Sélection et réglage du poussoir hydraulique

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La beauté des poussoirs hydrauliques est qu'ils compensent automatiquement les jeux de soupapes, éliminant ainsi le besoin de réglage de la soupape. Pour un véhicule de série, cette réduction de l'entretien est un avantage certain, et du point de vue de la fabrication, il y avait aussi l'avantage d'un train de soupapes plus simple et moins cher. Bien que le poussoir hydraulique soit plus complexe qu'un simple solide, il a permis aux fabricants de supprimer les dispositions relatives au réglage du train de soupapes. Des bascules en acier estampé monobloc simples et bon marché étaient le résultat inévitable.

Mieux encore, le déplacement du mécanisme hydraulique a facilement absorbé les variations des tolérances de production, simplifiant sans aucun doute le processus de production, éliminant le besoin de régler le jeu des soupapes à l'usine de moteurs et plus tard en service.

La cerise sur le gâteau est que, puisque l'hydraulique s'ajuste automatiquement à zéro jeu, elle offre un silence inégalé, un objectif principal dans la conception des moteurs d'origine. Produits dans les grandes quantités requises, les poussoirs hydrauliques sont devenus un composant relativement peu coûteux, et même aujourd'hui, les poussoirs hydrauliques sont généralement les moins chers disponibles.

Les performances de course totales n'étaient jamais à l'ordre du jour lorsque les poussoirs hydrauliques ont été conçus, cependant, la grande majorité des cames de performance vendues sont incontestablement des moutures hydrauliques. Certains des mêmes attributs qui en ont fait un favori à Detroit sont appréciés par de nombreux passionnés. Étant donné que la plupart des moteurs ont été initialement configurés avec des cames hydrauliques, les cames de performance hydrauliques sont généralement le choix de remplacement le plus rentable. Passer à une mouture solide peut entraîner une augmentation rapide des coûts, nécessitant le plus souvent la mise à niveau vers des culbuteurs réglables et des poussoirs compatibles. Outre le coût, pour les applications à double usage, un fonctionnement plus silencieux et le fait de ne jamais avoir à régler les vannes font de l'hydraulique un choix tentant.

L'hydraulique fonctionne extrêmement bien dans les applications à régime modéré, la gamme des moteurs de rue les plus légèrement modifiés. Cependant, montez l'échelle des performances et du régime, et le mécanisme très hydraulique qui les fait fonctionner si bien dans une application plus douce peut créer des problèmes. Même au plus fort de l'histoire d'amour de Detroit avec le poussoir hydraulique, les constructeurs automobiles ont généralement préféré les cames de poussoir solides dans leurs moteurs hautes performances les plus sérieux. Moteur Hemi de Chrysler (jusqu'en 1970); LT-1, LS-7 ou L-88 de GM ; ou le "HiPo" 289 de Ford, ne sont que quelques exemples dans lesquels les constructeurs automobiles ont renoncé à leur système hydraulique préféré alors que la puissance à haut régime était l'objectif. Pourquoi? Sous les contraintes d'un régime élevé, le piston hydraulique, qui sert à annuler les jeux en fonctionnement normal, peut soit pomper, soit purger. Ce sont deux phénomènes très différents, qui entraînent tous deux une instabilité du train de soupapes et entravent les performances du poussoir hydraulique.

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Tous les poussoirs hydrauliques peuvent absorber une petite partie du profil de levage de la came en cours d'exécution, grâce à une purge de fluide au-delà du piston plongeur du poussoir pendant le cycle de levage. Dans les applications de stock ou de rue légères, l'absorption est probablement négligeable. Des profils de came et des charges de ressort très agressifs dans une application radicale de rue ou de course peuvent solliciter le mécanisme du poussoir hydraulique au point où un certain potentiel de performance est perdu par absorption. Les poussoirs avec des jeux internes et des soupapes serrés suivent le plus précisément le profil de la came.

