Renault Bengali 4 cylindres

[philippe2]

J'ai pu ouvrir la nomenclature PDF bien illustrée sans rejoindre le groupe qui est public. Merci pour les liens.

 

[FTX]

Bonjour
Encore un sujet magistral.

Ma petite contribution niveau fonderie. Les ailettes des cylindre ou autre parois fine entre 1 et 1.5mm sur des profondeurs de plusieurs mm sont obtenue en fonderie sous pression avec moule coquille en acier. Il est illusoire de les reussir completement en fonderie gravitaire et cire perdue. Il est possible de comprimmer un peut plus que la gravité avec une chambre supérieure remplis d alu. Mais très loin des centaines de tonne de poussée dans le moule acier.
Aussi un alu moulé sera moins résistant niveau siège que la version alu 2017.

Vivement la suite.

Ftx

 

[Bruno26]

Merci beaucoup pour ta contribution FTX. Je vais laisser tomber alors l'idée de la fonderie, c'est foireux si je comprend bien.

 

[FTX]

Bruno
Ma remarque portait uniquement sur le fine ailette et le manque de siège de soupape dans l alu fondu. Comme évoqué par le collègue les ailette peuvent se terminer en fraisage.
Après avec ton 4 axe la culasse taillé masse est une bonne option.
Ftx

 

[Bruno26]

Hello,
Petite avancée de la modélisation :

Encore beaucoup, beaucoup, de boulot. En modifiant pas mal la chambre de combustion j'arrive à un rapport de compression de 8.3.
Je suis assez content du rendu du palier avant, fait juste avec quelques photos et dessins 2D.
Par contre ça va être dur de mettre autre chose que des vis btr. Des vis à tête hexagonale ou des écrous seraient trop gros pour l'échelle. A moins de modifier des vis du commerce. Pour le couvercle ça serait du 1.4mm, ça peut encore passer. Mais pour le palier avant du M2 serait déjà limite, et il faut que ça résiste à la traction et aux vibrations d'un moulin de 45cc.
A+

 

[philippe2]

Mais pour le palier avant du M2 serait déjà limite, et il faut que ça résiste à la traction et aux vibrations d'un moulin de 45cc.

Oui. Et que les tarauds ne cassent pas, en dessous de M2,5, c'est critique, surtout vu le nombre de vis de couture du carter. Discuté avec mon oncle à propos de la réalisation du moteur Argus, sauvetage d'un carter, électroérosion pour détruire un taraud. Sous traitant de GE "disponible" pour cette petite fantaisie (genre d'événement qui arrive sur une pièce presque finie suivant la loi de Murphy). Y penser (sans vouloir te porter la poisse...).
Question sur ce que sont les formes carrées au niveau de la gorge des segments ?

 

[Bruno26]

Oui. Et que les tarauds ne cassent pas, en dessous de M2,5, c'est critique, surtout vu le nombre de vis de couture du carter. Discuté avec mon oncle à propos de la réalisation du moteur Argus, sauvetage d'un carter, électroérosion pour détruire un taraud. Sous traitant de GE "disponible" pour cette petite fantaisie (genre d'événement qui arrive sur une pièce presque finie suivant la loi de Murphy). Y penser (sans vouloir te porter la poisse...).
Question sur ce que sont les formes carrées au niveau de la gorge des segments ?

C'est sûr, avec du M1.4, il faut pas trembler. J'ai essayé il y a pas longtemps des petites fraises à tarauder d'Aliexpress, ça marche pas mal. C'était pour du moins petit, mais ça vaut le coup d'essayer. Surtout que pour les taraudages du couvercle, ils ne sont vraiment pas profonds.
Les petits carrés sur les pistons, ça doit être un petit couac de modélisation. Je suis parti de ce que j'avais fait pour mon petit 3 cylindres, pour l'instant modifié sans trop me soucier des petites erreurs.

