Le joint de culasse est un composant essentiel d’un véhicule situé entre la culasse et le bloc moteur. Le moteur d’un véhicule est divisé en deux parties : le bloc moteur, où se trouvent les pistons et les cylindres, et la culasse, qui abrite des pièces telles que les soupapes, les bougies d’allumage, etc.
Afin de comprendre au mieux le fonctionnement de cette pièce, nous aborderons les points suivants :
- Les principes des joints de culasse
- Types de joints de culasse
- Applications des joints de culasse
- L’entretien des joints de culasse
- Et bien plus encore…
Principes des joints de culasse
Ce chapitre traite de ce qu’est un joint de culasse, de son fonctionnement et de sa fabrication.
Qu’est-ce qu’un joint de culasse ?
Le joint de culasse est un composant du moteur qui assure l’étanchéité de la partie combustion du moteur afin que l’huile et le liquide de refroidissement du moteur puissent circuler. Le joint de culasse assure également l’étanchéité de la chambre de combustion à l’intérieur du moteur. Cela permet au véhicule à moteur de générer suffisamment de puissance pour avancer ou reculer tout en empêchant les gaz nocifs de quitter la chambre de combustion en les canalisant par le système d’échappement.
Dans les véhicules modernes, les joints de culasse sont constitués de plusieurs couches d’acier fixées à l’élastomère. L’élastomère rend le joint plus durable et dure plus longtemps. Les joints sont supérieurs à ceux fabriqués il y a longtemps, car ils sont moins susceptibles de développer des fuites et ne présentent aucun risque pour l’environnement ou la santé.
Le joint garantit que l’accumulation de pression de la vapeur de carburant enflammée par les bougies d’allumage reste dans la chambre de combustion. Des pistons se trouvent à l’intérieur de la chambre de combustion et ils ont besoin de valeurs de pression très élevées pour s’assurer que les pistons tirent continuellement de manière appropriée.
Les joints de culasse scellent donc toutes les chambres et les maintiennent séparées afin d’éviter tout mélange de l’huile et du liquide de refroidissement, ce qui entraînerait une baisse de rendement.
Comment fonctionne le joint de culasse
Voici quelques-unes des principales fonctions du joint et la manière dont elles sont exécutées.
Gestion de la pression
C’est l’objectif principal du joint. Le joint de culasse supporte des pressions et des températures extrêmes. Il s’agit d’une tâche cruciale qui nécessite un entretien extrême avec du liquide de refroidissement à l’intérieur de la chambre de combustion. Les joints d’étanchéité facilitent le bon fonctionnement du moteur. Pour cette fonction, ils sont généralement fabriqués après des recherches approfondies et à partir de matériaux de la plus haute qualité afin de produire les meilleurs résultats.
Maintien d’une température optimale
Étant donné qu’il est soumis à des températures extrêmes, le joint de culasse est également responsable des besoins en huile et en liquide de refroidissement à l’intérieur du moteur. Le joint empêche les dommages dus à la surchauffe car il contribue à rendre étanches les canaux de liquide de refroidissement situés entre la culasse et le bloc moteur.
Types de joints de culasse
Il existe quatre grandes catégories de joints de culasse, qui sont expliquées ci-dessous.
Joint de culasse en acier multicouche
Le joint de culasse en acier multicouche est le type le plus populaire et se trouve dans presque tous les véhicules. Comme son nom l’indique, il comporte de nombreuses couches d’acier qui sont combinées par un élastomère ou un adhésif synthétique et traitées par une couche de joint.
Certains joints de culasse en acier multicouches comprennent deux ou trois couches d’acier, tandis que d’autres ont quatre ou cinq couches. Ce type de joint est très populaire car il est capable de supporter des niveaux de pression plus élevés que les autres types de joints de culasse.
Le joint de culasse en acier multicouche a une plus grande capacité d’étanchéité. Deux à cinq feuilles d’acier à ressort ou d’acier au carbone sont prises en sandwich avec le matériau d’étanchéité pour créer des couches multiples, qui sont ensuite utilisées comme joints de culasse. Les bourrelets autour des chambres de combustion et des tubes d’huile/de refroidissement augmentent la pression d’étanchéité locale (macro-étanchéité) pour une meilleure étanchéité des liquides et des gaz et les revêtements élastomères sur toute ou partie de la surface offrent une étanchéité supplémentaire (micro-étanchéité)..