La deuxième forme de faux mouvement est le problème le plus connu du "pompage" de l'élévateur. Le plongeur du poussoir hydraulique est continuellement sous pression hydraulique du système de lubrification du moteur. Dans des circonstances exigeantes, comme à haut régime, le train de soupapes peut se décharger partiellement. Ce déchargement peut se produire lors de l'apparition du flottement de la soupape, pendant la poussée du ressort, avec le rebond de la soupape à la fermeture, ou lorsque la charge dynamique du ressort sur le train de soupapes est considérablement diminuée tandis que le lobe de la came tourne sur le nez à haut régime. Le piston du poussoir hydraulique s'écarte rapidement chaque fois que la force de l'huile agissant sur le piston hydraulique dépasse la force du train de soupapes sur le piston du poussoir. Cela entraînera une extension temporaire du poussoir, dans un état appelé « gonflage » du poussoir. Le poussoir trop étendu entraînera le maintien de la soupape légèrement hors du siège lorsque l'arbre à cames est sur son cercle de base, ce qui raccroche efficacement les soupapes.

Nos élévateurs de base étaient le Pro Magnum de Comp, une conception anti-pompage. La précharge recommandée pour ces poussoirs est de 0,002 à 0,004 pouce. Le point zéro peut être ressenti en tournant légèrement la tige de poussée tout en tournant lentement le dispositif de réglage, jusqu'au point exact où une légère résistance se fait sentir. C'est zéro. Nous avons défini les bascules selon les spécifications, en donnant la sortie indiquée dans la première ligne du tableau dyno ci-joint (ci-dessus). Nous n'avons trouvé aucune instabilité notable du train de soupapes à 6 200 tr / min.

Le test suivant était avec les élévateurs Pro Magnum réglés avec un cil réel de 0,002 pouce. Avec lash, la puissance semblait erratique, bien que notre meilleure traction ait légèrement augmenté lors de notre test précédent, comme indiqué dans la deuxième rangée du tableau dyno. Pour le gain moyen de 2 ch et 2 lb-pi, nous ne pensons pas que ce réglage en vaille la peine, compte tenu du martèlement supplémentaire que le train de soupapes verra avec le coup de fouet et de l'incohérence observée, tirer pour tirer.

Les cames hydrauliques avec des poussoirs conventionnels s'ajusteront automatiquement sur une large gamme de réglages de précharge de poussoir, bien que pour une utilisation performante, le réglage de la précharge à un niveau minimal soit la recommandation standard. Comp spécifie une précharge idéale de 0,030 pouce +/- 0,010 pouce, soit environ un demi-tour à partir de zéro sur un ajusteur standard. Parfois, nous avons été coupables de courir beaucoup plus, en particulier dans les moteurs avec des soupapes non réglables d'origine. Combien d'énergie cette pratique nous coûte-t-elle ? Nous nous sommes demandé. Nous avons décidé de tester toute la gamme de course du piston, en faisant varier la précharge de seulement 0,010 pouce du bas, jusqu'à tout le chemin, pour voir à quel point cela ferait varier la sortie.

Nous avons conçu cette plate-forme sur un arbre pour mesurer la quantité de déplacement du piston dans un poussoir Comp High Energy pour notre application. Nous avons trouvé 0,195 pouce de déplacement du piston de haut en bas, ce qui est assez large. Trouvera-t-on une différence de puissance en fonction du réglage initial de la précharge ?

Nous avons démonté notre moteur de test et récupéré les poussoirs Pro Magnum pour faire place aux poussoirs haute énergie de remplacement OEM. Un outil de récupération magnétique puissant est pratique pour retirer les poussoirs de leurs alésages.

Le marché secondaire a développé certaines variantes des poussoirs hydrauliques standard. L'une des premières améliorations a été l'introduction de poussoirs anti-pompage. Le concept est aussi simple qu'efficace. Dans un poussoir anti-pompage, le clip de retenue léger à la fin de la course du piston interne du poussoir hydraulique est remplacé par une butée plus lourde et plus positive. Lorsqu'il est utilisé en conjonction avec un train de soupapes réglable, un poussoir anti-pompage peut être réglé de sorte que le piston interne soit au niveau ou près du sommet de sa plage de déplacement lorsque l'arbre à cames est sur son cercle de base. En marche, le poussoir anti-pompage est essentiellement réglé de sorte que le piston soit déjà pompé jusqu'à la butée, éliminant ainsi la possibilité que le piston s'étende davantage. Un train de soupapes réglable est, bien sûr, nécessaire pour utiliser un poussoir anti-pompage comme prévu. Les poussoirs anti-pompage peuvent également inclure des modifications de la soupape ou des dégagements du poussoir pour modifier les caractéristiques de purge, bien que la théorie actuelle soutienne que "plus rigide" est meilleur.