 

[philippe2]

OK pour les petits bugs (j'avais écarté la possibilité d'une galerie de refroidissement dans les pistons). Pour les culasses, la modélisation présentée semble issue de relevés (rigoureux a priori) ou des plans originaux. Le plus dur (et c'est vrai pour d'autres pièces), est de s'échapper des références au réel et de reconcevoir en fonction des possibilités de réalisation et d'assurer le fonctionnement d'une maquette.
La référence faite plus haut au Saïto rentre dans ce cheminement, dans la mesure ou cela fonctionne, avec des volumes simplifiés, et en gardant un aspect visuel assez réaliste. Bref, partir du "massif" hors ailettes du "cœur" de la culasse tel que simplifié par Saïto, en y ajoutant bien sûr le plan de joint côté cylindre et les quatre piliers des vis de culasse. Ce noyau ayant des congés de raccordements d'un rayon supérieur à celui de la fraise scie si c'est la méthode envisagée pour les dégager du pavé taillé masse.
Finalement pour les culasses la modélisation devrait suivre le même cheminement qu'en réel. Définition de la chambre, du puits de bougie, des conduits, des fixations et plans de joints. Épaisseur mini acceptable autour, les fonds d'ailettes étant une résultante, compatible avec le process de fabrication.

 

[Gedeon Spilett]

Le plus dur (et c'est vrai pour d'autres pièces), est de s'échapper des références au réel et de reconcevoir en fonction des possibilités de réalisation et d'assurer le fonctionnement d'une maquette.

bien vu, c'est très souvent mon problème ! et surtout avec le dessin cad, ou la vision de la taille réelle des pièces disparait vite.

 

[deuche87]

Au sujet des petits taraudages, avec des tarauds à refouler on limite les risques de casse…
Les vis à têtes 6 pans de petites dimensions sont disponibles par exemple là:

Stahl / niedriger Kopf

KNUPFER Modell - und Feinwerktechnik | Feine und feinste Modellschrauben und Verbindungselemente für den anspruchsvollen Modellbau und Industrie.

knupfer.info

Super projet, je suis admiratif

 

[Bruno26]

Au sujet des petits taraudages, avec des tarauds à refouler on limite les risques de casse…
Les vis à têtes 6 pans de petites dimensions sont disponibles par exemple là:

Stahl / niedriger Kopf

KNUPFER Modell - und Feinwerktechnik | Feine und feinste Modellschrauben und Verbindungselemente für den anspruchsvollen Modellbau und Industrie.

knupfer.info

Super projet, je suis admiratif

Merci deuche87 pour ce lien, les dimensions des petites vis et écrous ont l'air intéressantes.

Je varie les plaisirs entre modéliser le moteur et coller des bouts de bois :

J'ai raccourci l'avant du fuselage pour que le couple pare-feu soit incliné comme sur le vrai.

Et regardez ce que j'ai reçu aujourd'hui :

Des pistons du moteur que je veux reproduire ! 120mm de diamètre. Très aimablement envoyés par l'entreprise Vintair qui m'a fourni aussi la superbe modélisation de l'extérieur du carter et des culasses. Il y a à priori assez de matière entre l'axe du piston et le dessus pour usiner dans la masse les mêmes au 1/5ème. C'est pas trop la classe ça ? Mon moteur aura l'âme d'un vrai moteur Renault 4P Bengali !
A+

 

[Bruno26]

Juste pour la curiosité, le dessous des pistons :

On dirait une gaufre ! Les creux font 10mm de profondeur !

 

[philippe2]

Le design favorise la raideur du toit de piston avec le minimum de matière, ainsi que l'évacuation de la chaleur par augmentation des surfaces d'échange.
On voit aussi deux trous de lubrification de l'axe par bossage, et les nombreux perçages radiaux débouchant dans la gorge du segment racleur, pour le retour d'huile.
Sur la série de quatre côte à côte, il semble que le dôme coté chambre soit différent : Plat, sur les deux du centre, avec relief (ou creux ?) à gauche. Surélevé avec chanfrein sur D exter sur celui de droite ? Chanfreins en bas de jupe différents sur deux photos.
Pièce bardée de N° gravés pour la traçabilité, pratique très aéro-défense.

 

[Bruno26]

Effectivement, petite précision de la personne qui m'a envoyé ça : celui de droite avec le dessus bombé vient du 6 cylindres en ligne, le Renault 6Q.
Celui de gauche a 2 cercles en léger creux, je n'en connais pas l'utilité mais c'est la seule différence.

