Le waterboxer est un moteur 4 cylindres opposés horizontalement, 4 temps, tout comme ses anciens frères Type 1 et Type 4, sauf qu'il est refroidi par eau au lieu d'être refroidi par air. Ce qui est intéressant dans la conception de VW, c'est que le vilebrequin n'a que (3) tourillons principaux. Si vous regardiez l'un de ces moteurs pendant qu'il fonctionnait et que vous aviez une vision aux rayons X, vous verriez les deux pistons avant (n°1 avant droit et n°3 avant gauche) et les deux pistons arrière (n°2 arrière droit et n°4 arrière gauche) effectuant un mouvement de va-et-vient l'un vers l'autre, mais légèrement décalés l'un de l'autre d'avant en arrière. C'est en fait comme deux moteurs 2 cylindres reliés par un vilebrequin, ou comme deux moteurs boxer de moto BMW boulonnés ensemble.
Comme tous les moteurs à quatre temps et quatre cylindres à plat, les deux pistons opposés avant et arrière atteignent le point mort haut (PMH) en même temps. L'un d'eux est sur le point de tirer (course de compression/puissance) et l'autre est épuisant (course d'échappement/admission, ou « chevauchement »). Lorsque les deux pistons avant (1 et 3) sont au PMH, les deux autres pistons (arrière) (2 et 4) sont au point mort bas (PMB). Chaque fois qu'une bougie d'allumage s'allume et qu'une explosion a lieu au-dessus du piston, la force est transmise le long de la bielle jusqu'au tourillon de bielle du vilebrequin, provoquant une force de « décrochage » ou de torsion autour de l'accès vertical, encore et encore, encore et encore, des milliards. plusieurs fois au cours de la durée de vie du vilebrequin. Puisqu’il n’y a que 3 roulements principaux, toutes ces forces de torsion passent directement par le roulement principal central. C'est pour cette raison que le vilebrequin de tous les moteurs à quatre cylindres à plat de VW finirait par se fissurer à travers le tourillon principal central, généralement à un angle d'environ 45 degrés. Fait intéressant, comme la rupture se produisait sous un angle, le moteur continuait souvent à tourner pendant un certain temps même avec un vilebrequin cassé en deux ! S'il ne s'est pas cassé à cet endroit, ce serait au niveau du tourillon n°1 où le volant se boulonne, car c'est le prochain point le plus faible. La conception du moteur de type 4 a amélioré le problème de résistance du tourillon n°1 en rendant ce tourillon nettement plus grand que les moteurs de type 1 précédents - en passant d'un boulon de volant + 4 goujons à 5 boulons - réduisant considérablement les défaillances à cette extrémité. L'échec du journal principal du centre a toutefois persisté.
Le vilebrequin standard du waterboxer de 2,1 litres n'est pas connu pour tomber en panne au niveau du tourillon principal central. En fait, nous n'avons JAMAIS vu un vilebrequin de boxeur d'eau se briser au niveau du tourillon principal central. Il s'agit d'une superbe conception, bien plus sophistiquée que n'importe quel vilebrequin utilisé dans les deux précédents moteurs VW horizontalement opposés, le Type 1 et le Type 4. La conception du vilebrequin waterboxer surmonte le problème de torsion en mettant en œuvre deux sections massives, une entre chaque paire de vilebrequins opposés. tourillons de tige - qui ne sont présents dans aucune des conceptions antérieures. Ces deux morceaux de masse agissent cinématiquement pour absorber l'impact momentané du processus d'allumage, atténuant ainsi les contraintes exercées sur le palier principal central. Le vilebrequin du waterboxer utilise également la conception identique du tourillon principal n°1 qui, selon VW, fonctionnait bien sur le type 4. Ceci n'est qu'un exemple de la façon dont VW a tiré parti de ses nombreuses décennies de connaissances, qui ont abouti à la conception du waterboxer.
