Culasse fendue

[patpotez]

Bonjour à tous,
je lance ce fil de discussion suite à un incident qui m'est arrivé il y a quelques semaines.

- La panne :
le potez 4E20 ronronne toutes aiguilles dans le vert à 2500 trs au FL35 depuis plus d'une heure, lorsqu'il secoue soudain la cellule de violentes vibrations. Le seul régime supportable est tout réduit; la providence me présente une parcelle agricole de 500m aux abords dégagés. Contacts coupés, une glissade pour ajuster la pente, et le sicile se pose sans problème.

- Sous le capot :
La bougie supérieure du cylindre avant droit gît au bout de son fil HT, pas d’autre dégât apparent, je m’attendais à pire. Le trou ne comporte ni insert ni hélicoïl, la réparation devrait donc se limiter à la pose d’un hélicoïl (ouf), mais il faut tout de même se résoudre à abandonner Bravo Charlie à 300kms de son hangar douillet jusqu’au WE suivant.



- La réparation (1°)
retour au pied de l’avion avec Marc dont le scénic nous a permis d’emmener la servante d’atelier, et tout ce qui pourrait nous manquer lors de cette intervention en plein air, même si le diagnostic initial ne justifiait pas ce déménagement. C’est la première fois que je pose un filet hélicoïl, je loupe les deux premiers (restés dans l’outil, ergot tordu mais heureusement pas cassé), le troisième est le bon, ergot maintenu par une pince à bec fin et cassé d’un coup de tournevis. Repose de la bougie et essai moteur : démarrage au quart de tour, fonctionnement régulier, chauffe, puis 2300trs pendant une à deux minutes avant la survenue de vibrations maintenant bien connues.

- Sous le capot :
Heureusement, l’outillage présent permet la dépose du cylindre, mais l’avion devra subir une nouvelle semaine de camping.

- La réparation (2°)
Dépose de la culasse fendue, récupération d’une culasse saine sur un cylindre au fût malade, rodage des soupapes, pose de la culasse sur le fût intact. Après une nouvelle séance de mécanique champêtre, le sicile a regagné ses pénates par la voie des airs. Fin de cet épisode, mais la ou les causes de la panne restent mystérieuses.

- Comment ?
Pour moi le scénario de rupture le plus probable est le suivant :
La crique apparaît dans la chambre de combustion de part et d’autre du trou de bougie, libérant quelques tours de filetage, d’où l’expulsion de la bougie. Après la première réparation, elle se développe vers le siège de soupape d’admission et l’emboîtement du fût, attirée par les contraintes de sertissage, ouvrant une brèche sur toute l’épaisseur de la culasse.

-Pourquoi ?
Pas de conviction, juste des hypothèses. Détonation ? le point d’avance est calé 12° av PMH, comme l’indique la doc Potez, en dépit de l’utilisation de carburant SP98+additif depuis plusieurs années. Lors du passage au SP, on m’avait conseillé de ne pas le reculer ; L’indice d’octane du carburant auto est peut être fluctuant ? Age des bougies ABG (indice thermique) ? J’avais calé l’hélice Légère à un pas relativement grand il y a une cinquantaine d’heures, peu de tours mais beaucoup de couple générant des pressions et températures plus élevées dans les chambres de combustion ? Fatigue de l’alliage des culasses ? Carburation trop pauvre (carburateur Zénith à richesse automatique), peut-être dues à des fuites au joint d’échappement ?

Merci d’avance aux nombreux spécialistes présents sur ce forum d’éclairer ma lanterne…

[Andre]

Bonjour
12 degrés c'est le calage de base sur ce moteur ? y a t il un avance automatique allumage ? sur les Lycoming c'est 25 degrés Continental 28 degrés Franklin 30 degrés. 

