tout cela.

Un composite traditionnel était historiquement le style de joint de culasse le plus courant, avec une utilisation régulière sur les véhicules de production jusqu'aux années 70. Ils étaient capables de gérer les taux de compression des muscle cars de l'époque, et ils ont fait un excellent travail d'étanchéité de l'huile et du liquide de refroidissement, car ils étaient très indulgents. C'était une qualité importante, en particulier dans le domaine de la production de moteurs de masse qui souffrait souvent de qualité, comme la préparation de surface ou les tolérances de fabrication.

Les aspects souhaitables d'un joint composite le rendent parfaitement acceptable pour l'entretien standard du moteur sur les véhicules équipés à l'origine, mais à mesure que la popularité du compresseur et du turbocompresseur augmentait, ainsi que la recherche d'une puissance plus élevée, la faiblesse du joint composite était facilement exposée. Bill Atkinson d'Elring explique : "Les joints composites sont compatibles avec des finitions de surface plus rugueuses et sont les moins chers, mais ils ont la durée de vie la plus courte et le joint de combustion le plus faible."

Les points faibles d'un joint composite l'ont fait abandonner par les motoristes et les constructeurs automobiles au profit du joint de culasse MLS (acier multicouche). Un joint MLS a un avantage immédiat dans sa capacité à maintenir la charge de serrage, même sous la contrainte d'une compression élevée. Le concept général d'un joint MLS est constitué de couches d'acier au carbone ou à ressort, avec des reliefs qui créent une pression de ressort afin de maintenir la charge de serrage.

La technologie de joint de culasse MLS se concentre sur la conception de chaque gaufrage individuel, en fonction de son emplacement, pour créer les charges de serrage nécessaires pour la compression, le liquide de refroidissement et l'étanchéité à l'huile. La plupart des joints de culasse MLS ont également un revêtement sur l'ensemble du joint, et certains ont des perles supplémentaires autour de passages d'huile et de liquide de refroidissement spécifiques. La recherche actuelle se concentre sur l'emplacement et l'épaisseur des revêtements pour un contrôle précis de la charge de serrage dans différentes zones.

Le joint MLS lui-même était une amélioration technologique considérable, mais ce n'est pas le joint seul qui a fait son succès. "Les joints MLS offrent une durée de vie prolongée et une étanchéité de la chambre de combustion bonne à excellente", déclare Atkinson, "mais leurs performances d'étanchéité dépendent de la finition de surface."

Les joints de culasse MLS, bien que supérieurs, ne sont pas aussi indulgents qu'un joint composite, et le besoin d'une plus grande précision d'usinage du moteur est une partie nécessaire de l'étanchéité du joint de culasse MLS. "De nos jours, parce que les nouvelles technologies, l'usinage et les capacités des pièces ont été considérablement améliorés, presque toutes les voitures fabriquées aujourd'hui utilisent la technologie MLS", déclare Micky Hale de Cometic Gasket.

Les joints de culasse MLS sont bien plus que le premier choix des constructeurs automobiles. Ils sont bien adaptés à de nombreuses constructions de grande puissance. "Dans le monde de haute performance d'aujourd'hui, un moteur de 1 500 ch est presque un événement quotidien", déclare Hale. "Tous les joints de culasse Cometic MLS ou MLX étant en acier inoxydable supporteront cette puissance et généralement un peu plus. Nous avons des clients avec des véhicules à double turbo LS qui rapportent également dans la gamme de plus de 2 000 ch, donc l'ensemble de pièces avec la technologie moderne a vraiment parcouru un long chemin. "

