Préparation moteur 650cc

Ca fait plusieurs années que ça me titille, en voyant du bord de piste les vieux tromblons d'avant 1970 s'arsouiller en championnat "vintage", de préparer une moto pour rouler un peu avec eux...

Mon pote Yohann, que pas mal ici connaissent, en a marre de mettre des ronds dans la prépas de son moteur de R100 : il roule sur piste depuis plusieurs années avec un moteur strictement d'origine. Cette année, il ne voulait même pas faire de courses en "vitesse motos anciennes", n'ayant pas assez de puissance pour suivre la cadence. Je lui ai proposé un deal malhonnête : on transforme sa moto en R60/5 (pas très compliqué en partant d'une R100 de 76...), on monte dedans un moteur préparé de 650cc (le maximum autorisé dans le championnat "Vintage"), et on fait chacun une ou deux courses avec. Banco.

L'idée de base est trouvée, la modification de la partie cycle se résume à éplucher le règlement, et à vintagifier ce qui est trop "new age". Ainsi, le pneu arrière passe en 110 au lieu de 130 de large. On a le droit à deux disques de frein avant, les ATE datant de 1973 on va pousser le vice à monter des AP Lookeed de la bonne époque, ce qui sera plus efficace. C'est tout.

Pour le moteur, l'idée est d'utiliser un kit pistons/cylindres que j'ai récupéré il y a plusieurs années, mais jamais utilisé : c'est du 750 prévu pour un alésage course de 82x70.6mm, avec longueur de bielle d'origine (135mm).
Il faut trouver un moyen de baisser la cylindrée, ce qui va être fait en utilisant un vilebrequin de R65, d'une course de 61.5mm au lieu de 70.6. Avec des pistons de 82mm de diamètre, on tombe à ... 649cc. Impeccable !
Par contre, les cylindres sont trop maintenant trop longs de 4.95mm. pour remédier à ça, deux solutions :
- 1: soit on raccourcit les cylindres
- 2: soit on utilise des bielles plus longues

La solution 1 semble la plus évidente, elle comporte néanmoins un sacré problème : l'angle que forme les colonnettes avec le cylindre est immuable. Si on enlève la matière à l'arrière du cylindre, les colonnettes ne tombent plus en face des trous dans le carter moteur. Si on enlève la matière côté joint de culasse, les colonnettes ne sont plus en face des trous dans le joint de culasse et de la culasse... Une solution batarde consiste à retirer un peu de chaque côté, à tordre un peu les colonnettes, et à limer un peu le joint de culasse et la culasse. Déjà fait, ça ne me plaît pas.

La solution 2 tombe à pique : j'avais fait réaliser, il y a presque 10 ans, des bielles +5mm sur un fameux site chinois, pour pouvoir utiliser tout un haut-moteur de /7 avec un vilebrequin de R65. C'est le moment de ressortir du placard ces bielles en 140mm de long.

Après ça, les culasses...
Mais ce sera plus tard, faut que je bosse un peu, quand même !

Intéressant ca : arrête de bosser !!! 

Tu as d'autres pistes pour la partie cycle ?

pffff, ces jeunes qui limaient les transferts de leur mobylette dans la cave du HLM ont vraiment mal vieillis
Que va donner la jeunesse qui débride actuellement sa trottinette Xiaomi ?

J'adore.
Y'a plus qu'à limer les culbuteurs et gonfler la bougie.

Je t'adore, Gaël, à lire tes explications pour préparer un moteur, on a l'impression que c'est tout fastoche ... et pis quand on sort les zoutils, ben là, on voit qu'ils faut un peu (beaucoup) de pratique et de jus de cervelle 
En tout cas, je vais suivre ça avec un grand plaisir 

Salut Gaël 
Je me suis toujours demandé le pourquoi cette catégorie 650cc ?
Les cylindrées conventionnelles ; 250, 350, 500, 500, 1000 au moins c'était "raccord" avec les courses d'anciennes.
Je vais suivre ton projet en parallèle du miens 

Passionnant, je serai un suiveur assidu! Bon courage Gaël!

goeland_ a écrit:Intéressant ca : arrête de bosser !!! 