Joint de culasse en cuivre
Ils sont constitués de cuivre massif et les joints de tête en cuivre sont un substitut bien connu des joints en acier en raison de leur niveau plus élevé de résistance et de protection contre les fuites. Toutefois, en raison de leur construction en cuivre, ils nécessitent naturellement des efforts supplémentaires pour être montés en toute sécurité dans les véhicules.
Pour ce faire, les mécaniciens utilisent une machine spéciale appelée « joint torique » qui installe le joint de culasse en cuivre à l’endroit prévu.
Les joints de culasse en cuivre sont utilisés avec succès depuis plus de 50 ans et ont permis d’atteindre de nombreux records de performance pour des moteurs de compétition. Les joints de culasse en cuivre ont prouvé leur capacité à assurer l’étanchéité là où les autres joints peuvent échouer lorsqu’ils sont utilisés avec des joints toriques en acier inoxydable pour l’étanchéité de la chambre de combustion. Mais pour que les joints toriques puissent être montés, le bloc et/ou la culasse doivent subir un usinage spécial avec les joints de culasse en cuivre. Par conséquent, le passage d’un joint de culasse en composite ou en MLS à un joint de culasse en cuivre n’est pas un processus simple. Le choix d’utiliser du cuivre doit plutôt être décidé lors de l’organisation de la « construction » du moteur.
Les joints de culasse en cuivre peuvent être produits pour une taille d’alésage spécifique et plusieurs épaisseurs différentes, contrairement aux joints de culasse MLS, qui ne sont disponibles que pour quelques diamètres d’alésage et deux ou trois épaisseurs. Par exemple, les épaisseurs peuvent aller de 0,5 mm à 2,3 mm pour les joints de culasse en cuivre.
Conception d’un joint de culasse en cuivre
Les joints de culasse en cuivre sont conçus pour être utilisés dans tous les types d’applications à haute performance qui nécessitent une étanchéité supplémentaire ou consomment beaucoup de compression. Quelle que soit l’application, il n’existe pas de matériau de joint plus étanche ou plus résistant que le cuivre massif. Top Fuel, Circle Track, ou même Street… ces joints de culasse en cuivre sont compatibles avec le montage en place et sont découpés avec précision par CNC à partir de feuilles de cuivre massif avec un alignement précis des trous d’alésage et des goujons. Ils ne se compriment pas puisqu’ils sont solides, il n’est donc pas nécessaire de les resserrer, et ils n’explosent pas puisqu’ils sont solides.
Quelle que soit l’application, ces joints de culasse en cuivre peuvent être réutilisés pour de nombreuses reconstructions de moteurs, à condition d’être manipulés et installés avec soin. Ces joints de culasse en cuivre peuvent être utilisés avec ou sans fil 0-ring en acier inoxydable placé dans le bloc. Tant qu’un petit cordon de silicone est placé des deux côtés du joint autour de chaque trou de passage d’eau, ils sont tout à fait appropriés pour une utilisation dans la rue. À l’exception de l’Hemi et du TFX, tous les alésages des cylindres sont complètement ronds et non entaillés pour le jeu des soupapes.
Bien que les joints de culasse en cuivre soient plus chers à l’achat, leur étanchéité améliorée et leur réutilisation en font un excellent investissement à long terme. Fabriqués en cuivre « dead soft », la flexibilité de ces joints de culasse les rend idéaux pour une variété d’applications.
Joint de culasse en composite
Les joints de culasse en composite ont été fabriqués et utilisés dans les années 1980, mais on les trouve rarement aujourd’hui. Ils étaient fabriqués à partir de graphite, un composant solide, mais ils ne protégeaient pas autant des fuites que d’autres matériaux.
Dans le passé, les joints de culasse « composites » constituaient la majeure partie des joints de culasse. Ces joints, également appelés « papier », semblaient être construits à partir d’un sandwich de diverses couches de fibres, de feuilles et, parfois, de caoutchouc ou de silicone qui étaient pressées ensemble. Un anneau métallique par cylindre était également inclus dans ces joints composites pour assurer l’étanchéité de la chambre de combustion. Ces joints étaient incroyablement peu coûteux à produire, ils fonctionnaient raisonnablement bien dans les moteurs à faible rendement et ils pouvaient accepter des finitions de surface rugueuses (sur le bloc et la culasse). Cependant, on a découvert que les joints composites avaient une courte durée de vie et une faible capacité à réguler les conditions de combustion d’un moteur à haut rendement.
Par conséquent, de nombreux fabricants ont cessé de produire des joints de culasse en composite et c’est pourquoi ils ne sont pas faciles à trouver.
