Cet article fournit quelques informations sur la conception originale des pistons Volkswagen et l'état actuel des choses concernant les options de pistons et de cylindres disponibles depuis que les pistons allemands d'origine ne sont plus disponibles (NLA) il y a près de deux décennies.
Tous les moteurs de waterboxer étaient équipés de pistons en fonte d'aluminium et tous avaient le même diamètre ou « alésage » (94 mm). Le moteur de 1,9 litre (1 915 cm3, pour être exact) a une course de vilebrequin de 69 mm, et le moteur de 2,1 litres (2 110 cm3, pour être exact) a une course de vilebrequin de 76 mm. La différence entre le piston de 1,9 litre et le piston de 2,1 litres réside dans la conception et la taille de la cavité (plateau) au sommet et dans la position de la goupille de poignet par rapport au sommet du piston, appelée dans l'industrie « hauteur de compression ». "
Le piston de 1,9 litre avait une hauteur de compression plus grande (la goupille de poignet plus éloignée du haut) que le piston de 2,1 litres (la goupille de poignet plus proche du haut). En effet, la course du vilebrequin (également connue sous le nom de « projection ») était de 7 mm (le piston se déplace 3,5 mm plus haut et 3,5 mm plus bas) plus longue sur le 2.1 que sur le 1.9 (76 mm au lieu de 69 mm, respectivement), de sorte que l'axe du poignet a dû être rapproché de 3,5 mm du haut du piston. Le plat au sommet des pistons était également totalement différent en termes de volume et de forme. Le 2.1 ayant un design bien plus avancé.
Fait amusant : il existait une version à haute compression (10,5 : 1) du moteur de 2,1 litres proposée en Europe (code DJ) au lieu du moteur commun à taux de compression de 8,6 : 1 (code MV) dont les Vanagons livrées en Amérique du Nord étaient équipées. Le DJ présentait un piston avec un volume de parabole plus petit, ce qui créait une compression plus élevée. C’était en fait la seule différence interne entre les moteurs DJ et MV.
Les pistons et cylindres d'origine fabriqués en Allemagne étaient de premier ordre. On pouvait toujours compter sur eux comme étant fabriqués à partir des matériaux appropriés, équipés de segments de piston de qualité supérieure et (surtout) fabriqués de manière cohérente selon les spécifications nécessaires. Lorsque nous avons commencé à construire des moteurs au milieu des années 2000, ils étaient déjà très rares. Ainsi, comme d’autres constructeurs de moteurs à l’époque, nous nous sommes tournés vers les offres de pièces de rechange du Brésil ou de la Chine. Nous avons immédiatement détecté des problèmes avec les deux offres.
Le premier problème, et le plus évident, concernait la hauteur de compression : la dimension utilisée ne plaçait pas le piston au ras du haut des cylindres fournis. Les originaux ont été construits de telle sorte que, au point mort haut (PMH), le piston arrive jusqu'au sommet du cylindre. C'est très important. Voir les images ci-dessous :
Vérifiez l'écart entre le haut du piston et le bord droit sur l'image ci-dessus. On ne comprend pas vraiment pourquoi les pistons du marché secondaire ont été fabriqués de cette façon, mais cela pourrait avoir quelque chose à voir avec la façon dont les blocs moteurs en fonte à l'ancienne étaient généralement refaits à neuf lors de la révision, ce qui nécessitait un emplacement différent de l'axe de poignet afin que les pistons ne le soient pas. sortir du bloc maintenant plus court.
Pour une raison quelconque, tous les fabricants de pistons de rechange à l'époque avaient une hauteur de compression complètement fausse. En fait, à ce jour, certaines sont encore incohérentes dans ce domaine, ainsi que sur d’autres spécifications très importantes. Plus d'informations sur ce sujet ici .