Tu as d'autres pistes pour la partie cycle ?

J'aimerai bien, des fois, pour ce genre de projet. Mais mine de rien, la pression de la clientèle est quand même forte.  

Pour la partie cycle, pour le moment on va en rester là : la moto ne m'appartient pas. Si jamais le moteur se montre efficace et fiable, j'ai un projet de cadre sur mesure hyper léger. Mais ça ne sera pas pour tout de suite.

popov1100 a écrit:pffff, ces jeunes qui limaient les transferts de leur mobylette dans la cave du HLM ont vraiment mal vieillis
Que va donner la jeunesse qui débride actuellement sa trottinette Xiaomi ?

C'est vrai que je suis curieux aussi...

Flatten a écrit:J'adore.
Y'a plus qu'à limer les culbuteurs et gonfler la bougie.

Tu me passes la pompe ?

Seven a écrit:Je t'adore, Gaël, à lire tes explications pour préparer un moteur, on a l'impression que c'est tout fastoche ... et pis quand on sort les zoutils, ben là, on voit qu'ils faut un peu (beaucoup) de pratique et de jus de cervelle 
En tout cas, je vais suivre ça avec un grand plaisir 

Faut surtout un gros stock de pièces détachées, et se surprendre à y penser tout le temps. Ce qui a long terme n'est peut-être pas bon pour la santé mentale ?

ffrd a écrit:Salut Gaël 
Je me suis toujours demandé le pourquoi cette catégorie 650cc ?
Les cylindrées conventionnelles ; 250, 350, 500, 500, 1000 au moins c'était "raccord" avec les courses d'anciennes.
Je vais suivre ton projet en parallèle du miens 

Salut François. A vrai dire, moi aussi je me suis posé la question. Je pense que c'était à l'origine pour attirer des motos de type BSA ou Matchless, qui avaient quelques modèles en cylindrée 650. Ce n'est pas très historique compétitivement parlant, par contre...

marc D a écrit:Passionnant, je serai un suiveur assidu! Bon courage Gaël!

Merci Marc !

Pour vous faire patienter concernant la suite, voici quelques photos pour illustrer (chichement) les travaux.
Les pistons sont de marque Arias, fabricant californien très orienté sur le sur-mesure. Pour les intéressés, c'est distribué en Europe par les belges Greenspeed, qui maîtrisent très bien leur sujet. De quel modèle sont-ils la copie, par contre ? Ils étaient monté sur un moteur de side-car de piste préparé il y a longtemps par Jim Cray. Ils ont trois segments, et sont relativement lourds (plus de 450g, de mémoire).

Vous pouvez voir qu'il n'y a pas de clips, l'axe est retenu par deux pions en alu eux-mêmes maintenus par le segment racleur (!). Ce n'est pas la premère fois que je vois ça, je possède une paire de pistons Venolia d'un kit 1043cc qui a également ce système de blocage d'axe.

Ils semblent avoir pas mal d'heure de vol, le jeu piston-cylindre est copieux, mais pour se donner une idée du potentiel du montage, ça ira bien. Si ça fonctionne bien, j'en ferai refaire des jeux neufs.








Et une petite image des bielles racing longues.


La suite au prochain épisode...

Encore un chantier qui sort des sentiers battus.
Ca va être un régal à suivre.

la calotte des Arias est "gonflée" 

Il y aussi JE pistons pour ... les pistons mais je ne sais ni si ils ont des modèles BM ni si il y a un importateur en Europe (ils font sur sur mesure cependant). Mais ca marchait bien sur les TL 

La suite...