Les joints de culasse MLS ont prouvé leur capacité à gérer une puissance élevée, mais il existe encore différentes conceptions dans la gamme MLS et d'autres types de joints de culasse conçus pour des niveaux de puissance dépassant les 1 500 chevaux. "Un MLS Spartan standard et notre Copper ICS scelleront des puissances élevées de 800/900 à 1 200/1 300 ch selon l'architecture du moteur", déclarent Mike Couture et Aaron Hunter d'Athena/SCE Gaskets. "Notre MLS Spartan avec Gas Stopper scellera jusqu'à 1 500-1 700 ch, et nos Vulcan Cut-Rings ont scellé 2 300 ch sur une configuration LSX et 2 000 sur un Coyote. Le joint de culasse traditionnel Pro Copper avec un joint torique en acier inoxydable et une rainure de récepteur scellera jusqu'à ce que la tête fléchisse ou que les filetages des goujons soient tirés, ou que les pistons/tiges se cassent ou que les manivelles soient renvoyées dans la terre."

Tout comme un joint MLS repose sur un usinage de précision pour l'étanchéité, tous les joints dépendent de plusieurs facteurs, notamment la rigidité du bloc et de la tête, le pont ouvert ou fermé, le nombre de boulons ou de goujons par cylindre, la proximité du boulon ou du goujon par rapport à la paroi du cylindre, la profondeur du boulon ou du goujon dans le moulage du bloc et la taille du boulon ou du goujon.

Ce n'est un secret pour personne que la qualité des fixations est essentielle dans tous les aspects de la construction d'un moteur. Par conséquent, les fixations de culasse, qui sont soumises à différentes contraintes, doivent toujours être considérées comme faisant partie de la conception du moteur. "Le matériau de fixation utilisé doit être adapté à l'application", explique Hale. "Bien qu'un goujon standard prêt à l'emploi puisse être idéal pour commencer, l'installation d'un additionneur de puissance avec un gros boost peut nécessiter une option de matériau de meilleure qualité. Il est toujours préférable de planifier et d'utiliser le bon ensemble de pièces ou de surconstruction pour commencer. Pour la plupart d'entre nous, les hot rodders, plus de puissance est toujours en veilleuse. "

Les fixations de culasse jouent un rôle égal dans le maintien de la charge de serrage, et tandis qu'un fabricant de joints fait toutes les recherches et l'ingénierie pour fournir le joint, un constructeur de moteurs assume la responsabilité non seulement d'utiliser les fixations appropriées, mais aussi d'assurer la bonne méthode d'installation. "Lorsque nous voyons des constructeurs de moteurs réutiliser du matériel de fixation, il convient de tenir compte du livre blanc ARP publié sur le micro-grippage sur les faces de filetage et donc sur le frottement, qui fait avancer la lecture du couple sur une clé dynamométrique mais n'atteint pas réellement la charge de serrage appropriée", déclare Couture et Hunter. "La qualité des fixations est une préoccupation majeure. Chaque fois qu'un client nous appelle et nous dit que le joint a échoué, notre question est de savoir ce qui a causé l'échec du joint ? La préparation de l'assemblage a-t-elle échoué, les procédures d'assemblage ont-elles échoué, les composants utilisés pour serrer le joint ont-ils échoué, la sélection de produits pour l'application a-t-elle échoué ou les composants ont-ils été poussés bien au-delà de leurs paramètres de conception ? »

Au sujet de l'installation, une question commune est les scellants. Faut-il utiliser un scellant sur un joint de culasse ? J'ai toujours pensé que la réponse était non.

"Les Cometic MLS et MLX ont déjà un scellant exclusif, nous ne recommandons pas l'utilisation d'autres scellants supplémentaires", déclare Hale. "Si tout est préparé et compressé correctement, ils ne devraient pas fuir. Quatre-vingt-dix-huit pour cent du temps, lorsque quelqu'un appelle à propos d'un joint MLS qui fuit, c'est généralement le cas. Mettre une couche de cuivre sur le joint revient à y ajouter une couche de liquide et vous ne laissez pas les reliefs faire l'étanchéité qu'ils sont censés faire. "

Bien que la réponse soit souvent non, ce n'est pas toujours le cas et il est impératif de suivre toutes les instructions ou recommandations pour le joint que vous utilisez, car les exigences peuvent être différentes.