Joint de culasse en élastomère
Le dernier type de joint de culasse est le joint de culasse en élastomère. Il utilise un noyau en acier avec des billes en élastomère. Il s’agit d’une feuille d’acier durci, large, plate et recouverte de billes en élastomère, comme le caoutchouc. Les billes sont soutenues par l’étanchéité des passages de liquide de refroidissement et d’huile afin de protéger le moteur des dommages causés par les fuites.
Le caoutchouc, la mousse de silicone, le fluorosilicone, l’éponge de silicone et l’uréthane cellulaire sont des exemples de matériaux à base d’élastomère de silicone qui peuvent être utilisés pour créer des joints élastomères. Ils offrent un joint solide entre deux surfaces et sont conçus pour fonctionner de manière fiable dans les situations de fonctionnement les plus exigeantes. Ils présentent des caractéristiques que les autres matériaux d’étanchéité ne possèdent pas. Lorsque les fixations de la bride sont entièrement serrées, ces joints se compriment en douceur sans compromettre l’élasticité du matériau. Cela implique qu’ils sont capables de se remettre en place lorsque les surfaces sont ouvertes après avoir exercé une compression remarquable entre deux surfaces si nécessaire. En outre, le matériau caoutchouteux utilisé pour fabriquer ces joints s’adapte à toutes les irrégularités de forme des deux surfaces d’accouplement, ce qui améliore les performances du joint et élimine toute possibilité de fuite.
Composition du joint de culasse en élastomère
Les éléments chimiques qui composent les joints en élastomère offrent une variété d’avantages environnementaux importants. La structure moléculaire de l’élastomère le rend extrêmement flexible, mais les liaisons chimiques sont créées de manière à empêcher la fissuration ou la fragilisation des joints, même en cas de fluctuations de température. Cela signifie que ni la chaleur élevée ni les basses températures ne feront fondre la substance ou la rendront cassante. En outre, les joints en élastomère continuent de fonctionner même lorsqu’ils sont exposés à des substances et des carburants corrosifs et acides.
Les joints en élastomère sont utiles dans de nombreuses applications, telles que la production d’équipements renforcés, d’appareils de test et de mesure, d’appareils de données portables, d’instruments d’analyse et de nombreux autres appareils de haute technologie. Les joints en élastomère peuvent être découpés au jet d’eau, découpés à l’emporte-pièce, laminés, fabriqués ou moulés sur mesure en différentes formes. Ces joints sont utilisés sur les avions comme joints pour les portes, les fenêtres, les plaques moulées, les panneaux d’accès et les moteurs ; en outre, ils sont couramment utilisés pour le carénage ou comme joints de nacelle, joints coupe-feu et autres sur les avions commerciaux et militaires.
On peut donc affirmer que les joints élastomères sont composés de matériaux souples, élastiques et doux. Ils possèdent également des propriétés mécaniques élevées, des propriétés de résistance au feu et aux produits chimiques. Les matériaux Viton, fluoro-silicone et fluoroélastomère sont quelques exemples de matériaux utilisés pour construire de tels joints. Ces matériaux produisent un joint incroyablement sûr malgré l’influence des vibrations, de l’huile, de la chaleur ou de la pression.
A quoi sert un joint de culasse
Le joint de culasse est l’un des composants les plus importants d’un moteur. Sa fonction est essentielle au bon fonctionnement du moteur car il relie directement le bloc moteur et les culasses.
Bien que l’on pense souvent, à tort, que les joints de culasse ne servent qu’à assurer l’étanchéité entre le moteur et la culasse, ils font bien plus que cela, comme assurer l’étanchéité des chambres de combustion.
Étanchéité des cylindres
Le joint de culasse assure l’étanchéité entre les culasses et le bloc moteur. Lorsque le processus de combustion a lieu à l’intérieur du cylindre, le joint de culasse empêche les pressions intenses qui sont créées de quitter le cylindre par les espaces situés entre la culasse et le bloc.
Étanchéité des passages
Pour empêcher le liquide de refroidissement et l’huile de fuir entre le moteur et les culasses, les joints de culasse sont utilisés pour boucher ces canaux. Selon l’application, ils permettent également de diriger et, parfois, de contrôler le flux de ces fluides. Le joint de culasse est non poreux et ne permet donc pas le déversement et la fuite des fluides à l’intérieur du véhicule à moteur.