Concernant les culasses, je pensais initialement monter une paire de culasses de R75 ou R80, en soupapes 42/38. J'ai donc fait un montage à blanc pour relever le volume de la chambre de combustion, histoire de voir où ça nous emmenait en terme de taux de compression. Malgré les pistons bombés, je trouve une valeur autour de 40cc, ce qui me fait en gros 9:1 de taux de compression. Ca irait pour faire du tourisme, mais une fois monté un arbre à cames bien méchant avec un fort croisement, je sais d'expérience qu'au compressiomètre il n'en restera plus que 6 ou 7... Même en rabotant la culasse à mort (avec un alésage de 82mm, chaque millimètre raboté fait gagner en gros 5cc), je n'arriverai pas à trouver de valeur acceptable.
Je fouille un peu dans le stock, et trouve une paire de culasses de R65. Problème, la chambre a été reprise pour une raison inconnue, et le pourtour mesure 97mm. Pour des pistons de 82, c'est pas terrible... Après une reprise au tour, (il a fallu retirer 1,5mm sur le plan de joint de culasse, et réusiner la pente de la chambre pour qu'elle soit parallèle à celle du piston), je refais mon montage à blanc... 26cc, soit 13,5:1. Ah, on commence à causer. Pour le coup, c'est un peu trop. En calant l'embase du cylindre, je trouve un équilibre pas mal à 11,8:1.
Bon, on va partir sur cette paire de culasses, c'est décidé !
Pour calculer la taille du conduit d'admission nécessaire, je sais que les gaz doivent circuler dedans entre 110 et 120m/s à régime maximal. Sachant que j'ai une cylindrée unitaire de 325cc, que j'envisage un régime maxi de 9500trs, il me faut une section de conduit entre 858mm2 et 935cm2 pour que les gaz d'admission circulent à 120 à 110m/s. Converti en diamètre de conduit, on trouve 33.8 à 35.3mm de diamètre de conduit.
Le diamètre du conduit des culasses fait déjà à peu près cette taille, il y a juste l'entrée qui est un peu plus grande (36mm) pour le venturi. C'est pas mal. Je reprends juste les conduits pour ébavurer un peu le bazar et enlever deux trois bosses à droite à gauche.
Maintenant, la taille de la soupape d'admission. En général, la levée de soupape d'un arbre à cames racing est comprise entre 11 et 12mm. Il faut donc que la section de passage annulaire entre la soupape et son siège soit à peu près équivalente à celle du conduit. Re-calcul : la portée de siège et de sa soupape est de 45°, le diamètre intérieur de la portée de siège est de 34mm, et la levée de 11mm. La section est de 830mm2.
Bon, on n'est pas à 935mm2, ni même à 857... ! Il faut des soupapes d'admission plus grandes.
En même temps, les soupapes racing en grande taille de R65..., ben ça n'existe pas. Les soupapes des modèles R45/65, et R50 R60 sont différentes des tous les autres modèles : outre leur petit diamètre, elles sont plus longues de quelques millimètres (100mm au lieu de 98.6mm), il n'est donc pas possible de les remplacer par leur homologues des R75 R80 R100... (bon, avec le recul, j'aurai pu utiliser des soupapes de 42mm de R75, je pense que ce serait passé. Mais pas sûr. J'aurai aussi pu utiliser des soupapes d'admission de 40mm des dernières versions de R65. Mais j'aime me compliquer la vie...)
Après quelques recherches sur realOem et en feuilletant des catalogues de pièces détachées, je me rends compte que BMW a déjà produit des soupapes qui ressemblent fort à ce que je recherche, elles sont montées sur les 316i E30 des années 90... Soupape admission en 42mm, tige de 7mm, longueur 102mm. Cerise sur le gâteau, ça se trouve pour 8€ chez Bilstein...  Et je refais mon petit calcul avec 38mm de diamètre intérieur de siège de soupape d'admission (42-2x2mm de portée au rayon soit 4mm), et je trouve 927mm2. Bingo. Allez hop, remplacement des sièges de soupapes et usinage du diamètre intérieur du siège pour tendre vers 38mm.
Pour l'échappement, je monte des soupapes de 36mm, au catalogue BMW sur les R65 à partir de 1981.