"Il est recommandé de pulvériser tous nos joints en cuivre avec une couche légère (l'accent étant mis sur une couche légère) de Copper Coat de marque KW sur les deux côtés du joint", déclare SCE. "Même sur notre Titan et ICS (avec joint en silicone), nous le recommandons. Notre MLS Spartan a un revêtement exclusif conçu pour rester sec, l'utilisation de tout scellant supplémentaire compromettra la capacité du joint, donc scellera la combustion. Le Vulcan Cut-Ring doit être installé à sec sans aucun scellant supplémentaire. faire la même expérience avec une goutte de silicone visqueux ? Oui, les goujons/boulons écraseront l'excédent, mais c'est la charge de serrage utilisée pour déplacer le silicone au lieu du joint de combustion. De plus, où va tout ce silicone supplémentaire lorsqu'il est expulsé ? »

Si vous cherchez à sortir des tableaux de puissance, vous envisagez peut-être un pont sec, et il existe également plusieurs options de joint ici. L'une des plus grandes différences par rapport au liquide de refroidissement est la conception et l'emplacement du gaufrage. Les joints conçus pour les applications sans eau éliminent les passages d'eau sur le joint, mais ce n'est pas tout à fait nécessaire. "Contrairement à la croyance populaire, même si un client utilise une terrasse sèche, il n'a pas besoin de faire fonctionner un joint sans eau", explique SCE. "Un joint avec des provisions de liquide de refroidissement scellera tout aussi bien."

Les joints de culasse en cuivre offrent de nombreux avantages pour les applications extrêmes et une rainure usinée dans le bloc ou la tête pour accepter un joint torique est la pratique la plus courante avec ce type de joint. En installant un joint torique, la charge de serrage est augmentée dans la zone de la chambre de combustion, alors que sans elle, elle serait répartie uniformément sur le joint et ne fournirait pas une étanchéité de combustion adéquate. Un autre avantage du cuivre est sa capacité à conduire la chaleur. Cela fournit des températures de bloc et de tête plus uniformes, et les points chauds de la chambre de combustion se dissipent rapidement.

Les joints de culasse en cuivre offrent également une certaine élasticité qui n'est pas présente dans d'autres matériaux de joint de culasse. Sur les moteurs nitreux, turbocompressés ou soufflés qui ont vraiment la capacité de soulever une tête du bloc, cet aspect du cuivre en fait le seul capable de gérer de tels abus.

Parmi les nombreuses choses à considérer concernant la construction de votre moteur lors de la sélection des joints appropriés, il y a deux autres éléments notables - les pressions de suralimentation et les pouces cubes. Selon SCE, un joint MLS ne devrait avoir aucun problème à tenir sous 20-35 psi de suralimentation, mais plus que cela justifie un joint en cuivre.

"Boost est le plus grand facteur déterminant", déclare SCE. "Les pressions de combustion et le réglage sont une grande raison pour laquelle les joints échouent. Le pouce cube joue également un grand rôle. Cela va de pair avec le boost. Utilisez-vous un gros bloc Chevy qui a un gros pouce cube et un peu de boost pour atteindre 1 500 ch, ou utilisez-vous un petit 4 cylindres avec 4 boulons par cylindre et le propulsez-vous sur la lune pour y arriver? Le pouce cube ainsi que les pressions de combustion jouent tous un rôle déterminant dans l'équation. "

En fonction de la configuration unique de votre moteur et de ce que vous prévoyez d'utiliser en termes de suralimentation, de pouces cubes, de refroidissement, de réglage et de puissance, tous les facteurs déterminent si les joints MLS ou en cuivre sont un meilleur choix. En se basant uniquement sur la puissance, les joints MLS sont plus que capables à 1 500 chevaux.

L'étanchéité du moteur n'est peut-être pas une science exacte, mais c'est terriblement proche. Si vous suivez les conseils des pros et suivez leurs instructions spécifiques, vous ne devriez avoir aucun problème à garder la tête baissée lors des courses.BE