Contrainte bimétallique
Le fer et l’aluminium sont fréquemment utilisés dans les véhicules modernes pour construire le bloc moteur et la culasse, respectivement. Le terme « contrainte bimétallique » est utilisé pour décrire les taux différents de dilatation et de contraction des deux métaux, ce qui entraîne une contrainte inégale lorsqu’ils sont reliés. Les joints de culasse doivent tenir compte de ce mouvement inégal en permettant aux deux métaux de se déplacer sans que la friction du mouvement n’endommage le joint, ce qui peut entraîner des fuites,
Transfert de chaleur
Les joints de culasse permettent à la chaleur de passer librement à travers le matériau du joint, permettant à la chaleur de se déplacer entre le bloc moteur et les culasses. En permettant à la chaleur de circuler librement entre ces composants, la chaleur du moteur est répartie plus uniformément et ses points chauds sont moins concentrés. En effet, le joint de culasse est fabriqué à partir de matériaux très bons conducteurs de chaleur qui transmettent facilement l’énergie thermique d’un milieu à un autre.
Rapport de compression
Certains joints de culasse servent également de cales ou d’entretoises entre le bloc moteur et la culasse. Ces joints modifient le volume global du cylindre, ce qui a un impact sur le taux de compression. Lorsque la tête est séparée du bloc par des joints plus épais, le volume du cylindre augmente et le taux de compression diminue. À l’inverse, des joints plus fins entraînent une diminution du volume et une augmentation du taux de compression.
Entretien du joint de culasse
Ce chapitre traite des causes de l’éclatement d’un joint de culasse, des signes de l’éclatement d’un joint, des directives pour le remplacement d’un joint de culasse, des moyens de prévenir la défaillance d’un joint de culasse et des raisons de ne pas utiliser un moteur dont le joint est éclaté.
Causes de l’explosion d’un joint de culasse
La raison la plus fréquente d’un joint de culasse fissuré ou éclaté est souvent le résultat d’une surchauffe du moteur. Le manque de liquide de refroidissement dans le radiateur, généralement dû à une fuite, est la principale cause des températures élevées du moteur. En fonction du matériau, certains joints sont susceptibles de se dégrader plus rapidement que d’autres. Par exemple, l’aluminium se dilate plus rapidement lorsqu’il est chauffé.
La sensibilité à la chaleur est plus grande dans les métaux dont le taux de dilatation thermique est plus élevé. Un effet négatif pourrait résulter du changement de forme de l’objet à des températures plus élevées. La dilatation et la déformation de la culasse induites par la chaleur dégradent son intégrité structurelle et empêchent le joint de culasse de s’étanchéifier correctement.
Le joint de culasse doit être remplacé le plus rapidement possible lorsqu’il a éclaté. La conduite d’une voiture dont le joint a éclaté peut causer des dommages graves et permanents au moteur. Le maintien de la pression est essentiel aux performances du moteur, car le joint sert de joint d’étanchéité.
Le principal signe de l’éclatement d’un joint de culasse est sans doute la réduction considérable de la puissance du moteur, car le joint ne peut plus assurer son rôle d’étanchéité et laisse échapper la pression.
De plus, les canaux du liquide de refroidissement et de l’huile pourraient commencer à fuir à des endroits où ils ne devraient pas. La surchauffe du moteur peut résulter de l’entrée du liquide de refroidissement dans les chambres de combustion, ce qui mélange et dilue l’huile moteur et réduit la capacité de refroidissement du système de refroidissement.
Signes d’un joint de culasse explosé
Plusieurs symptômes peuvent indiquer qu’un joint de culasse a sauté. Ces signes avant-coureurs peuvent vous guider dans la bonne direction, mais pour évaluer pleinement la santé et l’intégrité du joint de culasse et déterminer si vous devez le remplacer, vous devez demander à un mécanicien d’un atelier de réparation automobile de soumettre votre voiture à un test de compression.
Les signes avant-coureurs d’un joint de culasse explosé
- Consommation de liquide de refroidissement
- Consommation d’huile
- Mélange d’huile et de liquide de refroidissement
- Surchauffe
- Perte de puissance
- Contamination de l’huile
- Fumée blanche
- Fuites externes
Consommation de liquide de refroidissement
La culasse d’une voiture moderne comporte un grand nombre de tubes de refroidissement. Ces passages, qui permettent au liquide de refroidissement de circuler et de dissiper la chaleur supplémentaire, sont un élément essentiel du système de refroidissement. Le joint de culasse ferme les ouvertures lorsqu’il est en bon état, empêchant le liquide de refroidissement de s’infiltrer dans les chambres de combustion du moteur. Toutefois, si le joint de culasse est endommagé, le liquide de refroidissement peut fuir dans le cylindre.