Une autre variante du poussoir hydraulique est ce qu'on appelle les conceptions à durée variable. Il existe plusieurs de ces types de poussoirs hydrauliques sur le marché, tous partageant le principe commun d'augmenter le taux de purge du piston hydraulique du poussoir. L'objectif est de perdre une partie de la portance et de la durée de la came à l'absorption hydraulique, en particulier à bas régime, dans le but d'aider à apprivoiser une grosse came. Essentiellement, la purge du piston hydraulique est dictée par la zone de dégagement disponible pour que l'huile derrière le piston du poussoir puisse s'échapper, et le temps de cycle. La théorie soutient que puisque la zone ouverte à la purge est constante, la quantité de purge variera en fonction du temps de cycle écoulé. À bas régime, le temps de cycle est plus long, ce qui permet une purge plus importante, tandis qu'à régime plus élevé, le temps de cycle est plus court, ce qui donne moins de temps à l'huile pour s'échapper et confère ainsi une plus grande partie du profil de levage d'une came au train de soupapes. Les critiques soutiennent, cependant, que les poussoirs à saignement rapide n'atteindront jamais le potentiel de levage et de durée de la came.

À quel moment l'instabilité d'un poussoir hydraulique peut-elle commencer à entraver les performances ? La réponse, malheureusement, est très spécifique à la combinaison. Le poids et la géométrie du train de soupapes, la déflexion de la tige de poussée, le réglage de la précharge, la charge du ressort, la douceur et l'intensité du profil de la came sont quelques-uns des facteurs autres que le régime qui peuvent perturber la capacité d'un poussoir hydraulique à maintenir le contrôle des soupapes. Il a été rapporté que même la viscosité et la température de l'huile font une différence. Bien qu'il y ait trop de variables pour identifier avec précision la capacité de régime d'un arbre à cames de poussoir hydraulique, une longue expérience dans l'utilisation des cames hydrauliques peut suggérer des lignes directrices de base. Selon la combinaison arbre à cames/soupapes/ressort, on peut s'attendre à ce que les poussoirs hydrauliques standard fonctionnent efficacement quelque part dans la plage de 5 500 à 6 000 tr/min. En règle générale, les poussoirs anti-pompage peuvent augmenter le potentiel de régime de 500 à 1 000 tr/min. Certes, certaines ont largement dépassé ces chiffres, tandis que d'autres combinaisons rencontrent des problèmes à des niveaux encore plus conservateurs.

Nous voulions tester certains des poussoirs hydrauliques couramment disponibles et voir par nous-mêmes quels effets ils auraient dans un moteur de performance. Nous avons également vu des gars avec des trains de soupapes d'origine s'inquiéter d'obtenir le réglage de précharge de poussoir recommandé, un vrai problème si la configuration non réglable ne parvient pas à atterrir sur la précharge recommandée de 0,020 à 0,030 pouce. Quelle différence aurions-nous à ressentir différentes quantités de précharge en utilisant des poussoirs hydrauliques de type remplacement de stock ? Certains des poussoirs hydrauliques spéciaux présenteraient-ils des avantages dans un moteur de rue typique à 6 000 tr / min? Lisez la suite pour en savoir plus sur ce que nous avons trouvé lors du test dynamique de notre gros bloc Mopar.

Nous voulions faire fonctionner le poussoir sur toute la plage de course du piston, en commençant près du bas et en remontant. Pour aider à compenser l'extension excessive du dispositif de réglage de la bascule lors de l'enfoncement profond du piston du poussoir, nous avons utilisé des capuchons de cils pour compenser une partie de la distance.