Une hauteur de compression incorrecte crée plusieurs problèmes : Le premier est que le taux de compression (le rapport entre le volume total au-dessus du piston au point mort bas et le volume au-dessus du piston au point mort haut) est quelque peu réduit. Dans le cas du moteur de 2,1 litres (code MV), si la hauteur de compression était inférieure de 1 mm typique, le rapport passe d'un niveau déjà bas de 8,6:1 à un niveau encore plus bas de 8,3:1. Le résultat est une perte de puissance et d’efficacité. Pas bon! Deuxièmement, le piston se retrouve trop éloigné de la culasse au PMH. Tous les moteurs modernes s'appuient dans une certaine mesure sur la proximité du piston avec la culasse pour créer des turbulences à l'intérieur de la chambre de combustion. C'est ce que l'on appelle communément la zone « d'écrasement » du piston vers la culasse. Si l'on utilise des pistons de rechange dès la sortie de la boîte, le « squish » approprié n'est pas garanti, ce qui réduit potentiellement l'efficacité de la chambre de combustion.
Un autre problème avec toutes les options de pistons du marché secondaire est qu'ils sont livrés avec des segments de qualité inégale. Ainsi, non seulement vous vous retrouvez avec un moteur qui tourne mal (ne peut même pas produire 90 CV), mais il y a de fortes chances qu'il consomme de l'huile et ne dure pas très longtemps, en général.
Enfin, l’ajustement entre le piston, le cylindre et les segments sur les échantillons que nous avons mesurés est au mieux incohérent, et au pire carrément faux. Si l’ajustement piston/cylindre est trop lâche, cela peut provoquer un bruit de « claquement de piston ». S'il est trop serré, il peut provoquer un grippage même s'il est légèrement surchauffé. Cela entraîne également des écarts de segment incohérents, trop serrés, et le segment peut se gripper dans le cylindre et casser le haut du piston, trop lâche et vous vous retrouvez avec trop de pression de carter (« soufflage ») et/ou d'huile. consommation. Chacun de ces problèmes entraîne une durée de vie plus courte.
Pour ces raisons, nous avons créé notre propre piston exclusif et personnalisé, fabriqué à partir de zéro. Il s’agissait d’une proposition coûteuse et fastidieuse, mais de loin la meilleure solution. Ce faisant, nous avons pu résoudre tous les problèmes d’un seul coup. Nous disposons de quatre pistons différents fabriqués pour chacune des quatre cylindrées que nous proposons, fabriqués exactement selon les spécifications correctes, à chaque fois. Tous nos pistons personnalisés ont un volume de 48 cm3, mais chacun a une hauteur de compression différente pour la course que nous utilisons pour cette cylindrée du moteur.
Le piston que nous utilisons dans nos moteurs 2200, 2300 et 2450 cm3 a un diamètre de 96 mm et est monté sur des cylindres de conception originale. Le moteur de 2 700 cm3 utilise un alésage de 100,75 mm et utilise un tout nouveau cylindre de conception GoWesty, fabriqué sur mesure aux États-Unis. Tous nos cylindres sont soigneusement alésés et affûtés pour un jeu piston/cylindre parfait, à chaque fois, dans notre système exclusif de plaques de couple qui place le cylindre sous charge pendant l'affûtage pour garantir que le cylindre sera droit une fois installé.
Chaque conception de piston a une hauteur de compression telle que le piston arrive jusqu'au sommet du cylindre, garantissant ainsi que la chambre de combustion peut fonctionner comme elle a été conçue pour cela. Les résultats sont des moteurs très efficaces avec des cylindrées exactes de 2 200,4 cc, 2 300,6 cc, 2 445,3 et 2 693,2. Les taux de compression pour chacun sont respectivement de 8,8:1, 9,0:1, 9,4:1 et 10:1.
Ci-dessus, une photo de notre piston forgé avec un revêtement en céramique sur le dessus et un revêtement antifriction/maintenant le jeu piston-cylindre sur les côtés.
Nous faisons appel à deux sociétés pour fabriquer nos pistons : Silv-O-Lite pour les pistons coulés et JE pour les pistons forgés. Nous avons commencé avec des pistons forgés dans tous nos moteurs, même s'ils étaient excessifs pour les exemples de performances inférieures. À mesure que le volume de moteurs que nous produisions augmentait, nous avons atteint un point où nous pouvions justifier d'avoir nos propres pièces de fonderie et de forgeage exclusives. Pendant ce temps, il a été possible d'affiner davantage une conception de piston allemande déjà excellente en utilisant des alliages de pointe et une forme de « jupe pantoufles » plus moderne. En revanche, la « concurrence » se contente encore de copier le piston de conception original, vieux de plus de 40 ans, et fait un mauvais travail en la matière.
