[TUTO] Balancier à doubles pastilles guide pour SR20DE(T)

Dans cet article, je vous montre comment fiabiliser le montage du balancier d’arbres à cames sur SR20DE(T).

Articles relatifs à celui-ci pour avoir des informations complémentaires :

Avant de rentrer dans le vif du sujet, quelques explications sur la conception de la partie commande de soupapes sur les culasses de SR20DE(T).
Voilà le montage simplifié avec les éléments problématiques. De bas en haut :
Ressorts de soupapes – Coupelles – Pastilles de calage (dans les coupelles) – Balancier – Poussoir hydraulique (au fond). Il manque juste les rondelles sièges de ressorts de soupapes (sous les ressorts).

Culasse 16 soupapes, 8 admission, 8 échappement, mais seulement 8 poussoirs hydraulique au total, donc 4 admission et 4 échappement = 1 poussoir pour 2 soupapes. Sur cette photo on peut clairement se rendre compte que le balancier est « flottant », il n’est fixé nul part et ne fait qu’être coincé entre les pastilles, le poussoir et l’arbre à cames (non présent sur la photo mais il est au dessus du balancier normalement). Donc si il n’est pas calé correctement, soit il sautera, soit il cassera, voir les deux !

Première chose importante et cause de problèmes : le calage des soupapes.
Il se fait grâce aux pastilles qui sont de différentes épaisseurs. Le but étant d’avoir un contact entre la came et le balancier bien parallèle pour que ce contact se fasse sur toute la largeur de la came et du balancier. Le poussoir hydraulique ne sert qu’à plaquer le balancier contre la came d’arbre à cames, il ne joue en rien sur le calage entre les soupapes. Plus d’infos sur les poussoirs hydrauliques de SR20 dans cet article.

Le calage aux soupapes se fait grâce aux pastilles. Une pastille lisse d’un côté (ici à gauche) qui existe dans différentes épaisseurs et une pastille guide (à droite) qui a une épaisseur unique (3mm) mais qui permet un maintient latéral du balancier, avec un peu de jeu pour que tout puisse bouger sans sur-contraintes.

Voilà la procédure NISSAN présentée dans la RTA, page EM-46/47. Le balancier est appelé « culbuteur » et la pastille lisse « cale ».

Et ici les différentes épaisseurs de pastilles lisses disponibles, page EM-75.

L’outil NISSAN #KV10115700 pour mesurer les hauteurs de soupapes est introuvable, des équivalents existent, mais s’en fabriquer un sois-même reste le plus abordable et pas si compliqué à fabriquer.

Il faut récupérer le corps d’un poussoir hydraulique, plus d’infos sur le démontage d’un poussoir sur cet article.

Insérer un axe dedans et le coller, éviter la soudure pour ne pas déformer le corps du poussoir.

Ensuite il faut une pièce pour fixer le comparateur, plusieurs moyens de le faire, j’ai profité de mon imprimante 3D pour réaliser cette pièce.

L’outil assemblé. Pour le comparateur, une précision de 0,01mm est suffisante. C’est un exemple de conception, il y a d’autres possibilités.

Pour éliminer le jeu du poussoir, mettre un peu d’huile moteur sur le tour du poussoir à chaque changement de logement de poussoir pour éliminer le jeu radial. Ça permet de gagner en précision dans la mesure (j’ai constaté des écarts à chaque fois qu’il n’y avait pas d’huile).

Puis il suffit de comparer la hauteur des 2 soupapes. Sans pastilles pour commencer pour connaitre l’écart à corriger avec les pastilles, puis une fois que les pastilles sont rectifiées à la bonne hauteur il faut s’approcher au maximum du parallèle (même hauteur).

Ici j’ai un peu moins de 0,01mm de décalage, sachant que la RTA préconise maximum 0,025mm d’écart entre 2 soupapes, arriver à 0,01mm de précision vu la procédure de mesure est très bien.

Pour la mesure des pastilles, j’ai utilisé ce support de comparateur.

Sauf dans le cas d’un remontage d’une culasse tel qu’elle a été démontée, je déconseilles de réutiliser des pastilles d’occasion à cause de l’usure côté balancier. En mesurant l’épaisseur de pastilles d’occasion, j’ai constaté ~0.02mm de décalage sur cette surface, comme décris sur le petit schéma.

Venons en au problème(s) que l’on peut rencontrer avec cette conception de culasse. Avec le montage d’origine, il peut arriver que la pastille lisse (ici à gauche) sorte de son logement. Les conséquences qui suivent peuvent varier de « pas grand chose » avec beaucoup de chance, à « catastrophique » avec un contact soupape/piston, ressort cassé, balancier cassé, et j’en passe…

Voilà un exemple que j’ai eu sur une culasse, des balanciers ont cassé ! Le moteur tournait que sur 3 cylindres, le premier avait les 2 balanciers manquants, cassés donc aucune soupapes à s’ouvrir.

