Moteur 1HDT - Usinage

La reconstruction complète du moteur du Toyota Land Cruiser HDJ80, le 1HDT.

Voici une série de cinq articles très complets sur la restauration et la reconstruction d’un moteur de Toyota Land Cruiser HDJ80. Ces articles ont pour vocation de vous montrer toutes les étapes importantes ainsi que de vous indiquer les couples de serrages d’origine Toyota. Pour les voyageurs, ces pages pourraient bien vous aider en cas de problème sur la route à condition d’avoir accès à internet. Une aide pratique pour voyager en 4×4.

À noter qu’énormément d’informations sont utilisables pour le moteur 1HZ qui équipe les Toyota Land Cruiser HZJ75 et HZJ74. Le cinq cylindres qui équipe le Toyota Land Cruiser PZJ75 est aussi construit sur la même base mécanique.

Voici les cinq étapes que nous allons aborder :

• L’usinage
• La révision de la pompe à injection
• La révision des injecteurs
• Le remontage du bas moteur
• Le remontage du haut moteur

Commençons par l’usinage :

Dans le cadre d’un nouveau départ jusqu’en Sibérie, nous allons suivre la remise en état complète de l’Isbamobile, le BJ75 de Marc Mellet . Ce coup-ci, il équipe son véhicule d’un moteur de HDJ80 12 soupapes, le fameux 1-HDT. Une occasion de découvrir ce qui se passe chez l’usineur lors d’une reconstruction complète.

Acheter un moteur cassé pour le refaire peut conduire à de très mauvaises surprises très onéreuses. 

Heureusement, le démontage nous dévoile rapidement l’historique de cette casse : lors d’un précédent démontage, un piston a été remonté à l’envers. Celui-ci a cassé la pissette d’huile et donc empêché le refroidissement par le piston de ce cylindre. A cause de l’accroissement de température, un siège de soupape d’échappement s’est desserti et s’est brisé sur le piston avant de se répandre via le collecteur d’échappement dans les cylindres alentours. Rien de catastrophique mais il y a du boulot.

L’usure des cylindres impose de passer en côte réparation, soit plus 5 dixièmes au diamètre. Les pistons qui composent le kit de remise en état moteur de chez Euro4x4Parts proviennent de chez Toyota. Aucun souci sur la fonderie, au centième près, tous sont identiques : 94,47 mm. La mesure se fait à un centimètre de la jupe de piston.

Le jeu standard entre le piston et le cylindre doit être de 4 à 6 centièmes. Nous choisissons un jeu de 5 centièmes donc le bloc devra avoir un diamètre final de 94,52 mm. Si jamais nos pistons avaient été différents, il aurait fallu adapter le diamètre de chaque cylindre en fonction.

Le réalésage nécessite un outillage vraiment spécifique comme cette aléseuse qui se fixe à même le bloc moteur. De nos jours, les moteurs de ce diamètre ne sont pas courants. La machine date des années 60.

L’usinage se fait en une passe sur toute la longueur du cylindre, soit 170 mm. Il faut garder encore 4 centièmes pour le déglaçage. La côte d’usinage est donc de 94,48 mm.

À gauche, le cylindre réalésé. A droite, il est encore brut d’usure et ovalisé.

Sur chaque cylindre, l’usineur marque la côte obtenue (entre 47 et 48 centièmes). La différence sera rattrapée lors du déglaçage. Il faut encore créer un chanfrein en haut du cylindre pour éviter la casse de segment lors du remontage.

Le plan de joint supérieur du bloc va ensuite être ressurfacé. Son positionnement est alors très important. Avec un comparateur, l’usineur vérifie l’état du plan de joint. Dans notre cas, de grosses déformations attestent d’une chauffe sévère. Pourtant, rien de grave pour la suite, Toyota tolère jusque 2 dixième de déformation.

Petite astuce du métier, la première passe est de l’épaisseur d’une feuille de papier.

Malgré les étincelles, il ne s’agit que de quelques centièmes qui disparaissent.