 

[Bruno26]

Bonjour à tous,
Petite mise à jour de la modélisation :

Et une impression qui a durée une douzaine d'heures :

Le moule du couvercle supérieur. je pense qu'il faut que j'utilise du microballon dans les rainures et autres petits détails, éventuellement des morceaux de fibre coupés et 2 couches de fibre de carbone. Je ne sais pas encore quel grammage par contre, je n'ai aucune expérience dans ce domaine. Il y a des chances que le moule soit détruit pour sortir la pièce.
A+

 

[Plastoc231]

Salut Bruno,

Je suis vraiment admiratif devant le savoir faire "numérique" que tu mets en oeuvre pour la conception et l'esthétique des moteurs que tu miniaturises. Je vais donc suivre avec intérêt toutes les étapes de la construction de celui-ci...

Bernard

 

[Gedeon Spilett]

avec des modèles en impression 3D, exactement aux cotes, j'ai eu de mauvaises surprises avec le retrait du métal à la fusion surtout si les cotes sont serrées et les parois minces...mais je débute !

quelle est la raison de l'usinage qui amincit significativement l'extérieur du piston autour du passage du maneton, très bien visible sur le piston tenu à la main sur la photo ?

 

[philippe2]

quelle est la raison de l'usinage qui amincit significativement l'extérieur du piston autour du passage du maneton, très bien visible sur le piston tenu à la main sur la photo ?

En fait la plupart des pistons de moteur 4 temps sont détalonnés au niveau de l'axe de piston, y compris pour les designs plus modernes à jupe en caisson. La portée sur la chemise se fait dans le plan d'oscillation de la bielle (perpendiculaire à l'axe), un peu comme les crosses de bielles des machines à vapeur.. Les dilatations thermiques déforment le profil à chaud suivant les gradients de température, cela est anticipé dans l'usinage des pistons qui sont loin du cylindre parfait à froid. De façon générale, les zones non utiles à la portée sont détalonnées (sur le brut ou par usinage) depuis les années 1930 environ.

 

[ZAPJACK]

En fait la plupart des pistons de moteur 4 temps sont détalonnés au niveau de l'axe de piston, y compris pour les designs plus modernes à jupe en caisson. La portée sur la chemise se fait dans le plan d'oscillation de la bielle (perpendiculaire à l'axe), un peu comme les crosses de bielles des machines à vapeur.. Les dilatations thermiques déforment le profil à chaud suivant les gradients de température, cela est anticipé dans l'usinage des pistons qui sont loin du cylindre parfait à froid. De façon générale, les zones non utiles à la portée sont détalonnées (sur le brut ou par usinage) depuis les années 1930 environ.

En fait la forme d'un piston a froid est tronconique et elliptique.
Le détalonnage sert à équilibrer les volumes (masses) des différentes zones d'un piston. Ceci pour avoir une dilatation la plus homogène possible. Et en définitive, que le piston soit le plus cylindrique possible à chaud.
actuellement avec la modélisation "3D" c'est beaucoup plus simple qu'autrefois.
Une des raisons pour laquelle, les moteurs modernes ne consommes plus d'huile ou si peu
LZ

 

[Bruno26]

En fait je me régale avec Solidworks. C'est mieux qu'un jeu vidéo et c'est plus facile que d'usiner !
Une petite astuce, que j'ai testée avec succès pour cette pièce, pour imprimer avec de la résine quand il ne fait pas chaud dans l'atelier. J'avais raté une pièce l'hiver dernier parce qu'il faisait trop froid. Dans la maison, la résine ça renifle un peu et madame a le nez fin. Du coup je suis allé récupérer une yaourtière au grenier qui n'a pas fait beaucoup de yahourts. J'ai posée l'imprimante dessus et laissé monté le tout en température avec le bidon de résine à côté et le carton d'emballage de la machine par dessus. J'ai lancé l'impression hier soir quand le tout était un peu tiède. Ca s'est terminée ce matin et c'était à peu près à 30°C dans la machine. Il ne faudrait peut-être pas plus mais l'impression est sans défauts avec 14°C dans l'atelier.
A+

 

[philippe2]

Le détalonnage sert à équilibrer les volumes (masses) des différentes zones d'un piston.