Consommation d’huile
Le véhicule consomme peut-être trop d’huile si l’échappement est d’un blanc bleuté et s’il tourne au ralenti de façon irrégulière. Les culasses modernes comportent un nombre égal de passages pour le liquide de refroidissement et pour l’huile. Ces canaux sont moulés dans la culasse pour permettre à l’huile d’aller et venir de la commande des soupapes. Lorsque l’huile circule entre la culasse et le bloc moteur, le joint de culasse ferme hermétiquement les passages. Si votre voiture consomme trop d’huile, il se peut qu’une fuite du joint de culasse empêche les passages d’être correctement fermés.
Mélange d’huile et de liquide de refroidissement
Lorsqu’un joint de culasse éclate, le liquide de refroidissement et l’huile peuvent se mélanger. L’huile contenue dans le bloc moteur perd une partie de sa capacité de lubrification lorsque le liquide de refroidissement du système de refroidissement se mélange à elle. Les coussinets, cylindres, pistons et autres pièces du moteur peuvent être gravement endommagés. Vérifiez la qualité de l’huile à l’aide de la jauge. Si l’huile est foncée, bouillonne ou contient des traces d’eau ou d’autres irrégularités, cela peut indiquer un grave problème de joint de culasse. Arrêtez immédiatement de conduire votre voiture et faites inspecter le moteur.
Surchauffe
Une défaillance du joint de culasse peut se produire en raison d’une surchauffe excessive du moteur résultant d’un radiateur bouché, d’une fuite de liquide de refroidissement ou d’un ventilateur défectueux. Cependant, un joint de culasse explosé peut également entraîner une surchauffe du moteur.
Les gaz d’échappement chauds s’échappent dans le compartiment de refroidissement, ou le liquide de refroidissement peut fuir à travers le cylindre et brûler sous forme de vapeur. Dans tous les cas, le résultat est une surchauffe du moteur. Si la voiture est conduite pendant la surchauffe, le joint de culasse en alliage peut également se déformer et la vapeur peut endommager le convertisseur catalytique, ce qui augmente considérablement les coûts de réparation.
Perte de puissance
Si le joint de culasse ne parvient pas à laisser sortir l’air comprimé ou le carburant, la pression dans ce cylindre va diminuer. Cette perte de compression se traduira par un ralenti irrégulier du moteur et une diminution très importante de ses performances. Ce type de défaillance s’accompagne généralement d’un bruit dû à la fuite de l’échappement.
Contamination de l’huile
L’un des symptômes les plus courants d’une défaillance du joint de culasse est la présence de boue de lait, parfois appelée en plaisantant « milk-shake », sous le bouchon de remplissage d’huile ou la jauge. Ce phénomène est dû à la pénétration du liquide de refroidissement dans l’huile et vice-versa.
Bien qu’il ne s’agisse pas d’une preuve concluante de la défaillance du joint de culasse, c’est généralement un bon indicateur et un signe certain que votre moteur doit être démonté pour trouver la source de la contamination. Si l’huile est contaminée par des types d’antigel, les roulements s’usent rapidement à chaque voyage.
Les réparations nécessiteront au moins un rinçage de l’huile moteur, le remplacement du filtre à huile et souvent un démontage complet de la partie inférieure du moteur pour s’assurer que les roulements ne seront pas endommagés et pour éliminer les éventuels contaminants de l’huile.
Fumée blanche
Les joints de culasse défectueux entraînent généralement de gros nuages de fumée blanche à l’odeur douce émanant de l’échappement. C’est le résultat de l’antigel qui s’infiltre dans le joint du cylindre et qui se transforme en vapeur lors de la combustion. Il existe encore des fuites possibles d’un passage d’huile dans le cylindre, ce qui provoque une fumée bleue.
Chacun de ces événements est un signe de défaillance du joint lorsque la pression de combustion a été affectée dans le système de refroidissement. Si la durite du radiateur sort inopinément de son orifice ou si la jauge d’huile n’est pas en place, cela peut en être la cause.
Fuites externes
Si un joint de culasse est défectueux entre le passage d’eau ou d’huile et l’extérieur du moteur, cela peut entraîner des fuites de liquide de refroidissement ou d’huile. Il ne s’agit pas de la pire version des joints de culasse explosés, mais il faut tout de même y prêter attention.
