Vilebrequin

Le vilebrequin et les coussinets de vilebrequin constituent ensemble le cœur mécanique de la partie inférieure du moteur. Dans les moteurs diesel MAN et Mercedes, ils transforment le mouvement linéaire des pistons, via les bielles, en un couple d’entraînement pour le volant moteur, l’embrayage ou le convertisseur de couple, tout en devant supporter des pressions de combustion élevées, des vibrations de torsion et des sollicitations prolongées. Sur les camions, bus et véhicules utilitaires MAN et Mercedes, les vilebrequins sont précisément adaptés au bloc-moteur, aux bielles, aux chapeaux de palier, à la pompe à huile et à l’amortisseur de vibrations. Une identification sur la base du numéro de châssis est donc indispensable. En pratique, ces pièces tombent rarement en panne sans raison : les dommages au vilebrequin ou aux paliers principaux résultent généralement d’une mauvaise lubrification, d’une contamination du circuit de lubrification, d’une surchauffe, de tolérances de montage incorrectes ou de dommages consécutifs au grippage de composants de bielle ou de piston. Une intervention trop tardive risque rapidement d’entraîner une révision complète plutôt qu’une réparation ciblée.

Compatibilité des vilebrequins, paliers principaux et butées axiales

La version correcte dépend de la famille de moteurs, de la puissance, de la variante d’émissions, des diamètres du vilebrequin et de l’éventuelle cote de réparation. Chez MAN, cela concerne notamment les moteurs D08, D15, D20, D26, D28, D30 et D38. Chez Mercedes, on retrouve entre autres les OM 364, OM 366, OM 402, OM 421, OM 422, OM 441, OM 442, OM 457, OM 460, OM 501, OM 502, OM 503, OM 904, OM 906, OM 926, OM 934, OM 936, OM 470, OM 471 et OM 473. Même au sein d’une même famille de moteurs, des différences peuvent exister au niveau de la course, du diamètre des tourillons de vilebrequin, du nombre de contrepoids, de l’entraînement par pignons, de la position de la butée axiale et de l’équilibrage.

Le vilebrequin est monté dans le bloc-moteur à l’aide des coussinets de vilebrequin. Les coussinets de vilebrequin, également appelés paliers principaux, sont généralement des paliers lisses multicouches avec un dos en acier, une couche porteuse en aluminium ou en cuivre-plomb et une fine couche antifriction. Ces coussinets sont fournis en cote standard, mais sont également disponibles en cotes de réparation. Ces cotes de réparation sont utilisées lors du montage d’un vilebrequin dont les tourillons ont été rectifiés. Les butées axiales empêchent en outre le vilebrequin de se déplacer longitudinalement. Alors que les paliers principaux soutiennent radialement le vilebrequin, les butées axiales reprennent les forces longitudinales. Vérifiez toujours le marquage des dimensions sur le vilebrequin, le bloc-moteur et le chapeau de palier. Un coussinet incorrect, un chapeau de palier inversé ou un ajustement insuffisant provoquent une perte de pression d’huile, une surchauffe locale et une usure accélérée des tourillons de vilebrequin.

L’usure du vilebrequin et des coussinets de vilebrequin se manifeste souvent par des signes indirects. Il peut s’agir d’une baisse de pression d’huile lorsque le moteur est chaud, de particules métalliques dans l’huile moteur ou le filtre à huile moteur, de bruits sourds de cognement sous charge, d’un jeu axial excessif du vilebrequin, de vibrations dans une certaine plage de régime ou de dommages récurrents aux coussinets après une réparation antérieure. Dans les applications intensives avec de longues périodes de ralenti, une charge thermique élevée ou des vidanges retardées, on observe en outre plus fréquemment des traces de grippage et des décolorations sur le vilebrequin dues à une température excessive, des rainures sur les tourillons de vilebrequin, un ajustement ovale des coussinets ou des dommages dus à une contamination de l’huile.

Un diagnostic correct ne s’arrête pas au contrôle visuel. Mesurez d’abord la pression d’huile avec un manomètre étalonné, tant au démarrage à froid qu’à la température de fonctionnement et aux régimes prescrits. Vidangez ensuite l’huile moteur et inspectez-la afin de détecter la présence de particules provenant du bouchon magnétique, de couleur cuivre, aluminium ou ferromagnétiques. En cas de valeurs anormales, démontez le carter d’huile et contrôlez les coussinets pour détecter les rayures, le grippage, le bleuissement, la cavitation et la rotation dans leur logement.

Mesurez le diamètre, la circularité et la conicité des tourillons principaux et de bielle à l’aide d’un micromètre extérieur sur plusieurs plans de mesure. Contrôlez le jeu d’huile des coussinets avec du plastigage ou, plus précisément, à partir du diamètre du coussinet monté et du diamètre du tourillon de vilebrequin. Mesurez le jeu axial du vilebrequin avec un comparateur pendant que le vilebrequin est déplacé de manière contrôlée dans le sens longitudinal. Comparez toutes les valeurs avec les spécifications du code moteur concerné ; un vilebrequin visuellement intact peut être hors tolérances.

Ne remplacez jamais les coussinets sans éliminer la cause des dommages. Contrôlez la crépine d’aspiration, la pompe à huile, la soupape de régulation de pression, le refroidisseur d’huile, le boîtier de filtre à huile et les canaux d’huile afin de détecter tout colmatage, fuite ou perte de pression. Rincez soigneusement le système de lubrification lorsque des couches de coussinet se sont détachées et remplacez toujours l’huile moteur et le filtre à huile. En cas de tourillons de vilebrequin grippés ou ovalisés, une rectification professionnelle à une cote de réparation autorisée ou le remplacement du vilebrequin est nécessaire. Monter de nouveaux coussinets sur un tourillon endommagé ne constitue pas une réparation durable.

Le vilebrequin peut éventuellement être réparé. Pour cela, les opérations de réparation suivantes peuvent être effectuées : rectification (crankshaft grinding), polissage (crankshaft polishing), réparation de fissures (crack repair), réparation par soudage (welding), alignement et équilibrage, ainsi que traitement thermique (case hardening, nitruration).  Après ces opérations de réparation, le vilebrequin doit être contrôlé et mesuré. Les valeurs relevées doivent respecter les tolérances.

Utilisez l’huile de montage prescrite, de nouveaux boulons extensibles lorsque requis et respectez les couples de serrage et l’angle de serrage des chapeaux de palier. Braem peut, outre les pièces neuves, aider à sélectionner des vilebrequins reconditionnés et des composants moteur contrôlés sur la base du numéro de châssis afin de limiter les immobilisations de camions, bus et véhicules utilitaires.