Moteur BMC A-Series Straight-4

Le petit moteur **A-series** (Série-A) de Austin Motor, conçu par Leonard Lord, Bill Appleby, Eric Bareham est l'un des moteurs les plus courants au monde. Lancée en 1951 pour l'Austin A30, la production a duré jusqu'en 2000 pour la Mini.

Il utilisait un bloc et une culasse en fonte et un vilebrequin en acier avec 3 roulements principaux.

L'arbre à cames courrait dans le bloc-cylindres, entraîné par une chaîne, et avec des poussoirs coulissant dans le bloc, accessible par des couvercles latéraux en acier embouti pour la plupart des applications.

La tête de culasse avec des soupapes en tête actionné par des culbuteurs du moteur, a été conçue par Harry Weslake de Weslake Research and Development, un spécialiste célèbre pour son implication avec  Jaguar(les moteurs SS) et plusieurs moteurs  F1 vainqueurs de titres. Bien que la conception au départ de la «feuille blanche», la série A devait beaucoup à la pratique établie de conception de moteurs Austin, ressemblant dans la conception générale (y compris la tête Weslake) et l'apparence générale à une version réduite du moteur à soupapes en tête de 1200 cm3 vue pour la première fois dans [[[ Austin A40 Devon]] qui formerait la base du dernier  Moteur série B.

Tous les moteurs avaient une culasse et un bloc en fonte, deux soupapes par cylindre en configuration OHV et un sidedraft carburateur SU. Les moteurs étaient disponibles en diesel pour le tracteur BMC.

Tous les moteurs de la série A jusqu'au milieu des années 1970 ont été peints en British Standard (381c) 223 Bronze moyen vert.  Cela n'inclut pas les modèles de production à l'étranger tels que la fabrication australienne et Sud-Africaine.

## Liste des familles de moteurs

Cette liste contient tous les types de moteur BMC Series-A, càd. les bloc moteurs qui sont indépendant de leurs montage dans la voiture Liste de numéros d'identification bloc moteur Series-A, A+, B. Ces blocs moteurs peuvent être monté longitudinalement (en ligne meridinien de la voiture) ou transversalement (perpendiculaire sur la ligne meridinien de la voiture). Ce montage dépend entièrement de l'usage de la transmission soit une boite à vitesses conventionelle en arrière du bloc longitutinal, soit un boîte incorporé dans le carter avec un embrayage Verto et un différentiel monté sur l'arrière du bloc avec des cardans

### Design du moteur

LA NAISSANCE DE LA SÉRIE A

Bill Appleby, qui deviendra plus tard le concepteur en chef des moteurs et des boîtes de vitesses pour BMC, était le chef de la section de conception des moteurs Austin à Longbridge. Bien qu'il ait été en charge et doit prendre une grande partie du mérite pour avoir dirigé le navire dans la bonne direction, il est clair que la plupart de la conception détaillée et de la disposition du nouveau moteur Seven ont été réalisées par son adjoint et successeur, Eric Barcham. En effet, la plupart des instructions reçues par Eric provenaient directement du concepteur en chef, Johnnie Rix.

La guerre faisait toujours rage quand Eric a établi les dimensions préliminaires d'un nouveau moteur à soupapes latérales de 7 chevaux. En fait, c'était en juin 1942, date tirée des cahiers dans laquelle il calculait les différents ajustements et limites des moteurs sur lesquels il travaillait.

Au milieu des années 1940, cependant, Leonard Lord avait décidé que tous les futurs moteurs Austin devraient être de conception à soupapes en tête(ohv). Qu'il ait faibli un peu avant de décider d'une unité ohv pour l'A30 était tout à fait compréhensible. Le moteur 1200 cc ohv de l'A40 se révélait si populaire et fiable qu'il semblait raisonnable d'envisager de baser le nouveau moteur sur une version réduite, dont le coût se situerait quelque part entre les 28 £ pour un moteur A40 et environ 18 £ pour un nouveau 7 ch. unité de soupape latérale.