Cela m'est arrivé sur un Continental  65hp la bougie du bas sortie pendu dans le file  la bague a arraché  
plu stard sur un Lycoming 135hp une soupape échappement cassé est tomber dans le cylindre et fait sortir la bougie pendu appre ssont file   Chanceux toujours un champs aceuillant pour recevoir l'avion  c egenred epanne arrive brusquement quand tout est notmal  cela part  brusquement un soufflement tu réduit cela vibre beaucoup tu le tiend réduit  la soupape cassé le moteur a bloquer en réduit
un eautre fois avec du carburant autos  échauffement anormal des culasses perte de puissance retrour ala piste en sélection sur le reservoir 100LL  hélicoil du bas sur le lycoming sortie partiellement refait les filets poser une bague en bronze pour bougie automobile  
Les hélicoil aviation pour les bougies de 18mm sont differrents de ceux commercial ,la derniere spire a des encoches elle doit être descendu suffisament dans le métal  pour ne pas quelle ressorte ,ou affaiblisse le bord .
Quand on fonctionne  au carburant auto  il faut baisser l'avance de 2  a 3 degrés  le moteur devient vulnérable a pleine puissance la raison , le carburant automobile et plus volatil il permet des meilleurs démarrages au grand froid , mais moteur trés chaud même avec un taux de compression faible comme nos moteur il font  de la détonation , cela devient encore pire si on a oublié la réchauffe carburateur  on ressent une petite vibration plein gaz en montant  . le carburant autos on un front de flamme  plus rapide que le 100LL , donc moins d'avance . l'avance sert a compenser la vitesse de combustion ,qui varie selon plusieurs conditions . Ce que je fait , je met du carburant auto dans le réservoir arrière , mais quand je décolle et monte pleine puissance je fonctionne au 100LL, en croisiere la charge est moindre je transfert sur le réservoir arriere autos . avant d'atterrire je transfert au 100LL .


Pour les culasse craqué c'est pas rare sur des Lycoming et Continental cela craque entre les soupapes partie mince et entre soupape et bougie,  souvent caché par la calamine que l'un découvre aprés nettoyage , lors d'un (TOP) dépose des cylindres .  
Parfois les petites craques sont depuis longtemps elle se reveillent et se propagent aprés avoir donner un coup de chaleur trop important au moteur . la temperature culasse c'est l'instrument que je regarde le plus souvent  
Les raisons le plus souvent vol par température trés froide comme aujourd'hui -18 forte chaleur en montant et réduction descente rapide sans avoir garder de la puissance .
Trop d'avance , ne nuis pas en croisiere économique , mais en longue montée plein gaz culasse dépasse les 400F    
En surcharge grand hélice pas trop fort pression admission trop forte .
Préférable avoir un peu moins d'avance perdre legerment de la puissance avoir un rendement légerment moins  bon en croisiere  mais avoir des températures culasse et huile plus basse .
Préférable monter moins vite sur du long, avec un peu moins de puissance en majorant la vitesse, plus de ventilation cylindres arrieres , c'est souvent celui de droite en arriere qui souffre .

André

 

[patpotez]

Merci André pour cette réponse rapide, et pour toutes ces informations. Nous n'avons pas d'indicateur de température culasse, qui m'aurait peut-être mis la puce à l'oreille. Je pense en installer un, avec la sonde sur le cylindre arrière droit, c'est le plus en arrière sur le Potez, à priori le plus chaud. Après la repose du cylindre, j'avais baissé l'avance de 1,5° (peut-être pas assez) et j'ai fait le vol de retour à la 100LL, puis une fois rentré à la base, j'ai diminué le calage de l'hélice de plus d'1/2°. Le grand pas n'était pas une bonne idée, le gain en croisière était nul et la montée inconfortable, toujours à faible pente, sinon surcouple.
Patrick

[Andre]

