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Révision de moteursen aluminium

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Table des matières

Chapitre 1 : Bases

1.1 Raisons de l’utilisation deblocs-moteurs en aluminium

1.2 Noms de marque d’alliagesd’aluminium connus, utiliséspour blocs-moteurs

1.3 Véhicules/moteurs avecbloc-moteur en aluminium

1.4 Détails de construction

1.5 Matériaux composites pourchemises en aluminium/fonte

1.6 Utilisation de segmentsrevêtus de Cr

1.7 Chemises KS pour moteursen Alusil

Chapitre 2 : Révision d’un bloc-moteur en Alusil®

2.1 Usinage préparatoire dubloc-moteur

2.2 Mise en place de lachemise en Alusil

2.2.1 Mise en place à l’aide deneige carbonique

2.2.2 Mise en place à l’aided’azote liquide

2.2.3 Réchauffage du bloc-moteur

2.2.4 Introduction de la chemise

2.3 Rectification plane du bloc-moteur

2.4 Honing préliminaire, honingde finition, ponçage

2.5 Rodage au silicium

2.6 Tableaux

Chapitre 3 : Révision d’un bloc-moteur en Lokasil enprenant comme ex-

emple le moteur de laPorsche Boxster

Chapitre 4 : Réparation des ta-raudages de boulonsde culasse

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Chapitre 1 : Bases

1.1 Raisons de l’utilisation de

blocs-moteurs en aluminium

Pour les constructeurs de moteurs,outre les pistons et les culasses, laréalisation d’un bloc moteur en alu-minium sans chemises ou couchesde glissement supplémemetaires atoujours été un défi. En plus d’uncomportement routier plus favora-ble du véhicule grace à la réductionde poids ainsi obtenue, c’est no-tamment le comportement ther-mique du moteur qui se trouveamélioré par la conductivité ther-mique quatre fois plus élevée del’aluminium. Le moteur se réchauf-fe plus vite et plus régulièrement,ce qui fait que la réduction de po-ids ne se limite pas au seul bloc-cylindres, puisque la quantitéd’eau de refroidissement peut elleaussi être diminuée, en raison dela meilleure dissipation de la cha-leur qui caractérise les bloc-cylind-res en aluminium.

1.2 Noms de marque d’alliages

d’aluminium connus, utilisés

pour blocs-moteurs

1.3 Véhicules/moteurs avec

bloc-moteur en aluminium

1.4 Détails de construction

Alusil:Alusil:Alusil:Alusil:Alusil:• Le matériau de base Alusil est

cher et difficile à travailler enraison de sa forte teneur ensilicium.

• Le réalésage du bloc-moteurest possible.

• Des pistons surdimensionnéssont disponibles.

• Les pistons Alusil sont recou-verts de fer et de zinc.

Galnikal:Galnikal:Galnikal:Galnikal:Galnikal:• Le matériau de base Galnikal

est moins cher que l’ Alusil etplus facile à travailler en raisonde la teneur nettement plusfaible en silicium.

• L’alésage est recouvert de nik-kel.

• Le réalésage du bloc-moteurn’est pas possible à cause dela couche de nickel !

• Des pistons surdimensionnésne sont pas disponibles.

CylindrCylindrCylindrCylindrCylindres chres chres chres chres chromés :omés :omés :omés :omés :• même commentaire que pour

Galnikal• mais : L’alésage est recouvert

de chrome.

Lokasil (brLokasil (brLokasil (brLokasil (brLokasil (breveté KS) :eveté KS) :eveté KS) :eveté KS) :eveté KS) :• Le matériau de base Lokasil

est moins cher qu’Alusil et plusfacile à travailler.

• Des «preforms», chemisesspéciales préfabriquées enLokasil à forte teneur en silici-um (20-27%), sont intégrés parcoulée dans l’alésage.

• Des pistons surdimensionnéssont disponibles.

• Le réalésage du bloc-moteurest possible.