En juillet 1949, les ajustements et limites préliminaires avaient été calculés pour un moteur à soupapes en tête de 800 cm3 qui devait ressembler étroitement à l'unité A40 plus grande. Cela signifiait qu'il devait s'agir d'une unité quatre cylindres en ligne conventionnelle, mais en accordant une attention particulière aux détails, les concepteurs espéraient réaliser des gains d'efficacité considérables. L'équipe espérait réaliser ces gains sans renoncer à la tradition Austin de produire un moteur très flexible sur une large plage de vitesse et qui tirait bien, même à bas régime. Une grande attention devait être accordée aux caractéristiques qui ont produit ces caractéristiques: un volant relativement lourd, de grosses soupapes et un calage des soupapes bien documenté. Pendant sa période de conception, il devait être connu simplement comme le moteur 7 ch ou AS3. Ce n'est que beaucoup plus tard qu'elle est devenue la série A.

Le moteur A40 a connu un tel succès qu'il a été décidé d'utiliser le même rapport course / alésage de 13: 1, en utilisant une course de 76 mm et un alésage de 58 mm. Ce rapport étant légèrement supérieur à la normale, il a permis de minimiser la longueur du moteur. La pompe à eau a également aidé à cet égard; il a été conçu pour que son rotor se trouve à l'intérieur du bloc-cylindres.

Une grande partie du crédit pour l'efficacité du moteur doit être attribuée à la conception de la culasse, qui avait été développée par Harry Weslake. La philosophie de Weslake était de «s'occuper du gaz». Ses culasses comportaient une chambre de combustion en forme de cœur qui dirigeait le gaz entrant vers le bouchon. Une vitesse de gaz élevée a été maintenue dans la chambre en faisant passer la paroi de la chambre très près de l'arrière de la soupape d'admission. Cela a également créé un tourbillon considérable, qui semblait stratifier la charge et donner un mélange plus riche près du bouchon, conduisant à une combustion plus efficace et à une consommation de carburant améliorée. Zenith, les fabricants du carburateur, a remarqué à plusieurs reprises que la combustion dans ce petit moteur était plus constante que dans tout autre qu'ils testaient à l'époque.

Le Dr John Weaving, qui était en charge de la recherche et du développement à Longbridge, se souvient joyeusement de la façon dont ils ont essayé d'améliorer la conception de Weslake en coupant la protubérance dans la chambre de combustion, qu'ils connaissaient familièrement sous le nom de `` Nous slake tit '. Aussi bien qu'ils le pouvaient, ils avaient peu de succès, car toute altération avait tendance à provoquer un rosissement. Eric Bareham souligne que les caractéristiques de conception de Weslake ont déterminé non seulement la forme de la chambre de combustion, mais aussi les formes de l'orifice de soupape, un point qui n'est généralement pas reconnu.

John Bishop, qui était responsable des analyses de stress effectuées sur le moteur, avait également développé le profil de came. La forme des cames avait été déterminée mathématiquement. L'idée était de produire une came qui éliminait tout changement brusque d'accélération de l'ensemble du mécanisme de soupape pendant l'ouverture ou la fermeture d'une soupape. Cela a réduit l'usure des pièces mobiles et, en même temps, a permis une levée de soupape plus élevée et une meilleure respiration du moteur. La partie du profil de came qui occupe le jeu entre le poussoir et l'extrémité de la tige de soupape est appelée rampe. Bishop l'a conçu de telle sorte qu'au point de contact entre le poussoir et l'extrémité de la tige de soupape, la rampe ne se déplace qu'à environ un tiers de la vitesse d'une rampe conventionnelle. Cela a entraîné un fonctionnement extrêmement fluide de la vanne, mais il convient de noter que si les jeux de poussoirs ne sont pas correctement ajustés, la vitesse au point d'ouverture ou de fermeture peut bien être trois ou quatre fois la vitesse de conception.

Comme avec les moteurs Austin ohv antérieurs, l'arbre à cames et les tiges de poussée étaient du même côté du moteur que les orifices d'admission et d'échappement. Cela a donné naissance à des bougies d'allumage bien placées et bien refroidies, mais pour éviter de faire passer les tiges de poussée à travers la chemise d'eau, ou à travers les orifices eux-mêmes, des orifices d'admission siamés et un orifice d'échappement central siamé étaient devenus des nécessités. L'affirmation de Bill Appleby était que même si un orifice d'échappement siamez exigeait des matériaux de soupape d'échappement fitstclass, ils n'ont jamais trouvé aucun inconvénient à utiliser un orifice d'admission siamezed. En fait, il a affirmé que c'était un avantage car le volume réduit du système d'induction permettait une réponse plus rapide à l'accélérateur.