Pas tout à fait et pas d'effet de masse significatif, d'autant que la matière "manquante" à l’extérieur se retrouve de chaque côté des bossages d'axe sur une des photos, à l'intérieur. Le détalonnage sert surtout à ne pas à avoir à se torture les méninges sur des formes chargées mécaniquement et localement autour de l'axe, matière inutile pour le guidage.

Autrefois, pour des applications nouvelles, le pistonnier fournissait des pistons d'essais comportant des perçages environ d1mm situés dans des zones différentes. Ces perçages étant garnis d'inserts à température de fusion connue. On savait donc évaluer la plage de température vue sur un piston dans la masse de la matière, via des alliages à différents points de fusion.

De façon plus récente, il est utilisé des alliages dont l'évolution des caractéristiques mécaniques (dureté et état cristallin) après exposition à la chaleur est parfaitement connue. Les pistons sont ensuite découpés et analysés par les labos de métallurgie, permettant d'établir une cartographie en 3 dimensions des températures maxi vues, et donc l'impact sur les dilatations non homogènes et donc le profil.
Ces essais étaient toujours complétés par des tests sur moteur pour valider les profils (examens visuels et dimensionnels par le fournisseur).
C'était l'état de l'art il y a encore une dizaine d'année malgré le déploiement total de la CAO déjà effectif.
Tout ces éléments d'analyse permettaient au fournisseur d'établir un profil optimum, retesté préalablement à l'application "en série".

Pour l'état de l'art de l'approche numérique sur cette question, il n'était pas mûr il y a dix ans. Les calculs par éléments finis avec les notions de pression de contact, d'échanges thermiques et de thermodilatations différentielles ne permettaient pas d'échapper aux tests physiques, y compris dans des groupes fournisseurs ou clients très affutés.

Pour info utile (la seule de ma réponse), l'AU2GN connu autrefois en tant qu' "Alliage Concorde" est une bonne nuance pour faire du piston taillé masse.

 

[philippe2]

et comment sont-elles verrouillées en rotation?

Info : goupille sur coussinets. Epaulée pour qu'elle ne puisse pas se déboiter du bloc ou du corps de bielle.

 

[philippe2]

Pour réponse plus complète à propos du design des pistons (et après c'est promis, j'essaye d'arrêter). Je confirme ma réponse précédente à @Gedeon Spilett. L'ablation (retrait) de matière sur la jupe au niveau des débouchés des trous de l'axe permet de s'affranchir d'une zone de contact avec la chemise, au mieux inutile, au pire pouvant poser problème.
C'est une pratique archi courante sur les déjà anciens moteurs "à la papa". Photo d'un Honda "pas tout jeune", deux soupapes essence.

J'évoquais aussi la crosse des bielles motrices de machine à vapeur pour les reprises des efforts obliques (dus à l'inclinaison de la bielle). L'architecture sur ces machines à double effet étant un piston (en fait une grosse rondelle portant les segments), une tige de liaison longue à cause du double effet jusqu'à la crosse de bielle, partie attelée à celle-ci. Ce schéma est celui repris (réinventé) par Mahle sur les pistons acier pour Diesel industriels très chargés. Rondelle porte segments, tige de liaison (courte ici), crosse a portée angulaire et hauteur réduites. Ce schéma très épuré répondant à la juste préoccupation d'enlever toute matière inutile, il ne reste plus que le minimum nécessaire.

Désolé pour la pollution de topic.
++++

 

[philippe2]

Une des raisons pour laquelle, les moteurs modernes ne consommes plus d'huile ou si peu

Les raisons sont :
- Travaux sur segments. Maîtrise des pressions spécifiques, états de surface, matériaux y compris revêtements. Sachant que les normes poussent au détarage au nom du rendement (réduction des pertes mécaniques par frottement, associés à des huiles à faible viscosité.
- Maîtrise plus poussée des états de surface des chemises, réduction des rugosités, donc des creux les plus profonds servant à la rétention d'huile = critère de lubrification Cl suivant les courbes d'Abbott.
- Essais de consommation normés rendus possibles au banc d'essais, par l'apparition des freins électriques pouvant être pilotés en machine motrice, fonctionnement moteur entraîné, couvrant la config critique "frein moteur" (fin des années 1990).