Fait amusant (triste) : le premier lot de pistons coulés que nous avons reçus et utilisés dans nos propres moteurs présentait un taux de défaillance plus élevé que la normale, et nous avons fini par devoir en remplacer environ 10 % sous garantie. Ironiquement, cela n'avait rien à voir avec le passage du forgé au moulage, mais plutôt à un problème avec le revêtement utilisé sur les côtés !
En résumé...
Différents volumes mesurés dans notre atelier d'usinage :
Plat de piston allemand d'origine de 94 mm : 47cc
Plat de piston de 94 mm de fabrication brésilienne : 43 cc
Plat de piston de 95 mm de fabrication chinoise : 48,5 cc
Plat à piston Silv-O-Lite et JE fabriqué en 96 et 100,95 mm : 48,0
Culasse (type 2.1 - oui, le 1.9 était légèrement plus petit) volume de la chambre de combustion : 15 cm3
Volume de jeu piston/culasse, par mm : 6,9 cc à 7,3 cc, selon l'alésage
Sur la base de ces mesures, les éléments suivants ont été calculés :
Moteur allemand d'origine de 2,1 litres :
Piston de 94 mm de fabrication allemande, 427 grammes
Course de vilebrequin de 76 mm
Cylindrée réelle de 2 110 cm3
Bielle de 137 mm
Jeu piston/culasse de 1 mm
Taux de compression de 8,64:1, indice d'octane de 87 OK
Autres moteurs de 2,2 litres construits avec des pistons et des cylindres de rechange bon marché :
Piston de 96 mm de fabrication typiquement chinoise, 425 grammes
Course de vilebrequin de 76 mm
Cylindrée réelle de 2 200,4 cm3
Bielle de 137 mm
jusqu'à 2 mm de jeu piston/culasse
Taux de compression de 8,5:1 : trop faible
Moteurs GoWesty reconstruits :
Moteur GoWesty standard de 2 200 cm3 :
Piston moulé de 96 mm de marque Silv-O-Lite fabriqué aux États-Unis, 376 grammes
Course de vilebrequin de 76 mm - manivelle OEM
Cylindrée réelle de 2 200,4 cm3
Bielle de 137 mm reconstruite
Jeu piston/culasse de 1 mm
Taux de compression de 8,8:1, indice d'octane de 87 OK*
Mise à niveau GoWesty 2300cc :
Piston moulé de 96 mm de marque Silv-O-Lite fabriqué aux États-Unis, 382 grammes
Course de vilebrequin de 79,5 mm - OEM soudé et contrepoids
Cylindrée réelle de 2 300,6 cm3
Bielle de 137 mm reconstruite
Jeu piston/culasse de 1 mm
Taux de compression 9,0:1, indice d'octane 89 OK*
Mise à niveau GoWesty 2450cc :
Piston forgé de 96 mm de marque JE, fabriqué aux États-Unis, 358 grammes
Course de vilebrequin de 84,5 mm - OEM soudé et contrepoids
Cylindrée réelle de 2445,3 cm3
Nouvelle bielle de 137 mm de marque Scat
Jeu piston/culasse de 1 mm
Taux de compression de 9,4:1, indice d'octane de 91 requis*
Mise à niveau GoWesty 2700cc :
Piston forgé de 100,75 mm de marque JE, fabriqué aux États-Unis, 466 grammes
Course de vilebrequin de 84,5 mm - OEM soudé et contrepoids
Cylindrée réelle de 2693,2 cm3
Nouvelle bielle de 137 mm de marque Scat
Jeu piston/culasse de 1 mm
Soupapes d'admission et d'échappement 1 mm plus grandes
Nouveaux culbuteurs au rapport 1,25:1
Orifices d'admission et d'échappement agrandis à la main sur une machine CNC
Taux de compression 10:1, indice d'octane 91 et GW-EFI requis
*Remarque : c'est une bonne idée d'utiliser du carburant à indice d'octane de 91 sur tous les moteurs Vanagon Waterboxer. La différence de prix entre régulier et premium, en pourcentage du prix total, n'a jamais été aussi faible. Nous recommandons le carburant super dans tous nos moteurs.