Un autre avantage de la conception était que tous les équipements électriques, y compris le distributeur, les bouchons, le démarreur et la dynamo, se trouvaient du côté opposé du moteur au carburateur. Cela a gardé toute étincelle potentielle à l'écart d'éventuelles gouttes d'essence et a supprimé tout l'équipement électrique de la chaleur du collecteur d'échappement.

Même la chaleur d'échappement a été mise à profit. Avec les collecteurs d'admission et d'échappement du même côté du moteur, il était simple de produire un «point chaud» du collecteur d'admission. Ainsi, le mélange de carburant se vaporiserait plus facilement et doterait le moteur de ses caractéristiques de réchauffement rapide.

La pompe à huile n'était pas conventionnelle, étant entraînée depuis l'extrémité de l'arbre à cames. La raison en était d'éliminer le coût de la fourniture d'un engrenage supplémentaire pour l'entraîner, mais cela signifiait que la pompe était bien au-dessus du niveau d'huile dans le carter et nécessitait un amorçage après une panne moteur. Bill Appleby était mécontent de cet arrangement, mais Johnnie Rix a insisté sur le fait que c'était une économie nécessaire. En fait, la pompe s'est avérée très efficace et vous ne pouviez pas avoir un ensemble moins cher ou plus soigné. Un bouchon fileté dans la paroi du carter pourrait être retiré pour amorcer la pompe après une reconstruction du moteur, bien que les pompes ultérieures se soient révélées fournir une élévation d'environ 3 pieds lorsqu'elles étaient sèches, de sorte que le bouchon d'amorçage a été omis de la conception. Une tentative avait été faite pour mettre en phase les rotors de la pompe par rapport aux cames afin qu'ils aient un effet d'amortissement sur les vibrations de l'arbre à cames.

Un autre point digne de mention, même s'il s'agissait d'une pratique standard à Austin, était l'utilisation de quatre segments par piston. Les trois bagues de compression, en conjonction avec une bague de contrôle d'huile inférieure, se sont révélées donner une consommation d'huile très satisfaisante et ont réduit la soufflage au minimum. Ces dernières années, cela a dû être déterminant pour aider le moteur à faire face à la législation croissante sur la pollution.

Une fois en cours, le travail de conception a progressé rapidement. À la fin de 1949, des composants fabriqués à partir de dessins expérimentaux commençaient à apparaître dans les ateliers d'usinage. Au début des années 1950, le montage du premier moteur a commencé. Fin mars, le moteur a été achevé et installé sur un banc d'essai. Au cours du mois suivant, deux autres moteurs ont été achevés et, comme le premier, ils ont été soumis à des essais d'endurance de 100 heures pour tester les roulements du vilebrequin ainsi que le pignon de soupape et tous les accessoires.

Max Oliver, alors dans le département expérimental, se souvient de la façon dont Alf Depper lui avait demandé d'assembler la première boîte de vitesses AS3 en lui tendant une boîte de bits et en disant: `` J'aimerais que vous assembliez cela, Max.  *Il n'y avait pas de dessins ou d'instructions de construction - dans ce département, vous deviez savoir comment procéder et vous deviez vérifier les ajustements et les limites comme une évidence. Apparemment, cela allait de pair avec très peu de problèmes, et selon les mots de Max: `` George Coates venait de rentrer d'un de ses joyeux voyages à l'étranger, alors nous avons mis la boîte de vitesses sur l'un des premiers moteurs AS3 et l'avons installé dans le vieux 8 ch. Il était tout à faitimpressionnant - quelque chose que nous n'avions jamais ressenti auparavant, et c'était une bien meilleure boîte de vitesses. George a son propre souvenir de cette même occasion: «Eh bien, c'était agréable de pouvoir régler les poussoirs sans se brûler les phalanges. Ah, oui, c'était un autre avantage du moteur à soupapes en tête.*

Les notes d'Eric Bareham nous informent que le moteur de la première voiture a été achevé le 24 novembre 1950, et cinq jours plus tard, il a été installé dans un prototype A30.

