L’ajout d’une forme d’induction forcée (turbocompresseur ou compresseur) est une méthode populaire et tentante pour augmenter la puissance. Cependant, au lieu de visser aveuglément un système d’induction forcée et de tromper la pédale, considérez d’abord les composants internes du moteur et leur capacité à résister à la puissance ajoutée.

Ici, nous allons discuter des domaines du moteur préoccupants en termes de mises à niveau suggérées. Les changements / modifications / mises à niveau mentionnés ici ne généreront pas nécessairement plus de puissance, mais permettront au moteur de vivre sous le coup de pouce anticipé. Bien qu’il soit formidable d’envisager un booster de puissance boulonné, nous devons ajouter un peu d’assurance pour donner au moteur une chance de survivre.

Tout en ajoutant un turbo ou un compresseur de suralimentation à hauteur, disons, de 8 à 10 livres peut ne pas nécessiter une refonte approfondie du bloc, un assemblage rotatif et alternatif, des niveaux de suralimentation plus élevés (ainsi qu’une utilisation intensive de l’injection nitreuse de grande puissance) peuvent placer suffisamment de contraintes supplémentaires qui peuvent potentiellement faire des ravages sur un moteur autrement non préparé. Le vieil adage du coureur « pour terminer premier, vous devez d’abord terminer » s’applique ici.

Capuchons principaux

Si vous prévoyez de créer une pression de cylindre supplémentaire et une contrainte résultante sur l’extrémité inférieure, commencez par renforcer la disposition du capuchon principal qui sécurise le vilebrequin. Si vous prévoyez d’augmenter la puissance jusqu’à la gamme de 400 ch ou au-delà, vous pouvez augmenter la résistance du bas de gamme en passant des capuchons principaux d’origine en fonte aux capuchons principaux en billettes d’acier.

Les capuchons à quatre boulons sont préférés. Si le bloc a été fabriqué à l’origine avec des bouchons à deux boulons, le bloc peut être percé et taraudé pour accepter les deux boulons supplémentaires par emplacement principal.

Si la conception du bloc le permet, l’utilisation de capuchons principaux « évasés » à quatre boulons est idéale. Cela comportera les deux emplacements des boulons centraux verticalement (90 degrés par rapport à l’axe central de la manivelle), les deux emplacements des boulons extérieurs étant placés sur un angle qui vise vers l’extérieur vers les zones latérales de la bande principale. Tous les blocs d’origine ne peuvent pas accueillir une modification des arrangements à quatre boulons ou à quatre boulons évasés. Si vous avez actuellement un bloc de capuchon principal à deux boulons, vous devrez peut-être acheter un bloc qui a été fabriqué à l’origine pour accepter les bouchons à quatre boulons.

Le jeu du palier principal dépendra en partie du matériau du bloc. Les blocs d’aluminium ont tendance à se dilater plus que les blocs de fer, ce qui permet un jeu de palier principal statique légèrement plus serré sur un bloc d’aluminium. La règle empirique est de courir 0,001 pouce par pouce de diamètre de tourillon de vilebrequin. Pour un moteur boosté, certains constructeurs préfèrent ajouter environ 0,0005 pouce afin de générer un plus grand coin d’huile pour soutenir la manivelle pendant le fonctionnement.

Encore une fois, en termes généraux pour la plupart des moteurs V-8, le jeu du palier principal fonctionnera dans la plage de 0,0025 pouce, mais naturellement cela variera en fonction du moteur spécifique. Si le jeu des roulements est trop lâche, le système d’huile du moteur peut ne pas être en mesure de répondre à la demande.

Vilebrequins

Plus la puissance est élevée, plus les contraintes subies par le vilebrequin sont importantes. Pour toute construction haute performance qui devrait cracher au-delà de 450 ch, par exemple, passer à un vilebrequin forgé de qualité est une décision intelligente.

Les manivelles en acier forgé sont plus résistantes que les manivelles en fonte et résistent mieux aux contraintes imposées par des pressions de cylindre plus importantes. Selon le niveau de puissance (et de suralimentation) et selon la façon dont le moteur sera utilisé / abusé, une manivelle coulée peut ou non survivre. Si vous construisez le moteur à partir de zéro et prévoyez d’utiliser une bonne quantité de boost, n’envisagez même pas une manivelle coulée.

Remarque: Si vous prévoyez d’utiliser un compresseur à courroie, le museau de la manivelle subira une contrainte plus importante, ce qui est une autre raison d’utiliser une manivelle forgée. Gardez également à l’esprit qu’une conception d’ORIGINE peut comporter un museau à manivelle à clé ou (dans le cas du moteur GM LS, par exemple) le museau peut ne pas comporter de clé, à l’aide d’un amortisseur à pression. Si vous prévoyez de faire fonctionner un compresseur à courroie, assurez-vous que le museau de la manivelle s’adapte à cela.