Ces petits problèmes ne se manifestent pas comme un problème immédiat mais peuvent causer des pépins, et ne pas laisser le liquide de refroidissement atteindre son niveau d’utilisation le plus élevé peut entraîner de graves problèmes de moteur. Un autre problème est que l’huile qui fuit peut se retrouver dans l’échappement chaud et produire une fumée âcre et, peut-être, un incendie potentiel.
Conseils pour le remplacement d’un joint de culasse
Pour comprendre pourquoi un joint de culasse relativement peu coûteux est si cher à remplacer, il faut d’abord étudier sa position dans un moteur. Les pistons du bloc moteur se déplacent de haut en bas dans les alésages des cylindres. Les pistons sont reliés à des bielles, qui sont elles-mêmes reliées à un vilebrequin en rotation, lequel fournit la puissance au véhicule. Le joint de culasse est fixé au sommet du moteur. Les soupapes à l’intérieur de la culasse s’ouvrent et se ferment pour laisser entrer l’air et le carburant dans les cylindres et expulser les gaz d’échappement usés.
Le joint de culasse est comprimé entre le bloc moteur et la culasse. Le joint de culasse assure l’étanchéité du processus de combustion interne tout en empêchant le liquide de refroidissement et l’huile de se mélanger lors de leur déplacement du bloc moteur à la culasse. Les joints de culasse ne sont pas particulièrement coûteux. Ce qui finit par coûter cher, c’est d’arriver à les atteindre. La réparation d’un joint de culasse nécessite l’opération majeure qu’est la dépose de la culasse d’un moteur.
La surchauffe fait que le métal du bloc moteur et de la culasse se dilate au-delà de ses limites. Cette dilatation peut pincer le joint de culasse jusqu’au point de rupture. Le pré-allumage ou la détonation du moteur est la deuxième cause la plus fréquente de défaillance du joint de culasse. Une combustion hors du temps dans les cylindres est le point crucial de ces deux conditions. La combustion interne est censée avoir lieu lorsque les deux soupapes sont fermées et que le piston est au sommet de sa course. La combustion en dehors du temps imparti sollicite les soupapes, les pistons et le joint de culasse. La surchauffe des moteurs, ironiquement, peut augmenter la probabilité de pré-allumage et de détonation. Le bruit insidieux d’un moteur qui cogne ou qui émet des pics est un signe d’endommagement.
Le bricoleur moyen ne sera pas en mesure de remplacer un joint de culasse. Si la défaillance d’un joint de culasse en soi est rare, elle signifie généralement que d’autres composants du moteur sont usés au point de devoir être remplacés. Si l’on casse la culasse et que l’on jette un coup d’œil à l’intérieur, on peut constater que tout le reste est également cuit. La meilleure façon d’éviter une défaillance du joint de culasse est de maintenir le système de refroidissement en bon état de marche et de s’assurer que le moteur est correctement réglé et fonctionne.
Les différentes étapes pour remplacer un joint de culasse
Voici quelques directives générales pour le remplacement d’un joint de culasse. Consultez toujours un manuel d’entretien pour connaître les procédures de remplacement du joint de culasse spécifiques au véhicule.
Étape 1 : L’accès au joint de culasse peut prendre beaucoup de temps. Avant de retirer quoi que ce soit, marquez et indexez-le toujours. Dans ce cas, il est plus facile de retirer le collecteur d’échappement, la tête et l’admission comme un tout. Le premier outil, et le plus important, de la boîte à outils est le manuel d’entretien.
Étape 2 : Examinez la planéité de la tête et du bloc. Une règle usinée en travers de la surface et une jauge d’épaisseur révéleront tout. Le manuel d’entretien contient les spécifications de votre moteur. Les blocs ou les culasses qui ne sont pas conformes aux spécifications doivent être envoyés à l’atelier d’usinage pour réparation. L’atelier d’usinage sera également en mesure d’inspecter les fissures.
Étape 3 : Préparez la surface. N’utilisez jamais un objet capable d’enlever du métal. Veillez à ne pas rayer le plateau du bloc ou la surface de montage de sa tête. Si l’utilisation d’un tampon à récurer relié à un outil électrique peut sembler être une bonne idée, les irrégularités de surface créées peuvent causer des problèmes d’étanchéité par la suite.