Nous allons encore plus loin sur nos moteurs de 2 300 cm3 et plus en ajoutant des contrepoids. Les contrepoids ne sont pas ajoutés aux moteurs opposés horizontalement pour les rendre plus « équilibrés » ou « plus fluides ». Les moteurs opposés horizontalement sont déjà harmonieusement équilibrés en raison simplement de leur disposition physique. Les contrepoids sont ajoutés pour réduire les contraintes dynamiques, afin que le moteur dure plus longtemps.
C'est la raison pour laquelle nous contrepoids les vilebrequins de nos plus gros moteurs : pour diminuer les contraintes dynamiques et augmenter la longévité – et comme nous y effectuons déjà des soudures pour augmenter la course. Le vilebrequin que nous utilisons dans nos moteurs 2.3 et plus est augmenté par rapport aux 76 mm standard. Dans le cas du 2.3, nous l'augmentons de 3,5 mm à 79,5 mm ; les vilebrequins 2450 et 2700 ont une course augmentée de 8,5 mm à 84,5 mm. Puisque nous ne savons pas quelle marge il y a dans la conception originale (c'est-à-dire combien de stress supplémentaire elle peut supporter et durer), nous avons décidé de jouer la sécurité. Nous choisissons d'ajouter des contrepoids pour compenser les contraintes plus importantes créées par la course plus longue, juste pour faire bonne mesure. Et comme les vilebrequins sont de toute façon modifiés pour augmenter la course, le coût d'ajout des contrepoids est minime, ce qui rend le processus rentable. Nous pourrions économiser environ 100 $ par moteur, éliminer les contrepoids, et cela fonctionnerait bien, mais cela ne durerait pas aussi longtemps.
Mais hélas, rien n’est éternel : les vilebrequins peuvent finir par se fissurer et tomber en panne. Tous les vilebrequins que nous utilisons sur tous nos moteurs sont au départ des pièces d'occasion. Leur soudage augmente en effet la probabilité que de petits défauts se transforment en fissures. Chaque vilebrequin que nous avons soudé, alimenté et contrebalancé est testé à l'aide d'une machine à flux magna avant d'être utilisé dans l'un de nos moteurs ou vendu à quiconque. En fait, il s'agit de la toute dernière étape, ce qui signifie que tout le temps et l'argent ont déjà été consacrés au vilebrequin, jusqu'au polissage final. Néanmoins, nous finissons par mettre au rebut environ 1 vilebrequin sur 10 en raison de défauts détectés qui ont des chances de se transformer en fissure. C’est une étape douloureuse mais nécessaire pour construire des moteurs fiables.
Vous pourriez vous demander pourquoi nous n’utilisons tout simplement pas de nouveau vilebrequin à la place. Eh bien, nous avons fait cela pendant un certain temps. Nous avons l'une des meilleures marques de l'industrie des vilebrequins pour fabriquer des vilebrequins flambant neufs. Le problème que nous avons rencontré était que, dans les quantités dont nous avions besoin, il n'était pas possible de reproduire la super résistance et la qualité du vilebrequin forgé VW d'origine - qui a été fabriqué par centaines de milliers. Les manivelles que nous avions fabriquées étaient usinées à partir de billettes solides qui A) n'étaient pas aussi résistantes et B) n'étaient tout simplement pas fabriquées selon les mêmes normes que le vilebrequin d'origine de fabrication allemande. Au total, le taux de défaillance était 10 fois supérieur à celui d’un vilebrequin OEM soudé.
Pourtant, aucun vilebrequin ne dure éternellement, quelle que soit la façon dont il est construit ou le soin avec lequel il est inspecté. Nous avons des pannes de vilebrequin en cours – quelques dizaines en septembre 2022. La panne se produit presque toujours du côté du volant d'inertie, là où VW s'est amélioré mais n'a pas complètement éliminé le problème de panne au niveau du journal n°1. Quelques « douzaines » peuvent sembler beaucoup. En effet, cela représente un coût et un chagrin énormes. Mais après avoir construit plus de 3 000 moteurs et compté depuis le milieu des années 90, ce nombre total de pannes de vilebrequins ne représente en réalité qu'un infime pourcentage. Nous le prendrons!