Bielles

La contrainte supplémentaire de tout système à induction forcée (turbocompresseur, compresseur, ou même l’injection occasionnelle d’oxyde nitreux) exerce plus de pression sur les tiges. Passer de tiges en fonte ou en poudre d’ORIGINE à des tiges en acier forgé de qualité est un must si vous prévoyez d’utiliser environ 450 ch ou plus.

Quel style est le meilleur? En théorie, les tiges de poutre en H sont plus solides, mais en réalité, une tige de poutre en H peut être plus légère tout en étant aussi solide qu’une tige de poutre en I. Sans entrer dans trop de détails, dans de nombreux cas, le choix entre la poutre en I et la poutre en H se résume à la disponibilité du fabricant et / ou à la préférence du constructeur du moteur.

Un autre style de poutre est le X-beam, qui a été utilisé dans certaines applications diesel (pour économiser du poids), mais est maintenant disponible pour diverses applications de moteurs à essence automobiles. La poutre en X est une sorte de mélange de poutre en I et de poutre en H, avec des rainures d’économie de poids sur les faces et les côtés de la poutre. Cela permet une économie de poids substantielle, tout en augmentant la surface de la poutre, offrant un poids plus léger tout en conservant la résistance.

En résumé, si vous prévoyez de produire au-delà d’environ 450 ch, le choix d’une tige forgée de qualité offre beaucoup plus d’assurance qu’une tige en métal coulé ou en poudre.

Tout aussi important, ou peut-être même plus important, est la qualité, ou la résistance à la traction, des boulons de tige. Pour toute construction haute performance, et certainement celle qui comportera une induction forcée, quel que soit le type de tige utilisée, utilisez toujours un boulon de tige de rechange à haute résistance tel que ceux proposés par ARP et d’autres. Ne lésinez jamais sur les boulons de tige.

La plupart des applications à usage intensif (street high-performance et racing) favoriseront le jeu des roulements de tige dans la plage de 0,002 à 0,003 pouce. Les tiges à petit tourillon (2,00 pouces ou moins) peuvent s’en tirer avec un jeu légèrement plus serré, dans la plage de 0,0020 à 0,0025 pouce. Les journaux plus grands (2.200 pouces et plus) peuvent nécessiter un peu plus de dégagement, dans le 0.plage de 0029 à 0,0030 pouce.

Les moteurs à induction forcée (turbos et suralimentateurs) ont tendance à générer plus de chaleur au niveau des roulements et peuvent nécessiter quelque chose de l’ordre de 0,0030 à 0,0034 pouce (nécessitant l’utilisation d’une huile à viscosité plus élevée). Sans entrer dans les détails des plates-formes de moteurs spécifiques, tout ce que nous faisons ici est de fournir des dégagements approximatifs. Il est préférable de vérifier auprès du fabricant de roulements les recommandations d’induction forcée.

Pistons

Selon la quantité de suralimentation et la pression de cylindre qui en résulte, les pistons moulés ou hypereutectiques d’origine peuvent ne pas être en mesure de supporter l’augmentation des températures et de la pression de cylindre. L’utilisation de pistons forgés ou usinés de qualité est fortement recommandée. Les pistons conçus pour l’induction forcée comporteront généralement une zone de pont de piston plus épaisse.

Le dégagement de la jupe au mur du piston pour la plupart des moteurs V-8 sera généralement compris entre 0,0045 et 0,005 pouce et, selon le piston, cela peut atteindre 0,007 pouce. Avec l’induction forcée, restez sur le côté max en termes de dégagement de la jupe.

En termes très généraux, pour l’induction forcée, l’ajout d’environ 0,001 pouce de jeu par pouce de diamètre d’alésage est une pratique théoriquement acceptée. Mais cela dépend toujours de l’alliage spécifique et de la densité du matériau du piston.

(Étant donné que les fabricants de pistons de performance / course utilisent des formules d’alliage différentes / exclusives, suivez toujours le jeu de paroi spécifié par le fabricant de pistons.)

Les dégagements muraux seront indiqués comme une portée minimale à maximale. Comme une déclaration très, très généralisée, les moteurs à petits blocs typiques utiliseront un dégagement mural d’environ 0,004 pouce et les moteurs à gros blocs typiques nécessiteront un dégagement d’environ 0,005 pouce (encore une fois, il s’agit d’une recommandation très large).