Bonjour
Quand je suis avec un moteur modifié, piston haute compression, ou avec arbre a cam modifié , carburateur differrent , ou simplement tester un autre carburant auto .
Je procede ainsi pour l'avance allumage
j'attache solidement l'avion par la queue trés court pour pas qu'il plante sur le nez place des cales  .
Avec du  carburant autos  avance placé comme le constructeur du moteur
un essaie plein gaz en statique   relevé precis des tr/min
On diminue l'avance des DEUX allumages  test plein gaz on releve les tr/min 
ainsi de suite jusqu'a que cela baisse  ensuite on retourne legerement plus haut .
On peu faire augmenter graduellement l'avance voir si si il y aucun gain lorsque aucun gain on redescend
On remarque que lorsque qu'il y a une phase plateau , que une fois la puissance obtenu , l'augmentation de puissance  avec une augmentation de l'avance  est trés faible . on remarque juste que une accelleration brusque le moteur le prend mieux quand l'avance est plus haute  (pas utile en aviation) .
je n'expliquerais pas aussi certain moteur que les deux magnetos sont placer differrent  un a 26 degré l'autre a 28 degrés  C90 C85
c'est pa sune question de mise en marche c'est une question de détonation .
Avant je faisait cette méthode sur un seul allumage et je comparais cela avec celui moins avancé  (c'est une erreure) parceque lorsque les deux allumages sont en fonction les bougies sont éloigné  cela fait deux source de départ de la flamme  qui font une combustion plus rapide )  pour avoir le même effet avec un seule allumage il faut majoré de 5 degrés
donc avoir le mois possible d'avance sans perdre de puissance dans les conditions les plus sujet a faire de la détonnation , c'est a dire plein gaz en statique avec du carburant sujet a le faire tout le reste du fonctionnement du moteur  croisere  haute altitude carburant 100ll on sera loin des conditions  détonation .
Pour le départ des craques elles démarrent d'habitude proche d'une soupape souvent échappement et vont rejoindre une bougie et cela s'arrête la, c'est pas souvent quelle dépasse la bougie pour aller a l'exterieur  comme dans ton cas  Bien que je connais pas les maladies du Potez je suis habitué sur Lycoming et Continental . (le Potez ressemble beaucoup au lycoming O-235  115hp  et est nettement superieur au Continental 100hp  c'est dommage qu'il n'as vécus assez longtemps pour se perfectionner le puissant loobie Americain a fini par élimer la concurence , avec la bénédiction des politiciens Francais .. 
Pour trouver le bon ajustage de ton hélice cela dépend de l'usage que tu veux faire de ton avion
tu peux commencer par un grand pas tu verrifie en vol en palier plein gaz si tu réussie a atteindre les tr/min maximum de ton moteur  cela sera la vitesse maximum que ton avion peu aller , si tu augmente ton pas  plein gaz en palier les tr/min seront plus bas e ttu gagnera pas de vitesse  sensiblement la même  un grand pas le seule avantage que tu vas en tirer c'est en croisiere économique  ta vitesse sera bonne  lorsque tu baisse les tr/min , Au décollage et en montée pleine charge cela sera défavorable . mais cela fait un avion désagréable a piloter lorsque tu est en pleine charge et que tu doit évoluer, une chaude journée sur une piste courte , c'est aussi un pensez y bien sur une piste a obstacles si il faut faire une remise des gaz , pas attendre la derniere minute pour se décider et aussis être polie dans les virages en montant , dans une vallée turbulente  .
Chaque avion a une vitesse ou cela devient difficile a augmenter , une fois que on a déterminer cette vitesse, on cherche a exploiter le moteur et l'hélice en déca de cette vitesse , aussi la puissance on la besoin au décollage et en montée .
Pour un avion de croisiere de voyage plein gaz en palier on devrait atteindre les tr/min de la puissance nominal du moteur       

[Gros Rouge]

Il m'est arrivé la même chose sur une bougie du bas.
A l'époque je pensais à une fuite au joint d'échappement qui aurait soufflé des gaz chauds sur la culasse à la jointure avec la bougie ce qui l'aurait fendue et éjecté la bougie.