Sinon "à l'époque" sur ces moteurs avion, de l'huile il y en avait "une certaine quantité". Cf photos de mon tonton à l’œuvre sur un V8 Argus.

 

[ZAPJACK]

Faudrai ouvrir un post sur le design des pistons! je pense qu'il sera très suivit. Si un modo peut transférer les éléments, ce sera super!
Actuellement dans certain moteurs Diesel de camion, ils reviennent aux pistons en fonte.
Ce qui permet d'avoir une meilleure maitrise des coefficients de dilatation, meilleur coeff de frottement (= diminution des consomations)
Mais surtout augmenter la température moyenne dans la chambre de combustion et donc améliorer le rendement et diminution des conso.
Ce qui est assez remarquable à la vue d'un piston de Renault DXI (Volvo en fait) c'est que le design ressemble furieusement à un piston de F1 des années '70. Et en analysant un piston qui à 500.000Km dans les lattes, il semble neuf!
LZ

 

[hazet]

Les bossages pour l'axe de piston avec leurs surplus de matière augmente le diamètre de la jupe en se dilatant.
Donc les jupes, sont soit évidé autour de cette zone ou la jupe est usiné en suivant un profil ovale. Pour qu'à chaud la jupe deviennent cylindrique malgré les différences d'épaisseur.

Un des 1 er brevets de machine pour usiner un piston conique et ovale remonte aux années 30. L'outil suivait une came générant le profil.
Pour certains moteur même de renom, le profil de la jupe a été défini un peut empiriquement.
Après fonctionnement et démontage, à chercher les zones brillantes sur les jupes. Signe d'interférence. Gommé à la toile puis remonté et redemonter jusqu'à ne plus avoir de trace.
Ensuite le profil du piston à été relevé pour être reproduit sur ceux de série.

Un profil de jupe est très chiadé avec plusieurs variations de diamètre sur sa hauteur. Variations invisible à l'œil.
Et le tout est encore différent entre un piston moulé et un forgé.
Le rodage du moulé se faisant par abrasion alors que pour le forgé c'est par déformation de la jupe en chargeant le moteur par palier.

 

[ZAPJACK]

Donc les jupes, sont soit évidé autour de cette zone ou la jupe est usiné en suivant un profil ovale.

On est grave dans la mécanique, on parle aussi de mini-jupe! vraiment tous obsédés les gars!!!

 

[philippe2]

On est grave dans la mécanique, on parle aussi de mini-jupe! vraiment tous obsédés les gars!!!

La technique a aussi ses modes. Il est vrai que le parallèle entre la forme des jupes de pistons et celles des dames semble pertinent.
Jupes longues fendues 1930...

 

[Bruno26]

Alors là ,jamais vu ça un piston avec la jupe fendue ! Celui du haut on dirait que c'est scié de travers à la scie à ruban ?!

 

[philippe2]

Ce design de jupe n'est pas exceptionnel, encore contemporain à l'époque de la conception du Bengali. Assez courant chez Ford US. Les Austin Morris en GB avaient aussi ce type de jupe. Liste non exhaustive. Cf photo (le deuxième racleur en bas de jupe était aussi une disposition courante). Il est toujours périlleux de faire de la rétro-ingénierie, mais :
- Cette disposition déraidit fortement la jupe.
- L'intention probable est de rendre cette jupe flexible conformable sous l'action des poussées, afin d'élargir la surface de portée. Et ceci sans avoir la nécessité de définir et d'usiner les formes complexes nécessaires sur un piston plus rigide.
- L'obliquité du "trait de scie" doit répondre à la volonté de ne pas privilégier une absence de contact localisée sur le cylindre. On ne la retrouve pas sur tous ces pistons.
- Le trou en bas des traits de scie non traversants permet d'avoir une "sortie propre" de la fraise de sciage, et de terminer sur un grand rayon, prévenant les amorces de fissure.