Étape 4 : Enlevez toutes les saletés et préparez les filets en chassant les trous des boulons de tête ou des goujons avec un taraud ou un chasse-fil. Soufflez sur les restes de filets à l’air comprimé. Il est essentiel d’utiliser le bon couple de serrage du boulon de tête. Toute interférence peut fausser la lecture du couple.
Étape 5 : Installez le joint de culasse dans le bon sens. N’utilisez jamais de produit d’étanchéité à moins que le fabricant ne vous le demande expressément. Les joints de culasse qui nécessitent un produit d’étanchéité sont généralement fournis avec celui-ci. Les emplacements et les exigences en matière de mastic sont indiqués dans le manuel d’entretien.
Étape 6 : Pour assurer l’étanchéité du joint de culasse, il faut respecter la séquence et le couple de serrage des boulons. Si nécessaire, remplacez les boulons. Avant de poser les boulons de culasse, enduisez les filets d’huile moteur. Respectez toujours la séquence de serrage et les instructions de couple.
Comment prévenir la défaillance des joints de culasse
En matière de joints de culasse, il vaut mieux prévenir que guérir. Les défaillances des joints de culasse étant généralement dues à une surchauffe du moteur, la meilleure façon d’éviter un problème est de maintenir votre système de refroidissement en bon état de marche.
Vérifiez qu’il n’y a pas de fuites, que le radiateur fonctionne correctement et que le liquide de refroidissement est au bon niveau. Vérifiez que les ventilateurs électriques fonctionnent correctement et que le thermostat fonctionne à la bonne température.
La plupart des fabricants recommandent de changer régulièrement le liquide de refroidissement pour conserver ses propriétés anticorrosives. Pour connaître l’intervalle correct de renouvellement du liquide de refroidissement, consultez le calendrier d’entretien. Si vous soupçonnez une défaillance du joint de culasse, vérifiez la présence de gaz de combustion dans le système de refroidissement. Ce test révélera si des gaz de combustion se sont infiltrés dans le système de refroidissement et, par conséquent, si le joint de culasse a éclaté. En revanche, il ne révélera pas d’autres problèmes liés au joint de culasse. Ainsi, l’absence de gaz de combustion dans le système de refroidissement ne garantit pas la bonne santé du joint de culasse.
Certains joints de culasse tombent simplement en panne en raison d’une mauvaise conception et d’une robustesse insuffisante pour l’application.
Conséquences d’une conduite avec un joint explosé
Comme un joint de culasse agit comme un joint d’étanchéité, il y aura une perte immédiate de pression dans votre moteur au moment où il éclate. Cette baisse de pression signifie que les pistons à l’intérieur du compartiment de combustion ne pourront pas tirer avec force et qu’il y aura une perte de puissance.
L’huile et le liquide de refroidissement commenceront à fuir dans des zones du moteur où ils n’ont pas leur place, comme la chambre de combustion, une fois qu’ils ne seront plus pressurisés dans leurs passages dédiés. Le liquide de refroidissement peut alors se mélanger à votre huile moteur, la diluer et réduire la capacité de votre moteur à lubrifier correctement les pièces importantes du moteur comme l’arbre à cames ou les coussinets de vilebrequin. S’ils ne sont pas correctement lubrifiés, les roulements seront rapidement endommagés et il faudra reconstruire le moteur.
Fabrication des joints de culasse
Dans la fabrication conventionnelle générale des joints de culasse, des plaques de fibre d’amiante souple sont combinées avec du caoutchouc synthétique, puis enroulées sur les deux côtés de la tôle de support. Les plaques de matériau souple sont imprégnées par des moyens d’imprégnation de polymère pour améliorer leur durabilité. Cette opération concerne le refroidissement et la lubrification et permet également d’assurer l’étanchéité le long des sections transversales peu après que l’ouverture de la chambre de combustion ait été dotée de solides bordures métalliques.
En outre, la surface du joint de culasse cylindrique est revêtue d’une couche de revêtement pour améliorer l’étanchéité des surfaces et pour freiner la tendance naturelle de l’amiante à adhérer à la surface métallique opposée de la culasse cylindrique et du bloc moteur. La production de ces joints de culasse n’est pas seulement assez coûteuse, mais elle entraîne également l’apparition de certaines situations produisant des résultats répréhensibles.
La majorité des méthodes de saturation couramment utilisées présentent des inconvénients liés à la durée de vie du matériau souple. C’est pourquoi des précautions complexes sont utilisées dans le cas d’un joint de gaz durable sous les bordures de la jante entourant les ouvertures de la chambre de combustion. Ces précautions empêchent autant que possible les agents d’imprégnation de pénétrer sous les rebords.