GALNIKAL / NIKASIL

BMW

2,0 litres 6 cylindres

2,5 litres 6 cylindres M52

2,8 litres 6 cylindres M52

3,0 litres V8

4,0 litres V8

Moto 100 K

JAGUAR

V 8

KOLBENSCHMIDT MAHLE

Alusil Silumal

Galnikal Nikasil

Cylindres chromés Cromal

Lokasil (breveté KS)

ALUSIL / SILUMAL

MERCEDES-BENZ3.8 litres jusqu’à 8.813.8 litres depuis 8.814.2 litres5.0 / 5.6 litres6.0 litres

PORSCHE928928 S944

BMW750 i3,5 litres V84,4 litres V8

AUDIV8 4.2 litresV6 2.8 litres

LOKASIL

PORSCHEBoxster

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1.5 Matériaux composites pour chemises alu

minium / fonte

KOLBENSCHMIDT MAHLE

Cylindres Alfin Cylindres BiralChemise coulée suivant Face extérieure desystème Alfin la chemise,rugueuse

1.7 Chemises KS pour moteurs en Alusil

Fabricant/moteur N° d’art. KS Diamètre de Hauteur de Diamètre ex- Diamètre in- Longueur

la collerette(mm) la collerette (mm) térieur (mm) térieur (mm) (mm)

MB 3,8 litres jusqu’à 8.81 89 321 190 97,50 4,70 95,50 91,00 134,70

MB 3,8 litres depuis 8.81 89 189 190 93,50 4,70 91,50 87,00 134,70

MB 4,2 litres 89 321 190 97,50 4,70 95,50 91,00 134,70

MB 5,0/5,6 litres 89 190 190 102,00 4,70 100,00 95,50 155,70

MB M120 12 cylindres 89 418 190 94,50 4,70 92,50 88,00 131,55

PORSCHE 928S

1984-1986

Diamètre 97mm 89 190 190 102,00 4,70 100,00 95,50 155,70

PORSCHE

928 ab 1985

Diamètre 100 mm 89 327 190 107,00 4,70 105,00 99,50 145,00

raccourcir à la

hauteur du bloc

PORSCHE 944 89 327 190 107,00 4,70 105,00 99,50 145,00

BMW M70 12 cylindres 89 400 190 89,00 4,70 87,00 83,00 126,50

Ebauche universelle 89 397 190 — — 110,00 90,00 160,00

en ALUSIL sur demande

1.6 Utilisation de segments revêtus de Cr

KOLBENSCHMIDT MAHLE SEGMENTS CHROMÉSCylindres Alfin Cylindres Biral possibleAlusil Silumal possibleGalnikal Nikasil pas possibleCylindres chromés Cromal pas possible

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Chapitre 2 : Révision d’un bloc-moteur en Alusil®

2.1 Usinage préparatoire du

bloc-moteur (photo 1)

Bien serrer les boulons des cha-peaux de palier avec le coupleprescrit par le fabricant du mo-teur. Ensuite, poser le bloc-mo-teur sur la machine à aléser, l’ali-gner grossièrement et le fixer.Enfin, basculer le bloc-moteur etl’amener par alignement fin danssa position d’usinage définitive.Les chemises semi-finies en Alu-sil de Kolbenschmidt sont despièces de haute précision, avecune tolérance maximum de 0,03mm pour le diamètre extérieur.Afin d’obtenir un alésage précisde logement de la chemise enAlusil, il est recommandé de pro-

Photo 1

céder comme suit :1ère phase : préalésage avecun enlèvement de matière maxi-mum de 7/10 mm2ème phase : alésage de finitionavec un enlèvement de matièremaximum de 5/10 mmEnsuite, faire un lamage du lo-gement «B» de la collerette dechemise suivant la profondeur«C» (pour valeurs voir tableau 1,page 9). Pour éviter le risqued’une fissuration de la collerette,veiller à ce que la surface d’ap-pui de celle-ci soit bien perpen-diculaire à l’alésage.Les diamètres à tenir en comptepour les différents types de mo-teurs figurent aussi dans le ta-

bleau indiqué ci-dessus. Com-me les chemises sèches sonttrès minces, elles peuvent subir,à l’état détendu, des change-ments dimensionnels, par exem-ple une ovalisation, mais, unefois installées par frettage, ellesadoptent la forme cylindrique del’alésage de base. Enfin, réaliserun chanfrein de 0,5+ 0,1 mm x45° le long du bord supérieur del’alésage.