Maintenant, quel arbre à cames ?
J'ai au moins 5 ou 6 versions d'arbres à cames racing, entre ceux que j'ai fait faire par Hémery, ceux du commerce fabriqués par Schleicher. Les uns après les autres, je les balance dans le bloc pour vérifier les distances piston-soupapes. Et aucun ne permet le passage des soupapes. Les culasses de R65 (comme celles de R50 et R60) ont une chambre beaucoup moins profonde que les R75 et +. Les soupapes sont très avancées dans leur guide, donc à pleine ouverture elles sont très proches du piston. Un seul des arbres me permet de presque faire faire un tour au moteur manuellement, mais ça touche, je le sens. Le problème se situe à l'admission surtout, mais à l'échappement c'est pas idéal non plus, j'ai 1/2mm de jeu. Je dépose mes soupapes, et je sors mon jeu de fraises à sièges de soupapes... Le but est d'enfoncer la soupape d'admission d'un millimètre sur son siège, sans pour autant l'enterrer, c'est-à-dire qu'il faut lui dégager de l'espace dans la chambre de combustion pour que les gaz puissent bien circuler. Pareil sur l'échappement, mais un peu moins. Après pas mal de temps de taf, c'est OK. Par contre, comme j'ai augmenté le volume de la chambre, il faut que je recommence mes mesures de volume de chambre, et que je diminue le calage à l'embase des cylindres...

Une petite photo des culasses après tout ça...




Ensuite, il faut tarer les ressorts de soupape. C'est pas le tout de vouloir prendre 9500trs, mais il faut ramener sur leur siège à temps, à ce régime...
Je fais un mix entre double ressorts à l'échappement (les soupapes sont un peu plus lourdes), et simple ressort précontraint à l'admission. En gros, j'ai 95kg à l'échappement et 90kg à l'admission, à pleine levée. Sur les gros 1070cc de piste qui prennent moins de régime, mais avec des soupapes beaucoup plus lourdes, ce sont des valeurs qui fonctionnent... On verra ! Les culbuteurs sont montés sur butées à billes pour limiter les frottements.

Je redépose tout le moteur en pièces détachées, j'agrandis les passages d'huile dans le vilo (6mm au lieu de 5), j'appaire au plus juste les coussinets de palier, les rondelles de calage latéral de vilebrequin. Les bielles sont équilibrées au 1/10e de grammes, comme les pistons. Une pompe à huile racing est montée, (moins de débit, pour ne pas émulsionner à haut-régime, et éviter la cavitation) le ressort du clapet de décharge est retaré pour augmenter la pression de graissage.

Et je réassemble le tout.

Mon pote Yohann est passé chercher le bloc le 2 janvier, le premier démarrage est prévu pour bientôt !

Euh hum hum, si tu diminues ton joint d'embase tu remontes le piston et tu retrouves un problème de distance piston / soupape, non?

En tout cas ça fait rêver toute cette sorcellerie mécanique.

Flatten a écrit:Euh hum hum, si tu diminues ton joint d'embase tu remontes le piston et tu retrouves un problème de distance piston / soupape, non?

En tout cas ça fait rêver toute cette sorcellerie mécanique.

T'inquiète, tout est sous contrôle.
Le tout a été de refaire un calcul pour trouver le bon compromis entre le RV (rapport volumétrique) et la distance piston/soupape.

pockaman a écrit:
..., il me faut une section de conduit entre 858cm2 et 935cm2 pour que les gaz d'admission circulent à 120 à 110m/s.
... Re-calcul : la portée de siège et de sa soupape est de 45°, le diamètre intérieur de la portée de siège est de 34mm, et la levée de 11mm. La section est de 830cm2.

C'est plutôt des mm² sinon ça ferai des gros tuyaux  .
Chapeau pour cette prépa que je suis avec intérêt 

pockaman a écrit:Pour vous faire patienter concernant la suite, voici quelques photos pour illustrer (chichement) les travaux.
Les pistons sont de marque Arias, fabricant californien très orienté sur le sur-mesure. Pour les intéressés, c'est distribué en Europe par les belges Greenspeed, qui maîtrisent très bien leur sujet. De quel modèle sont-ils la copie, par contre ? Ils étaient monté sur un moteur de side-car de piste préparé il y a longtemps par Jim Cray. Ils ont trois segments, et sont relativement lourds (plus de 450g, de mémoire).