J'ai aussi lu à plusieurs reprises que le Potez est très sensible au serrage des bougies...

[patpotez]

L'avance à l'allumage est sans doute un point important, qui devrait pouvoir être ajusté en fonction de nombreux paramètres comme le font les calculateurs électroniques des voitures et motos modernes, qui disposent pour cela de quantités capteurs. Ce n'est hélas pas le cas pour nos moteurs où l'avance est fixe, ou uniquement centrifuge sur le potez, et il faut beaucoup d'expérience pour définir une méthode précise pour déterminer le calage idéal sur un type de moteur pour l'adapter à un indice d'octane légèrement différent comme l'a fait André. Je n'en suis pas là, j'a

[patpotez]

(suite) j'ai seulement remarqué que plus d'avance --> meilleur démarrage à froid, mais une fois chaud, moteur plus rugueux et sans doute davantage de contraintes sur les hauts de cylindre (calotte de piston, soupapes...et peut être culasse), moins d'avance --> légère perte de performances jusqu'à ce que les températures d'équilibre soient atteintes puis fonctionnement plus "smooth".

Pour Gros rouge: tout à fait d'accord, c'est sans doute dû au filetage 14x125 culot court et au poids du blindage des bougies soumises aux vibrations. C'est le seul moteur pour lequel j'utilise une clé dynamométrique lors du serrage des bougies. Certains utilisent des bougies auto, plus légères - et moins chères - qui proposent un large choix (types d'électrodes, indices thermiques). Il doit aussi être possible d'adapter des bougies de même type que celles des conti et lyco au filetage (je crois) 18x150, le même que celui des inserts à visser, avec un léger usinage de leur logement dans la culasse. En ce qui concerne les fuites aux joints d'échappement, j'ai remarqué sur les motos que les fuites au niveau des collerettes avaient, en plus du bruit, le même effet qu'une carburation trop pauvre (bougies plus claires) donc sans doute une température des gaz d'échappement plus élevée (parfois un trou dans le piston). Une cause probable de ces fissurations de culasse ? (dans mon cas, les bougies du cylindre en cause avaient la même coloration que les autres, peut être un peu claires à mon goût. Avais-tu remarqué quelque chose de ce genre après la rupture ?

 

[patpotez]

Bonjour à tous,
les culasses de nos moteurs, fondues dans les années 50-60, commencent peut-être à fatiguer après une cinquantaine d'années de service ?
Il est peut-être envisageable de se grouper pour en faire refabriquer une série. Cette idée m'est venue en tombant sur le site de "vintair" qui réalise ou fait réaliser des pièces de fonderie en petite quantité (il refabriquent des blocs de Renault 4PO), en utilisant des techniques modernes limitant le coût de mise au point à amortir par la série. Cette société est sise à Pau, Quelqu'un la connaît peut-être sur ce forum ?
Bénéficier d'une fonderie moderne pour ces pièces dont la rupture brutale peut provoquer quelques désagréments paraît intéressant...
Bons vols

[mousquetaire]

 Cette petite entreprise se concentre uniquement sur la reconstruction du moteur Renault 4Po3/5.
Leur travail est remarquable!
Pas d'autre moteur, du moins, pour l'instant et à ma connaissance.

[patpotez]

Il y a peut-être moins de potez 4E20 encore en fonction que de Renault 4PO, mais ils ne sont pas en quantité négligeable. Nous sommes peut-être assez nombreux à redouter la pénurie de pièces critiques "fraîches" comme les culasses, pour solliciter une refabrication. Les déboires évoqués au début de ce fil m'avaient conduit à envisager (de loin) une remotorisation par un O200, facile, même bâti mêmes capots, mais performances sensiblement en recul, ou un O235, plus lourd, bâti et capots différents, connaissant aussi des problèmes de fiabilité - 1 cylindre O235 neuf = 1200$. La volonté de conserver le Sicile dans son jus, et la conviction que ce moteur est un bon moteur m'ont suggérés le post précédent. peut-être une solution pour améliorer durablement la sérénité des vols...