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2.2.3 Réchauffage du bloc-mo

teur (photo 4)

Un four de réchauffage de tailleconvenable constitue la solutionidéale pour le réchauffage dubloc-moteur. On place dans lefour préchauffé le bloc-moteurqui doit y rester env. 20 - 30 mi-nutes.Si l’on utilise de la neige carbo-nique pour refroidir la chemise,le bloc-moteur doit être réchauf-fé à 160°C. En cas d’utilisationd’azote liquide, un réchauffagedu bloc-moteur n’est pas abso-lument nécessaire. Toutefois, sivous en avez la possibilité, nousvous recommandons un réch-auffage à env. 100-120°C.Pour une installation sûre, il fautune différence de températured’env. 200°C entre le bloc-mo-teur et la chemise.

Photo 2 Photo 4

Photo 3

2.1 Mise en place de la chemi

se en Alusil

2.2.1 Mise en place au moyen

de neige carbonique

(photo 2)

Une méthode relativement simpleest l’utilisation de CO2 livré enbouteilles sous pression.Principe physique : Lorsque legaz sort de la bouteille, il se for-me, en raison de la forte et brus-que détente, de la neige carbo-nique qui peut être recueillie dansun récipient isolant, celui-ci de-vant avoir les caractéristiquesd’isolation et de résistance requi-ses. A l’aide de la neige carbo-nique, la chemise en Alusil peutêtre refroidie à env. - 80°C.

2.2.2 Mise en place au moyen

d’azote liquide (photo 3)

Placer la chemise dans del’azote liquide, ce qui permetd’atteindre une température de -180°C.Vous pouvez acheter l’azote li-quide chez votre distributeur degaz.

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2.2.4 Introduction de la chemi

se (photo 5)

L’introduction de la chemise nepose alors aucun problème. Parle refroidissement, le diamètrede la chemise diminue d’env. 0,1mm, tandis que l’alésage debase augmente d’env. 0,25 parle réchauffage du bloc-moteur, sibien que l’on dispose d’un jeud’env. 0,35 mm au moment del’introduction. Toutefois, il fautintroduire la chemise en Alusilrelativement vite, parce qu’elleest très mince et que l’aluminiumest un très bon conducteur dechaleur.

Photo 5

Photo 6

2.3 Rectification plane du bloc-

moteur (photo 6)

Après alignement, on procède àla rectification plane du bloc-moteur; l’enlèvement de matièredoit être de 0,1 mm pour obtenirune surface parfaitement plane.

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2.4 Honage préliminaire, honin

de finition, ponçage (photo 7)

Il est recommandé d’effectuer lehoning sur une machine à honerde marque Sunnen. Les 3 pre-mières opérations (honing préli-minaire, honing de finition, ponça-ge) s’effectuent avec des pierresà honer différentes. Le typed’outils utilisés (pierres à honer,huile de honing) ainsi que les rég-lages de la machine à honer sontdéterminants pour un bon résultatet diffèrent suivant le type de mo-teur. Les divers tableaux ci-aprèsrenseignent sur les valeurs àprendre en compte.

Photo 7

Un bloc-moteur en aluminiumainsi remis en état a de nouveauune longue vie devant lui(photo10).

Photo 9

Photo 8 Photo 10

pas d’enlèvement de matièremesurable. Par contre, on obti-ent un dégagement des cristauxde silicium, ce qui donne unesurface de glissement durable etrésistante à l’usure.

2.5 Rodage au silicium

(photos 8 et 9)

La quatrième et dernière opérati-on est le rodage au silicium, oùles pierres à honer sont rem-placées par des languettes defeutre. On enduit l’alésage et leslanguettes de feutre de pâte ab-rasive à polir. Ne pas utiliserd’huile de honing.L’action com-binée des languettes de feutreet de la pâte à polir ne provoque

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2.6 Tableaux

Tabl. 1 : Cotes d’usinage pour la mise en place des chemises en Alusil

Bloc moteurAluminium

Véhicule N° d’art. KS Cote A (mm) Cote B (mm) Cote C (mm)