Vous pouvez voir qu'il n'y a pas de clips, l'axe est retenu par deux pions en alu eux-mêmes maintenus par le segment racleur (!). Ce n'est pas la premère fois que je vois ça, je possède une paire de pistons Venolia d'un kit 1043cc qui a également ce système de blocage d'axe.

Ils semblent avoir pas mal d'heure de vol, le jeu piston-cylindre est copieux, mais pour se donner une idée du potentiel du montage, ça ira bien. Si ça fonctionne bien, j'en ferai refaire des jeux neufs.








Et une petite image des bielles racing longues.


La suite au prochain épisode...

salut Gaël 
Ce sont les mêmes que ceux la ?

Flat42 a écrit:

pockaman a écrit:
..., il me faut une section de conduit entre 858cm2 et 935cm2 pour que les gaz d'admission circulent à 120 à 110m/s.
... Re-calcul : la portée de siège et de sa soupape est de 45°, le diamètre intérieur de la portée de siège est de 34mm, et la levée de 11mm. La section est de 830cm2.

C'est plutôt des mm² sinon ça ferai des gros tuyaux  .
Chapeau pour cette prépa que je suis avec intérêt 

'ffectivement ! Je corrige 

valérian a écrit:salut Gaël 
Ce sont les mêmes que ceux la ?

Salut François, non, ceux que tu montres et que tu m'avais acheté sont des pistons de r100 haute compression que je fais faire spécialement pour remplacer sans aucune modification les pistons de r100 nikasyl. Plug ans play, loin du bordel que j'ai fait sur le 650 ! 
Les pistons que tu montres, avec l'arbre à cames étudié pour et un bon échappement, c'est 80ch facile 

Petite anecdote :
Sur la première Transalp 600 (87/88) Honda avait fait un moteur de 50cv.
Ensuite (89/90) une norme a changée et Honda ne peut plus mettre le joint de culasse épais (à l'amiante je pense) et met un joint fin.
Résultat : + 5cv (réels au banc) = 55cv.
C'est le modèle que j'ai eu 
En 1991 et tous les modèles qui suivent, Honda modifie les fonderies pour réduire le taux de compression avec toujours le joint de culasse fin = retour à 50cv.

Wahou. Je m'inscris pour suivre.... C'est toujours bon des leçons :)

Gael , pour l'alignement des colonnettes qui nous fait chier depuis longtemps j'ai changé de méthode sur mon dernier moteur (où j'ai été obligé d'enlever 17 par le bas ). Je dépose les colonnettes , je fraise l'alésage coté extérieure pour avoir le bon alignement et je compense le manque à l'opposé avec de l'araldite métal .

pockaman a écrit:

valérian a écrit:salut Gaël 
Ce sont les mêmes que ceux la ?

Salut François, non, ceux que tu montres et que tu m'avais acheté sont des pistons de r100 haute compression que je fais faire spécialement pour remplacer sans aucune modification les pistons de r100 nikasyl. Plug ans play, loin du bordel que j'ai fait sur le 650 ! 
Les pistons que tu montres, avec l'arbre à cames étudié pour et un bon échappement, c'est 80ch facile 

Ok !
Elle va bientôt démarrer …

pockaman a écrit:

valérian a écrit:salut Gaël 
Ce sont les mêmes que ceux la ?

Salut François, non, ceux que tu montres et que tu m'avais acheté sont des pistons de r100 haute compression que je fais faire spécialement pour remplacer sans aucune modification les pistons de r100 nikasyl. Plug ans play, loin du bordel que j'ai fait sur le 650 ! 
Les pistons que tu montres, avec l'arbre à cames étudié pour et un bon échappement, c'est 80ch facile 

Ok !
Elle va bientôt démarrer …