Notre réglage principal avec les poussoirs à haute énergie était avec le piston ajusté jusqu'à 0,010 pouce à partir du fond complet. Avec le piston pratiquement complètement abaissé, il n'y a plus de place pour l'absorption ou la perte de mouvement de la came par le piston hydraulique repoussant pendant le cycle de levage. Nous avons constaté que la puissance était en hausse par rapport à notre test précédent, mais la capacité de régime était en baisse par rapport aux Pro Magnums. Le moteur est devenu malheureux à plus de 6 000 tr / min, moment auquel nous avons limité les tractions. Vraiment, avec le piston presque complètement enfoncé, il y a peu d'huile précieuse entre la valve délicate à la base du piston intérieur et le bas du corps du poussoir. Nous avons entendu des constructeurs de moteurs avertir que ce réglage peut endommager les poussoirs.

À partir de notre réglage initial de 0,010 pouce du bas, nous avons progressé par incréments de 0,050 pouce, ce qui équivaut à des précharges de 0,150, 0,100 et 0,050 pouce, avec les résultats dans les lignes quatre, cinq et six de la table dyno, respectivement. À une précharge de 0,150 pouce, la puissance était en baisse par rapport au test précédent à presque tout le fond, et nous avons dû baisser le régime maximal du test à 5 900, en raison de l'instabilité audible du train de soupapes du moteur. À une précharge de 0,100 pouce, le moteur était très mécontent, nous donnant les chiffres les plus bas du test et refusant de tourner au-delà de 5 800 tr / min avec un raté flottant. À une précharge de 0,050 pouce, les choses ont commencé à s'améliorer. Nous avons ensuite réglé la précharge à 0,025 pouce, essentiellement le niveau recommandé, et avons constaté que le moteur se tournerait à nouveau vers notre ligne rouge de test prédéterminée de 6 200 tr / min; la puissance a augmenté sensiblement (table dyno, rangée sept). Pour notre test final, les élévateurs High Energy ont été réglés sur zéro coup. Bien que cette conception de poussoir ne soit pas destinée à fonctionner à zéro en raison de la possibilité d'une défaillance du clip de retenue, nous avons trouvé la meilleure puissance du jour (table dyno, rangée huit).

Notre dernier test a été avec les élévateurs Comp Hi-Tech, une conception dédiée à haut saignement. Le Hi-Tech est un élévateur à usage spécial principalement conçu pour augmenter le vide et la réponse de l'accélérateur avec des cames hydrauliques extrêmement grandes ou dans des applications de course dans lesquelles des cames hydrauliques sont nécessaires et où des règles de vide sont en place. Ils ne sont pas recommandés pour une utilisation prolongée dans la rue. Les technologies de pointe utilisent une purge rapide du piston pour absorber la durée et soulever à bas régime.

La précharge recommandée avec les poussoirs Hi-Tech est de 1⁄4-3⁄4 de tour après zéro jeu, similaire à un poussoir hydraulique standard. Nous avons immédiatement constaté que les Hi-Techs avaient tenu leur promesse. Le vide au ralenti est passé de 7,2 in-hg à près de 9 in-hg, un changement assez spectaculaire. La qualité au ralenti était nettement meilleure. Les tirages de puissance ont révélé une sortie similaire à celle des Pro Magnums, comme indiqué à la ligne neuf du tableau dyno.

Ce qui sépare un poussoir hydraulique d'un poussoir plat solide conventionnel est l'ajout d'un piston interne à commande hydraulique dans le corps du poussoir. Avec le train de soupapes installé (ou ajusté), la tige de poussée comprime le piston dans sa plage de déplacement. La distance à laquelle le piston du poussoir a été déplacé à son réglage de base est appelée la précharge du poussoir. La pression d'huile entre dans le poussoir par un orifice dans le corps du poussoir et s'écoule à travers un autre orifice dans le corps creux du piston du poussoir. Un clapet anti-retour unidirectionnel au bas du piston permet à l'huile de remplir la cavité en dessous jusqu'à ce que tout le jeu disparaisse, effectuant l'auto-ajustement hydraulique à zéro jeu.

Lorsque la came tourne dans le cycle de levage, le clapet anti-retour à la base du piston se ferme sous la pression exercée par le ressort de soupape, empêchant l'huile d'être expulsée lorsque la soupape s'ouvre. Au sommet du piston de certains poussoirs hydrauliques se trouve une soupape ou une plaque de dosage, qui fournit de l'huile aux tiges de poussée pour le graissage du train de soupapes.

Note de l'éditeur : Cette histoire a été initialement publiée dans le numéro d'été 2014 du magazine Engine Masters.

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