MB 3,8 l jusqu’à 8/81 89 321 190 95,50 97,50 4,50

MB 3,8 l depuis 8/81 89 189 190 91,50 93,50 4,50

MB 4,2 l 89 321 190 95,50 97,50 4,50

MB 5,0 l et 5,6 l 89 190 190 100,00 102,00 4,50

B B B B B +0.1

CCCC C -0

.1

AAAAA +0.035

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Tabl. 2 : Moteur MERCEDES-BENZ 3,8 litres, 2ème série, machine à honer Sunnen CK- 10/CV- 616

Tabl. 3 : Moteurs MERCEDES-BENZ 4,2 et 3,8 litres, machine à honer Sunnen CK- 10/CV- 616

ou CK 2600

Dégrossissag Finition Ponçage Rodage au silicium à Ø à Ø à Ø à Ø

Ø std. cylindre 92,00 mmCote réparation 92,50 mm 92,40 mm 92,48 mm 92,50 mm 92,50 mm

Longueur cylindre 135 mm

Tête à honer CK-3000 ou CK 2600 idem idem idem

Course pour longueur de pierre 70 mm 70 mm 70 mm 70 mm

Réglage sur échelle 140 mm 140 mm 140 mm 120 mm

Rpm 125 CK / CV 125 CK / CV 125 CK / CV 185 CK / 230 CV

Courses/min. 49 CK / 57 CV 49 CK / 57 Cv 49 CK / 57 Cv 73 CK / 80 CV

Ecartement 5 4 3 2

Dépassement supérieur 15 mm 15 mm 15 mm 2 mm

Pierre à dégrossir C 30- J55

Pierre de finition C 30-J84

Pierre de ponçage C30- C03- 81

Languettes de feutre C30- F85

Indication % 30 - 40 30 - 40 20- 30 20- 30

Enlèvement de matière env. 0,07 mm 0,03 mm 0,01 mm env. 15 traits

Réglage pression d’écartement 10 traits 10 traits 10 traits 60 sec. fonctionnem.

Rugosité Rt. env.7-8 µ env. 2 µ env. 0,6- 0,8 µ env. 1-2 µ

Dégrossissage Finition Ponçage Rodage au silicium à Ø à Ø à Ø à Ø

Ø std. cylindre 88,00 mmCote réparation88,50 mm 88,40 mm 88,48 mm 88,50 mm 88,50 mm


Tête à honer CK-3000 idem idem. idem



Rpm 125 CK / CV 125 CK / CV 125 CK / CV 185 CK / 230 CV

Courses/min. 49 CK / 57 CV 49 CK / 57 Cv 49 CK / 57 Cv 73 CK / 80 CV

Ecartement 5 4 3 2






Indication % 30 - 40 30 - 40 20 - 30 20 - 30



Rugosité Rt. env. 7-8 µ env.2 µ env.0,6- 0,8 µ env. 1-2 µ

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Tabl. 4 : Moteurs MERCEDES-BENZ 5,0 et 5,6 litres, machine à honer Sunnen CK- 10/CV- 616

Tabl. 5 : Moteur PORSCHE 928, machine à honer Sunnen CK- 10/CV- 616

ZØ std. cylindre 96,50 mmCote réparation 97,00 mm 96,90 mm 96,98 mm 97,00 mm 97,00 mm





Rpm 125 CK / CV 125 CK / CV 125 CK / CV 185 CK/230 CVCourses/min. 49 CK / 57 CV 49 CK / 57 Cv 49 CK / 57 Cv 73 CK / 80 CV

Ecartement 5 4 3 2






Indication % 30 - 40 30 - 40 20- 30 20- 30



Rugosité Rt. env. 7-8 µ env.2 µ env. 0,6- 0,8 µ env.1-2 µ







Rpm 125 CK / CV 125 CK / CV 125 CK / CV 185 CK/230 CV

Courses/min. 49 CK/57 CV 49 CK/57 CV 49 CK/57 CV 73 CK/80 CV

Ecartement 5 4 3 2


Pierre à dégrossir C30- J55

Pierre de finition C30- J84



Indication % 30- 40 30- 40 20- 30 20- 30



Rugosité Rt. env. 7- 8 µ env. 2 µ env. 0,6- 0,8 µ env. 1- 2 µ

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Tabl. 6 : Moteur PORSCHE 928 S, machine à honer Sunnen CK- 10/CV- 616