Après une première passe, l’opérateur passe au feutre les zones qui n’ont pas été usinées afin de vérifier la progression lors des passes successives.

Il faudra pas loin de 9 centièmes pour arriver à bout de ce plan de joint. Rien de catastrophique cependant. Il paraît que parfois, il faut plusieurs dixièmes. Il faudra choisir le joint de culasse en conséquence.

L’opération suivante est le déglaçage des cylindres. Il s’agit de réaliser des micro rayures qui permettront au film d’huile de rester en place lors du déplacement du piston. Après contrôle, chaque cylindre fait bien 94,52 mm.

Notre bloc est presque prêt. Il faut encore nettoyer chaque plan de joint et détartrer le circuit de refroidissement. Les traces de rouille attestent d’un refroidissement à l’eau, et non au liquide de refroidissement.

Pour finir le bloc est passé dans une sorte de gros lave-vaisselle où un nettoyage en profondeur est opéré avec détergent, haute pression et température de 85°C pendant près d’une heure. À sa sortie, le bloc est prêt, il n’y a qu’à huiler légèrement les cylindres pour éviter toute corrosion.

La remise à neuf d’une culasse impose pas mal d’opérations qui représentent les deux tiers du budget de remise en état. Dans notre cas, il faudra en plus changer les deux soupapes du cylindre abîmées, ainsi que la fabrication d’une nouvelle frette de siège de soupape d’échappement.

La première opération concerne le démontage. Chaque soupape est désolidarisée de son ressort. L’aide de la machine est grandement appréciée.

Les demi-coquilles de blocage sont récupérées grâce à un aimant. Elles seront réutilisées.

Les ressorts et cales passent immédiatement à la machine à laver. Ils seront inspectés une fois propres.

Image surprenante de l’encrassement typique des moteurs diesel, l’orifice d’admission est complètement bouché par la calamine. Ce problème est souvent dû à la vanne EGR. Voilà pourquoi, il faut régulièrement faire tourner le moteur haut dans les tours pour qu’il se «décrasse».

Le jeu de chaque soupape est contrôlé manuellement. Dans notre cas, tous les guides de soupapes d’échappement sont à changer.

Ensuite, la culasse est éprouvée. On bouche tous les orifices de refroidissement et on applique une pression de six bars dans un bain d’eau à 85°C.

Pendant une heure, aucune bulle ne doit apparaître. Pas de soucis, la notre est validée. C’est le seul test qui aurait pu imposer le remplacement de la culasse par une autre (environ 1.200 euros neuve).

Pendant ce temps, les soupapes sont sablées afin d’enlever toutes traces de calamine.

Par sécurité, les deux soupapes qui ont subi la rencontre avec le siège de soupape sont remplacées par des neuves.

Chaque soupape est rectifiée à 45°

Puis la queue est usinée en conséquence pour compenser la différence de longueur liée à la rectification. Cette étape est importante car le calage de l’arbre à came s’effectue via des cales de hauteur.

Les soupapes ont ainsi pris une seconde jeunesse et sont prêtes à être remontées.

La culasse passe à son tour dans le lave vaisselle pour une heure de nettoyage.

Une projection d’acide finira de dissoudre toutes traces de calamine ou de sédiments dans les conduits de refroidissement.

Enfin, un passage au nettoyeur haute pression permettra d’être rassuré sur l’état de propreté des circuits d’huile et d’eau.

Le nettoyage n’est pas fini pour autant puisque les plans de joint sont repris manuellement.

ainsi que les chambres de combustion.

Il faut maintenant changer les guides de soupapes d’échappement qui sont emmanchés en force.

Pour les sortir, un marteau suffit grâce à un outil adapté à la queue de soupape. Ici du 8 mm plus un décollement de quelques millimètres pour la portée.

Le premier guide est sorti, il n’y a plus qu’à faire les cinq autres.

Afin de faciliter leur glissement dans la culasse, les guides de soupape neufs sont enduits de suif.