Remarque: Lorsque le jeu de la jupe est augmenté, il peut y avoir une tendance à subir une légère « claque » du piston lorsque le moteur n’a pas atteint sa température de fonctionnement maximale. Ceci peut être résolu en ayant les jupes de piston enduites de molybdène, ce qui fournit un pouvoir lubrifiant supplémentaire pour protéger les jupes. La plupart des fabricants de pistons performants proposent ce revêtement déjà installé.

Segments de piston

Étant donné qu’un système d’induction forcée (ou l’utilisation de l’injection nitreuse) génère une pression et une chaleur supplémentaires sur le cylindre, un espace annulaire de spécification « standard » peut être trop serré, car les pistons grossissent en diamètre à mesure que la chaleur augmente (d’autant plus avec une pression de cylindre plus élevée).

Si l’espace est trop serré, les bagues peuvent finir par se recouper, ce qui peut exercer une contrainte excessive sur la couronne du piston, ce qui peut entraîner une défaillance du piston. Une règle générale consiste à augmenter légèrement l’espace de la bague supérieure à hauteur d’environ 0,006 pouce par pouce de diamètre d’alésage.

Par exemple, si l’alésage est de 4,125 pouces, l’écart de la bague supérieure peut être de l’ordre de 0,025 pouce (ou éventuellement supérieur). Référez-vous toujours à la recommandation du fabricant de pistons pour les applications à induction forcée. Un boost élevé nécessite des espaces d’extrémité d’anneau « plus souples ».

De plus, si le moteur sera aidé par une induction forcée et / ou l’utilisation d’une injection nitreuse (dans la plage de puissance supérieure ou supérieure à 100 chevaux), envisagez d’utiliser des bagues supérieures plus solides, telles que des bagues en acier nitrurées ou avec un revêtement durci. Encore une fois, reportez-vous aux recommandations du fabricant de pistons, car les spécifications différeront entre les applications à aspiration naturelle et les applications amplifiées.

Alésages de cylindre

L’utilisation de l’induction forcée génère une pression de cylindre supplémentaire en cas de suralimentation. L’épaisseur de la paroi du cylindre doit être prise en compte pour éviter une distorsion excessive de l’alésage du cylindre (qui affectera le contact et l’étanchéité de la bague) ainsi que la fissuration potentielle de la paroi du cylindre.

Les épaisseurs de paroi varient non seulement selon les marques et les modèles de moteurs, mais aussi selon les blocs d’une même famille. Sans entrer dans des blocs d’année / de marque / de modèle spécifiques, une règle générale est que l’épaisseur de la paroi ne doit pas être inférieure à environ 0,200 pouce. Pendant votre construction, l’atelier moteur peut facilement vérifier cela avec un testeur sonique portable qui mesure l’épaisseur du matériau.

Mon point est de toujours vérifier l’épaisseur de la paroi du cylindre, surtout si le bloc a été ou sera trop percé.

Soupapes

Les soupapes d’échappement d’un moteur boosté, en particulier avec turbocompresseur, sont exposées à des niveaux de chaleur plus élevés. Les choix les plus populaires en termes de matériaux de vannes pour les applications à induction forcée sont un acier inoxydable de haute qualité (communément appelé EV8) ou Inconel, qui résisteront tous deux à des températures de vannes plus élevées.

Si vous n’êtes pas familier avec Inconel, les avantages de base, par opposition à l’acier inoxydable, incluent un poids plus léger, une résistance élevée et une plus grande résistance à la dynamique thermique.

Les vannes Inconel offrent une résistance thermique extrêmement élevée et sont conçues pour les applications à haute température, comme dans les applications turbocompressées, suralimentées et nitreuses.

Arbre à cames

Afin d’optimiser l’utilisation de l’induction forcée, idéalement, le moteur préférera probablement un angle de séparation des lobes (LSA) dans la gamme modérée-large, probablement autour de 112 à 114 degrés. Généralement, des ressorts de soupape plus lourds sont également nécessaires, en fonction de la quantité de poussée créée.

L’échappement s’ouvre contre la pression, ce n’est donc pas une énorme préoccupation, mais en ce qui concerne le côté admission, vous aurez probablement besoin de ressorts à cadence plus élevée. Consultez le fabricant d’arbres à cames pour sa recommandation concernant les pressions des ressorts.

Bougies d’allumage

En règle générale, il est recommandé de faire fonctionner une plage de chaleur plus froide que la normale avec un système à induction forcée. Si vous ajoutez un système de turbo ou de suralimentation, faites attention aux spécifications de la bougie d’allumage fournies dans les instructions du kit.