Tabl. 7 : Moteur PORSCHE 944, machine à honer Sunnen CK- 10/CV- 616

Dégrossissage Finition Ponçage Rodage au silicium à Ø à Ø à Ø à Ø








Ecartement 5 4 3 2






Indication % 30- 40 30- 40 20- 30 20- 30

Enlèvement de matière env. 0,07 mm 0,03 mm 0,01 mm env.15 traits


Rugosité Rt. env. 7- 8 µ env. 2 µ env. 0,6- 0,8 µ env. 1- 2 µ

Dégrossissage Finition Ponçage Rodage au siliciumà Ø à Ø à Ø à Ø

Ø std. cylindre100,00 mmCote réparation 100,50 mm 100,40 mm 100,48 mm 100,50 mm 100,50 mm







Ecartement 5 4 3 2






Indication % 30- 40 30- 40 20- 30 20- 30



Rugosité Rt. env. 7- 8 µ env.2 µ env.0,6- 0,8 µ env.1- 2 µ

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Tabl. 8: Moteur BMW 750 i M 70 V- 12, machine à honer Sunnen CK- 10/CV- 616

Tabl. 9: Moteur MERCEDES-BENZ V-12 6,0 Liter, machine à honer Sunnen CK- 10/CV- 616

Ø std. cylindre 84,00 mmCote réparation 84,25 mm 84,15 84,23 mm 84,25 mm 84,25 mm







Ecartement 5 4 3 2






Indication % 30- 40 30- 40 20- 30 20- 30



Rugosité Rt. env.7- 8 µ env. 2 µ env. 0,6- 0,8 µ env.1- 2 µ

Dégrossissage Finition Ponçage Rodage au siliciumà Ø à Ø à Ø à Ø

Dégrossissage Finition Ponçage Rodage au siliciumà Ø àØ à Ø à Ø



Tête à honer C-3000 ou CK 2600 idem idem idem





Ecartement 5 4 3 2






Indication % 30- 40 30- 40 20- 30 20- 30



Rugosité Rt. env. 7- 8 µ env.2 µ env. 0,6- 0,8 µ env.1- 2 µ

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Chapitre 3 : Révision d’un bloc-moteur en Lokasil en pre-nant comme exemple le moteur de la Porsche Boxster

Surface Lokasil (grossissement 100)Dégagement des cristaux de silicium (grossissement 500)

Photo 11 Révision d’un bloc-moteur en Lokasil Moteur : Porsche Boxster

15

La révision s’effectue de la même façon que pour Alusil, avec, toutefois, des réglages de la machine àhoner modifiés (voir tableau ci-dessous).

Tabl. 10 : Moteur de la Porsche Boxster, 6 cylindres, 2480 cm3, alésage 85,5 mm, course 72 mm,

machine utilisée : Sunnen CV-616

Le bloc-moteur du 6-cylindresde la Porsche Boxster est enLokasil 2 à 27% de silicium (Con-tre 20% pour pour le Lokasil 1).De par sa forte teneur en silici-um, Lokasil est plus résistant àl’usure que l’Alusil. Les paroisdes cylindres sont nettementplus épaisses en raison des«preforms» incorporés (voirChapitre 1, 1.4) et maintiennentmieux leur forme.

Accessoires de honing KS :

N° d’art. KS Désignation Réf. Sunnen

50 009 859 Pâte au silicium AN-30

50 009 860 Jeu de pierres à honer, 2 pierres à dégrossir C30-J55

50 009 861 Jeu de pierres à honer, 2 pierres de finition C30-J84

50 009 862 Jeu de pierres à honer, 2 pierres de ponçage C30-C03-81

50 009 863 Jeu de (2) languettes de feutre C30-F85

Spécification des surfaces de glissement en Lokasil :