Les tout premiers moteurs, y compris celui équipant ce premier prototype, avaient une culasse en aluminium, mais la version de production avait une culasse en fonte. La fonte a été choisie non seulement parce qu'elle était un matériau familier et fiable, mais aussi parce qu'elle évitait tout problème pouvant survenir en raison de la pose d'inserts de siège de soupape sur une tête en aluminium.

Weslake a suggéré l'utilisation de pistons à couronne concave pour assurer un espace de combustion compact avec ses plus grandes dimensions au centre du piston. Cette modification de conception signifiait que le taux de compression serait tombé à moins de 7: 1 si la tête en aluminium d'origine avait été installée, et à 6,77: 1 si la tête Weslake en fonte standard avait été utilisée. C'était trop bas, mais comme il n'y avait que de l'essence médiocre à l'époque, le taux de compression ne pouvait être élevé qu'à 7,2: 1. Ceci a été réalisé en utilisant une tête en fonte Weslake qui a produit un volume total de chambre de combustion de 32,3 cm3. Les calculs requis pour cette tête sont notés dans le journal d'Eric Bareham du 19 décembre 1950, et il semblerait que cet agencement, ainsi que les pistons concaves, aient été utilisés à partir du moteur numéro sept.

Alors que les tests sur banc se poursuivaient et que les premiers prototypes étaient mis à l'épreuve, une ou deux faiblesses ont commencé à apparaître, ce qui a nécessité de petits changements dans la conception. Lors d'une réunion dans le bureau de Johnnie Rix en février 1951, il a été décidé de rigidifier toutes les nappes de vilebrequin et d'augmenter la taille des roulements. Les roulements principaux sont passés de 1 5/8 x 1 in. À 1 3/4 x 1 1/8 in., Et les roulements big-end sont passés de 1 3/8 x 3/4 in à 1 3/4 x 3/4 pouces

En août 1951, ce moteur, connu sous le nom de Type II, a reçu 100 heures d'essais sur banc, passant de 2800 à 4800 tr / min. À la fin de l'essai, les roulements de bielle se sont révélés en mauvais état et le roulement principal central était également très usé. Il a été décidé qu'une solution satisfaisante serait d'augmenter la largeur des paliers principaux de 1 1/8 po à 1 3/16 po et la taille des paliers de bielle de 3/4 po à 7 / 8 pouces. Lors du premier essai routier continental de l'A30 fin novembre 1951, Johnnie Rix s'était plaint du sud de la France que le puisard heurtait le sol sur des routes en ornières. Il a demandé qu'elle soit augmentée de 1 po.

En mai 1952, un moteur qui avait été arraché après avoir parcouru 35 000 milles montrait des signes d'usure à la fois sur la broche d'entraînement et la broche de la pompe à huile. Cela a conduit à une augmentation de 1/32 po du diamètre de la goupille d'entraînement, donnant plus de largeur au plat. Les limites de la broche et de la fente de la pompe ont été resserrées pour réduire le jeu qui était censé ajouter à l'usure.La fente de la tige de pompe a également été raccourcie pour réduire toute tendance à son ouverture. Dans le même temps, le couvercle de la pompe à huile a été rigidifié car des fuites s'étaient produites en raison de la déformation du couvercle lors de son serrage.

Sous forme de production, le moteur développait 30 ch à 4800 tr / min, et il était clair qu'il y avait beaucoup de possibilités de développement. Ce devait être un moteur remarquablement efficace - même à son lancement, il produisait 75% de la puissance de l'A40, mais pesait 33% de moins, même si la dynamo, le démarreur et le distributeur étaient les mêmes pour les deux voitures.

Cependant, peu auraient pu deviner que le moteur développé pour l'A30 (et ceux qui en dérivent) se classerait parmi les plus grands petits moteurs jamais produits. Son histoire passe par une longue série de voitures Austin, BMC, BMH, BL, Austin Morris et Austin - Rover: des A30 / 35 et Minor, en passant par les A40 Farina, Sprite, Midget et **Mini**, jusqu'aux 1100, 1300, Allegro et Marina, et enfin (sous sa forme A-Plus) au métro, Maestro et même les plus petits Montegos de 1984. Avec ce pedigree, nous pouvons voir pourquoi le regretté Bill Appleby, peu avant sa mort, était prêt à accepter que peut-être que lui et ses concepteurs «avaient à peu près tout compris».

1. ↑  Archives des documents internes d'Austin Morris (BL).