Le remontage se fait à la presse. Le guide doit dépasser de la culasse de 12 mm — /+0,20 mm.

Un nouveau contrôle du jeu des soupapes est effectué. L’expérience permet de le faire à la main.

La culasse est ensuite bridée solidement sur un marbre.

Un outil très spécifique va reprendre chaque siège de soupape à 45°.

On peut maintenant s’attaquer à la reconstruction de la frette de soupape d’échappement cassée. L’alésage est repris afin de maîtriser parfaitement le diamètre extérieur de la frette.

Au tour, une frette est fabriquée au centième prêt en fonction de l’alésage de la culasse.

La culasse est chauffée, la frette est refroidie et l’afrettage se fait au marteau.

Une fois en place, la frette est usinée pour obtenir un siège de soupape à 45°.

Chacune des soupapes est rodée par une machine à l’aide de pâtes à roder différentes.

Comme pour le haut de cylindre, le plan de joint est ressurfacé. La tolérance maxi est de deux dixièmes.

Il faudra cinq centièmes pour obtenir une culasse parfaitement plane. Cependant, des marques d’impact subsistent sur la culasse au niveau des chambres de combustion. Elles ne devraient pas poser de problèmes futurs.

Les joints de queues de soupapes sont tous changés. Ils sont dans le kit de remontage moteur des pochettes de joint Euro4x4Parts.

Après un rapide contrôle de hauteur, les ressorts sont remontés.

La machine et un aimant aident à remettre les demi-coquilles en place.

La culasse est prête à être remontée. Il ne faut pas oublier de remettre les plots de centrage.

Le premier élément à contrôler sur le vilebrequin est son « faux rond ». Le vilebrequin posé sur des V, il ne doit pas y avoir plus de six centièmes de voile.

Ensuite chaque tourillon et maneton sont contrôlés. C’est seulement après cette opération que l’on sait si l’on doit rester sur des paliers d’origine ou adopter des côtes « réparations » (+0,25 ou +0,50 mm).

Un déglaçage à la toile émeri permet de s’assurer une bonne lubrification future. L’opération n’enlève que très peu de matière et change juste l’état de surface.

Pour s’assurer d’un état de surface parfait, le volant moteur passe au tour. Afin de rendre le ressort d’embrayage plus dur, le décollement entre la surface d’appui du ressort et la surface de contact du disque est augmentée de 9 dixièmes.

• Diamètre des pistons cote standard : de 93,95 à 93,98 selon montage.
• Diamètre des pistons en cote réparation (+0,5 mm) : de 94,45 à 94,48 mm
• (Mesure à 65,7 mm du haut du piston)
• Diamètre des paliers de bielle (tourillons) :
• 66,982 mm à 67,000 mm : côte standard
• 66,745 mm à 66,755 mm : impose des paliers de +0,25 mm
• 66,495 mm à 66,505 mm : impose des paliers de +0,50 mm
• Diamètre des paliers de vilebrequin (manetons) :
• 58,982 à 59,000 mm : Côte standard
• 58,745 à 58,755 mm : impose des paliers de + 0,25 mm
• 58,495 à 58,505 mm : impose des paliers de +0,50 mm

La frette est normalement le nom d’anneaux en fer qui maintiennent les morceaux de bois d’un tonneau. En fait, la frette de soupape fait référence au frettage, la méthode de fixation dans la culasse.

Frettage : Le frettage est un procédé lors duquel de la chaleur est employée pour produire un assemblage très résistant entre deux pièces métalliques, l’une étant insérée dans l’autre. En chauffant la masse autour de l’alésage de façon uniforme, il est possible d’augmenter considérablement la taille du trou. L’axe s’insère alors aisément (surtout s’il a été refroidi) dans le trou agrandi. Lors du refroidissement, la masse autour du trou reprend sa taille d’origine et les forces de friction créent un assemblage remarquablement efficace.

Tutoriel réalisé avec la participation de Marc Mellet - Le Monde pour Passager et Didier Bourry de Rev'TT.