Tête à honer -3000 ou CK 2600 idem idem idem



Rpm 170 CV 170 CV 125 CV 125 CV

Courses/min. 80CV 80 CV 80 CV 80 CV

Ecartement 1 6 5 4


Pierre à dégrossir C30-J55

Pierre de finition C30-J84

Pierre de ponçage C30-C03-81

Languettes de feutre C30-F85

Indication % 30-40 10-20 10-20 10-20



Rugosité Rt. env. 3-4 µ

Dégrossissage Finition Ponçage Rodage ausiliciumà Ø à Ø à Ø à Ø

Rugosité moyenne Ra 0,15-0,35 µ

Rugosité Rz 1,0-3,0 µ

Pointes de rugosité Rpk 0,40-0,70 µ

Rugosité de noyau Rk 0,20-0,60 µ

Profondeur des stries Rvk 0,10-0,70 µ

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Chapitre 4 : Réparation des taraudages de boulonsde culasse

Dans le cas des blocs-moteursen aluminium, une surchauffe dumoteur peut provoquer l’arra-chement des taraudages deboulons de culasse. Les tarau-dages endommagés peuventêtre réparés avec notre système«TimeSert», qui a le grand avan-tage que la douille filetée, élé-ment clé du système, s’accro-

che dans le bloc-moteur en alu-minium et reste solidement enplace, lorsque la culasse est ànouveau démontée.Les douilles en acier sont robus-tes, faciles à installer et possè-dent une résistance élevée à lafatigue.De paroi mince, elles ont desfilets intérieurs et extérieurs syn-

Photo 12

chrones et peuvent, de ce fait,être utilisées à des endroits dubloc-moteur où l’épaisseur dematériau résiduelle est faible. Deplus, elles sont auto-bloquanteset étanches à la compression, sibien que le blocage obtenu auvissage résiste à un nombre im-portant de vissages et dévissa-ges.

Douilles filetéesTaraud FraiseuseForet

Tige de vissage

17

1ère opération - Perçage

2ème opération - Fraisage

Photo 14 Chanfreiner le bord de l’avant-trou (profondeur 2,5 mm).

Photo 13 Percer un avant-trou ou évider l’ancien taraudage.

18

3ème opération - Taraudage

Photo 16 Important : Enlever les copeaux et l’huile à jet d’air.

5ème opération - Vissage à la main

Photo 17 Poser la douille à la main et la visser quelques tours.

Photo 15 L’opération se fait avec un taraud.

4ème opération - Nettoyage à jet d’air

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6ème opération - Vissage définitif

Le travail est fini.

Une douille à paroi mince, résistant à des efforts élevés et auto-bloquante est installé.

Photo 19

Photo 18

Avec la tige de vissage, on vissela douille jusqu’à ce qu’elle soitau même niveau que la surfacedu bloc-moteur. Avec la profon-deur de vissage, l’effort à appli-quer s’accroît. Le filet intérieurprend maintenant sa forme défi-nitive. En même temps, la douilleentre pleinement dans le filet debase. Ce n’est qu’à ce moment-là que la tige de vissage peutêtre retirée sans grand effort.

Outils pour la mise en place des douilles filetées

N° d’art. KS Désignation

50 009 871 Ensemble : 1 fraiseuse, 1 taraud, 1 foret spécial,

1 tige de vissage, 50 douilles filetées

50 009 872 50 douilles filetées M 10 x 1,5 (filet intérieur)

Aluminium-KolbenAluminium pistonsPistons en aluminiumPistones de aluminio

ZylinderlaufbuchsenCylinder linersChemises de cylindreCamisas de cilindro

GleitlagerEngine bearingsCoussinetsCojinetes de fricción

KolbenringsätzePiston ring setsJeux de segmentsJuegos de segmentos

EinspritzdüsenFuel Injection NozzlesInjecteursToberas de inyección

RiemenBeltsCourroiesCorreas

VentileValvesSoupapesVálvulas

ZylinderköpfeCylinder headsCulassesCulatas

FilterFiltersFiltresFiltros

Öl- und WasserpumpenOil Pumps and Water PumpsPompes à huile et à eauBombas de aceite y agua 5

0 0

03 8

11

03/9

9

MSI Motor ServiceInternational GmbHP.O.Box 1351D-74150 NeckarsulmPhone ++49-7132-33 33 33Fax ++49-7132-33 28 [email protected]

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