La couche superficielle qui sert à assurer la micro étanchéité des surfaces de joint ne nécessite pas seulement une étape de fabrication supplémentaire, mais entraîne également des traces d’usure grotesques sur les bordures métalliques, car le bloc moteur et le joint de culasse remplissent des fonctions connexes dans le plan d’étanchéité pendant toute la durée de fonctionnement du moteur.
L’étanchéité aux gaz est altérée par un revêtement de surface avec des rainures recouvrant les ouvertures du compartiment de combustion sur les bords parallèles au plan d’étanchéité. C’est pourquoi l’un des principaux objectifs des nouvelles conceptions est de produire un joint plus performant que ces joints de culasse – un joint qui peut être fabriqué plus simplement et qui présente une plus grande durabilité ou stabilité.
Les résultats de quelques tests récents et innovants ont suscité une grande attente. Le premier a montré que la saturation des moyens ou du matériau est bénéfique en raison des températures nettement plus élevées sous les bordures métalliques de la chambre de combustion. La stabilité ou la résistance du joint s’en est trouvée améliorée. Le matériau de saturation a éliminé la tendance naturelle de l’amiante à adhérer aux surfaces métalliques respectives et opposées de la culasse et du bloc moteur. Il a également amélioré la micro étanchéité de la surface du joint à tel point que tout revêtement de surface supplémentaire sera supprimé.
La réaction du matériau d’imprégnation initial avec les groupes ioniques OH libres confinés dans les fibres inorganiques et remplissant les matériaux (de préférence les fils d’amiante), et qui constituaient essentiellement la plaque de matériau souple, a donné lieu à des attributs hydrophobes et anti-adhésifs prononcés de la plaque de matériau souple.
Le deuxième essai a montré que le matériau de saturation se polymérise avec les groupes volatils d’un matériau d’imprégnation initial de manière à obtenir un produit composite. Ce matériau a ensuite été appliqué au joint d’étanchéité et a produit des propriétés optimales en ce qui concerne la constance de la température sous contrainte active, la propriété d’étanchéité de la section transversale, l’élasticité, la fixation de l’attribut et la constance des moyens de refroidissement et des huiles lubrifiantes, ainsi que les caractéristiques de surface anti-adhésives. En outre, ce système ingénieux de moyens d’imprégnation a permis d’obtenir des attributs de glissement sur les surfaces du joint de culasse.
Cela a limité l’absorption dans le plan d’étanchéité par le joint de culasse en raison du mouvement survenant pendant le fonctionnement du moteur de la culasse par rapport au bloc moteur. Le joint de culasse ingénieux sera donc caractérisé par l’omission du revêtement de surface précédemment utilisé pour la micro étanchéité des surfaces du joint.
Dans le cas d’un joint de culasse, les ouvertures de la chambre de combustion comprennent des rebords métalliques et tout excès de matériaux de saturation est éliminé avant la polymérisation. Ainsi, la surface du bord de la jante s’étend presque parallèlement au plan d’étanchéité et est au moins en grande partie métalliquement lisse, et, par conséquent, les rainures, telles que décrites précédemment, ne se produiront pas pendant l’opération.
Il est suggéré que le matériau d’imprégnation utilisé soit initialement un poly-siloxane ayant un poids moléculaire compris entre 2 000 et 4 500, entre 3 000 et 3 500, et plus préférablement un méthylhydrogénopolysiloxane ayant un poids moléculaire similaire. Ce matériau saturant a une tendance particulièrement nette à réagir avec les groupes OH de l’amiante.
En outre, les groupes de matériaux susmentionnés ont une faible viscosité et, par conséquent, la pratique consistant à utiliser de tels solvants comme moyen d’inciter ces matériaux à s’infiltrer dans la plaque de matériau mou peut être éliminée. Ensuite, les inconvénients apportés par ces solvants, comme le fait de laisser des micropores, doivent être éliminés. D’autres substances appropriées, telles que des groupes Si–H, avec de l’huile de silicone, se sont avérées utiles comme moyen d’imprégnation initial.
Conclusion
En résumé, les joints de culasse sont un élément important du bon fonctionnement d’un véhicule à moteur. Ils contrôlent la température et les pressions à l’intérieur du moteur tout en séparant les fluides et les huiles qui ne doivent pas se mélanger. Sans un joint de culasse adéquat, la durée de vie d’un véhicule peut être réduite, quand elle n’est pas irrémédiablement endommagée.