Améliorations à considérer pour la durabilité

· Pistons (passer à l’aluminium forgé à la place de l’hypereutectique)

· Compression inférieure (si nécessaire) pour accueillir une quantité supplémentaire de boost

· Revêtements spéciaux (barrière thermique et antifriction)

· Bielles (passer à la fonte forgée à la place de la fonte ou de la fonte en poudre)

· Boulons de bielle (le passage à des boulons de rechange à plus haute résistance à la traction est toujours une bonne idée)

· Vilebrequin (passer à forgé à la place de la fonte)

· Museau de manivelle à double clé

· Amortisseur de manivelle en acier / haute performance

· Conversion en amortisseur / poulie à clé sur une manivelle de poulie à pression LS

· Joints de culasse (passer au MLS à la place du composite)

· Goujons de culasse (à la place des boulons)

· Capuchons principaux (en acier usiné à la place de la fonte ou du métal en poudre)

· Goujons ou boulons du capuchon principal (utilisant une résistance à la traction plus élevée)

· Ceinture du capuchon principal (selon le moteur)

· Soupapes (mise à niveau potentielle vers des soupapes en acier inoxydable de meilleure qualité et / ou Inconel pour les soupapes d’échappement)

· Ressorts de soupapes à plus haut débit / plus durables

· Culbuteurs (rouleaux complets du marché secondaire plus durables)

· Système de refroidissement (assurez-vous que le système de refroidissement existant est propre et fonctionne correctement; et besoin potentiel d’une pompe à eau et d’un radiateur plus efficaces, surtout si vous utilisez un refroidisseur intermédiaire)

Améliorations du revêtement spécialisé

Alors que certains (principalement des constructeurs non moteurs) peuvent se moquer de l’utilité des revêtements spécialisés pour moteurs , il existe des avantages distincts que divers revêtements offrent pour améliorer soit la durabilité, soit les performances, ou les deux.

Alors qu’une large gamme de revêtements spécialisés est disponible pour répondre à une variété de tâches, en ce qui concerne les revêtements qui conviennent aux configurations d’induction forcée, nous nous concentrons ici sur les revêtements suivants:

· Revêtement de barrière thermique pour les dômes de piston

· Revêtement de barrière thermique pour les chambres de combustion

· Revêtements Moly (antifriction) pour les jupes et les paliers de piston

· Revêtements de barrière thermique pour les faces des soupapes d’échappement et les orifices d’échappement

· Revêtements de barrière thermique pour les collecteurs d’échappement

une formule céramique) fournissent ce que le terme implique: une barrière thermique. Lorsqu’il est appliqué sur des dômes de piston, cela contribue non seulement à protéger le piston de la chaleur excessive (générée par induction forcée, en particulier dans les configurations turbo), mais ce revêtement contribue également à améliorer la puissance.

Plus précisément, il améliore l’efficacité de la combustion, car la chaleur qui serait autrement absorbée dans le piston et la chambre de combustion est désormais mieux contenue et facilite la combustion plus efficace du mélange carburant / air.

Il en va de même pour le revêtement de barrière thermique appliqué sur les faces des soupapes d’échappement et à l’intérieur des orifices d’échappement de la culasse. Au lieu de perdre de la chaleur (par trempage), la chaleur de combustion est « contenue » et s’échappe au lieu de traîner et de tremper dans les pistons, les soupapes et les têtes. Non seulement il s’agit d’un revêtement protecteur contre la chaleur, mais en raison de son efficacité thermique, il peut également (selon d’autres facteurs) fournir une légère augmentation de puissance.

Les revêtements antifriction (généralement une formule à base de molybdène) peuvent être appliqués sur une variété de surfaces, plus particulièrement sur les roulements à came, à tige et principaux et les jupes de piston. Bien que cela ne fournisse pas de puissance supplémentaire, il s’agit d’un film protecteur qui aide à réduire les pertes par frottement et prolonge la durée de vie des composants, principalement lors de démarrages à froid et dans des environnements à haute température / stress élevé (lorsque vous le martelez vraiment).

En passant, des revêtements spéciaux sont également disponibles pour les composants du compresseur et du turbocompresseur, ce qui peut fournir une efficacité accrue et prolonger la durabilité. Si vous souhaitez améliorer ces unités, contactez à la fois le fabricant d’induction forcée et les spécialistes du revêtement. Ils peuvent vous conseiller sur la disponibilité et les avantages, ainsi que sur les revêtements (le cas échéant) qui conviennent le mieux à votre application. Des exemples de services de revêtement incluent les revêtements Swain Tech, Polydyn et Calico.