Un morceau de balancier a volé dans la culasse et fait un trou dans la paroi extérieure.

Et ici on voit des marques causées par d’autres morceaux de balanciers. Autrement par chance il n’y a pas eu plus de dommages constatés sur le reste du moteur.

Plusieurs raisons à ce que ces pastilles lisses sautent :

– Culasse démontée, les pièces n’ont pas été repérées (soupapes, pastilles, balanciers) et remontées à leur emplacement d’origine (c’est le cas de l’exemple de casse présenté au dessus).
– Sièges de soupapes rectifiés, soupapes changées, sans avoir fait un contrôle du calage des soupapes et fait le « niveau » du balancier.
– Arbres à cames agressifs installés, ressorts d’origine, usage du haut régime/rupteur excessif.
– Poussoir hydraulique défectueux, pression d’huile faible ne permettant pas aux poussoirs de fonctionner correctement, le balancier n’est donc pas bien plaqué contre la came et saute.

Alors oui il y a bien des « rocker arm stoppers » (pour « retenir » les balanciers mais ça ne fait que déplacer le problème puisqu’ils restent en place mais cassent quand même) […]

[…] oui il y a bien des balanciers renforcés de marque NAPREC […]

[…] ou ALPHA OMEGA RACING mais ça ne fait que masquer/dévier de la vraie source des problèmes.

J’en viens au sujet réel de cet article, le montage à double pastilles guide. Cette modification est assez connue sur les SR20DE(T), qui consiste à avoir 2 pastilles guide au lieu d’une seule sous le balancier d’arbre à cames. Ce montage permet uniquement de fiabiliser le montage pour les hauts régimes avec des arbres à cames agressifs. Un mauvais remontage des pièces ou mauvais calage des soupapes aura les mêmes conséquences avec ou sans ce montage.
Démonstration en image ci-dessous, montage d’origine à gauche, et modifié à doubles pastilles guide à droite.

Le balancier sans modifications ne permet pas de mettre une pastille guide à gauche comme à droite.

Balancier d’origine à gauche, modifié à droite, on peut constater que le modifié a été usiné sur le côté pour passer dans la fente de la pastille guide.

Idem du côté intérieur, origine en haut, modifié en bas.

Après modification, les portées des pastilles sont alignées avec les portées du balancier pour maximiser le contact entre les pièces. Le côté modifié a été rectifié en respectant des cotes correspondant au côté déjà rectifié d’origine pour avoir un jeu de fonctionnement identique.

Balancier d’origine à gauche, modifié à droite. Celui d’origine a une légère marque d’usinage sur le côté guidé (droite), et on voit bien que sur le balancier modifié les 2 côtés sont usinés.

Pour la modification des balanciers ça se complique, le mieux est de voir avec un usineur qui sera outillé pour ce genre de modification. Pour ma part j’ai imprimé des pièces pour me faire un gabarit en réutilisant une tête de poussoir hydraulique […]

[…] pour me permettre de brider le balancier sur une micro fraiseuse (PROXXON MF70).

Avec une petite fraise pierre j’ai tranquillement grignoté les côtés des balanciers. Il faut tourner très vite et avec un outillage particulier car la matière des balanciers est très dure.

Maintenant il faut acheter 16 pastilles guides NISSAN #13218-53J00 et les rectifier ou alors acheter les pastilles TOMEI avec différentes épaisseurs disponibles.

Dans mon cas j’ai pris des pastilles NISSAN, donc je me suis fait une petite rectifieuse avec ma micro fraiseuse PROXXON MF70.

Un exemple de rectification juste en effleurant la pastille (celle montée sur l’aimant), comparé à une qui n’a pas été touchée (à côté de l’écrou).

Une fois que les pastilles sont rectifiées, tout repérer pour ne pas se tromper au montage.

Les pastilles en place sur la culasse.

Le montage final à double pastilles guide !
Une question surgit : Pourquoi NISSAN n’a pas jugé utile de faire ce montage d’origine ? Plusieurs raisons possibles, déjà le coût, la fabrication de plusieurs épaisseurs de pastilles guide est plus cher que les pastilles lisses. Double usinage des balanciers, un peu plus long, donc plus cher. Et peut-être tout simplement qu’ils n’ont pas jugé nécessaire de faire ce montage pour un SR20 d’origine, ce qui est effectivement vrai puisque c’est rare d’avoir des problèmes à ce niveau sur un SR20 d’origine entretenu sans usage abusif ou mauvais remontage.

Et pour ceux qui se demanderaient comment est le jeu final du montage avec double pastilles guide, le voilà en vidéo :

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