[Andre]

Bonjour
En fait de puissance utilisable disponible sur l'hélice tu est nettement mieux avec un Potez que un O-200
même un O-235 n'est pas égale a un Potez . malheureusement les pieces sont rare (bien il y a  toujours moyen d'envoyer les cylindres a refaire en mécaseal aux côtes standard et possibilité de trouver une compagnie qui fait des pistons il suffit d'être a plusieurs pour faire une commande. 
essaye de garder ton vieux Potez avec quelques améliorations allumage électronique sans avoir une avance contrôlé , fixe mais ajusté plus basse  (la vibration au bas régime cela ne dure pas longtemps dans l'usage du moteur . ) 
J'ai le même problème avec un Lycoming O-290 D2 140hp il faut adapter des pieces de 0-235 et de O-320  des segments de camion MACK  des cylindres usagé réusiné des pistons diffcile a trouver, mais un moteur nettement plus puissant que un O-235 et plus économique a l'usage  légèrement plus lourd que un O-235   et je pose des hélices de Cessna 172 moteur 150hp .

André   

[Jean-Paul Vidal]

En fait de puissance utilisable disponible sur l'hélice tu est nettement mieux avec un Potez que un O-200
même un O-235 n'est pas égale a un Potez . .../...

Ce n'est pas moi qui le dit... Du p'tit lait au miel 

[Roland]

malheureusement les pieces sont rare (bien il y a  toujours moyen d'envoyer les cylindres a refaire en mécaseal aux côtes standard et possibilité de trouver une compagnie qui fait des pistons il suffit d'être a plusieurs pour faire une commande.  
André  

Faut citer aussi les fin de phrase...    

Bonjour
En fait de puissance utilisable disponible sur l'hélice tu est nettement mieux avec un Potez que un O-200
même un O-235 n'est pas égale a un Potez .
André  

C'est vrai, mais avec moins de puissance n'est-on pas nettement plus tranquille en vol avec des cylindres, pistons/segments, soupapes etc.. neufs ?  

Ce qui ne présume pas aussi des toujours possibles fissures de culasse ou autres problèmes !  

[Jean-Paul Vidal]

Faut citer aussi les fin de phrase...   
.../...

De la pièce, il y en a suffisamment pour les moteurs encore en service, et bien souvent ceux qui ont cette motorisation ont 1 voir plusieurs moteurs en réserve. Il fut un temps où l'on achetait 1 Potez complet pour le prix d'1 cylindre Continental. Au fur et à mesure que les pilotes vieillissent, les pièces avec les 1051 changent de mains. Au pire, les pièces d'usures, soupapes d'échappement, guides, segments, coussinets, sont fabriqués à la demande chez les pros des mécaniques anciennes pour moins cher que du neuf Conti ou Lyco.

Quant à la culasse fendue au-près du puits de bougie, je suis catégorique, les serrages doivent se faire à la clé dynamométrique "étalonnée" et pas "au contact + 1/4 de tour." Faîtes le test, vous allez vous faire peur quant au couple de serrage obtenu. Ceci n'engage que mon avis, mais je suis assez d'accord avec moi-même. 

[Bollingerd]

les serrages doivent se faire à la clé dynamométrique "étalonnée"

Je me permets d'en ajouter une couche chef  ,
Le serrage dépend énormément des coefficients de frottement sur les filets et sous la tête de vis. Ce coefficient dépend lui des produits (graisse...) appliqués ou non sur les filets et sous tête.
Ainsi, pour un même couple de serrage donné, le fait d'utiliser une vis non graissée ou graissée peut faire varier l'effort de serrage jusqu'à des coef de 6 !! -> on croit bien serrer mais on serre trop ou trop peu.
Il faut donc appliquer correctement les consignes de serrages préconisées par le constructeur.