Thèmes:
- Général
- Fond de piston
- matériels
- Segments de piston
- Jeu final des segments de piston
- Axe de piston
- Désaxation de l'axe de piston
- Distorsion du piston
- Piston basculant
- Refroidissement
Général:
Les pistons effectuent des mouvements de haut en bas dans le cylindre. Le cylindre est coincé dans le bloc moteur et ne bouge pas. Le piston se déplace constamment de l'ODP (point mort inférieur) au PMH (point mort haut) dans le cylindre. La combustion a lieu au sommet du piston (appelé bas du piston). Parce que les soupapes d'admission s'ouvrent et que le piston se déplace vers l'avant, un vide est créé dans la section d'admission. Ce vide aspire de l'air (ou un mélange de carburant) dans le cylindre. Dans un moteur suralimenté (au moyen d'un turbo ou d'un compresseur), l'air d'admission est poussé dans le cylindre avec une certaine surpression.
De soupapes d'admission se ferme et le piston remonte. L'air (ou le mélange carburé) est comprimé (comprimé) puis à une moteur à essence avec bougie et à une moteur diesel enflammé en ajoutant du carburant diesel.
Parce que le mélange s'enflamme, le piston est poussé vers le bas avec une grande force. Puis le soupapes d'échappement s'ouvre et le piston pousse les gaz brûlés dans l'échappement lors de la course ascendante.
Les pistons doivent répondre aux propriétés suivantes :
- La masse la plus basse possible pour maintenir les forces de masse dans le TDC et l'ODP aussi basses que possible. De petites forces de masse exercent moins de contraintes sur les roulements et permettent des fréquences de rotation plus élevées.
- Bonne conduction thermique ; la température au fond du piston peut dépasser 400 degrés Celsius. Pour éviter que la température du fond du piston ne monte trop haut, celui-ci est constamment refroidi avec un jet d'huile contre la face inférieure. La charge thermique plus faible entraîne moins d’usure et moins de consommation d’huile.
- Résistance mécanique suffisante.
- Faible coefficient de frottement.
Fond de piston :
Le haut du piston est appelé « couronne » ou « bas du piston ». Les évidements pour les soupapes sont souvent meulés dans la base du piston.
Dans les moteurs diesel à injection directe, le fond du piston fait souvent encore partie de l'espace de combustion. Une cavité spéciale est ensuite meulée dans le piston, qui sert à faire tourbillonner l'air. L'air présent dans cet espace effectuera un mouvement tourbillonnant, de sorte que le carburant diesel se mélange immédiatement bien avec cet air lors de l'injection.
L'image montre un moteur diesel à injection directe avec une chambre de pré-turbulence dans le piston. Un moteur diesel à injection indirecte possède une chambre de pré-turbulence séparée dans la culasse. Il n'y a alors aucun espace de combustion au fond du piston.
Matériaux:
Les pistons sont généralement constitués d'alliages d'aluminium ou de magnésium. Parfois, des pistons en aluminium forgé sont utilisés avec des bases de piston chromées. Ceux-ci sont très solides et ont un faible poids. L'avantage est qu'en raison de leur faible poids, ils ont également une charge mécanique moindre sur les parois des cylindres (et donc moins d'usure), et ils peuvent également être utilisés dans des moteurs très puissants. En raison de la production spécialisée, le prix est beaucoup plus élevé que celui des pistons en aluminium normaux.
De petites rainures sont également pratiquées sur le côté du piston, comparables aux rainures d'affûtage dans la paroi du cylindre. Ceux-ci servent en quelque sorte à « transporter » l’huile lors des mouvements de haut en bas. Si de petites rainures n'étaient pas prévues, l'huile pourrait simplement les dépasser et se retrouver dans la chambre de combustion.
Segments de piston :
Les segments de piston doivent garantir la meilleure étanchéité possible entre le piston et le cylindre. Les fuites le long des segments de piston provoquent entre autres :
- Perte de compression (donc également perte de puissance).
- Perte d'huile par la chambre de combustion.
- Vieillissement prématuré et contamination de l’huile ; Étant donné que les gaz de fuite pénètrent dans l’huile, ces gaz peuvent se mélanger à l’huile, provoquant son vieillissement.
Il y a toujours une couche d'huile entre les rainures des segments de piston et les segments de piston (voir image ci-dessous). Il n'est pas possible que les segments de piston assurent seuls l'étanchéité. Le pétrole joue également un rôle important à cet égard. Ça va comme ça:
- À mesure que le piston monte, les segments de piston se déplacent vers la partie inférieure de la rainure du segment de piston. (voir photo)
- L'huile présente sur la paroi du cylindre pénètre entre le segment de piston et la rainure du segment de piston. Le piston est alors pressé contre la paroi du cylindre.
Lorsque les segments racleurs d'huile sont usés, l'huile peut s'infiltrer entre la paroi du cylindre et le segment racleur d'huile, l'amenant ainsi à se retrouver dans la chambre de combustion. L'huile est ensuite brûlée, ce qui produit de la fumée bleue ou noire à l'échappement. La fumée bleue provient de l'huile moteur qui pénètre directement dans l'échappement, sans être brûlée, et s'évapore. Dans la fumée noire, l'huile a participé au processus de combustion et les résidus d'huile brûlés quittent les gaz d'échappement sous forme de suie (noire).
Jeu final des segments de piston :
Le jeu de fente est l'espace entre les deux extrémités du segment de piston. Si le jeu de verrouillage est trop petit, le segment de piston n'a pas la possibilité de se former à un diamètre plus petit. La paroi du cylindre peut être endommagée et le segment de piston peut se briser. Si le jeu de verrouillage est trop grand, il y a trop d'espace entre les extrémités ; les segments de piston ne sont pas suffisamment étanches et peuvent entraîner une perte de compression ou une augmentation de la consommation d'huile.
Le jeu de verrouillage est mesuré avec un jauge d'épaisseur. Avec la mesure ci-dessus, le jeu de verrouillage doit être compris entre 0,35 et 0,55 mm. La jauge d'épaisseur d'une épaisseur de 0,5 mm pouvait être déplacée avec une certaine résistance. L'autorisation finale est donc bonne. Pour plus d’informations, consultez la page «mesures des segments de piston" sous le titre Mesurer mécaniquement.
Axe de piston :
L'axe de piston est utilisé pour fixer le piston à la bielle de manière rotative. L'axe de piston est (théoriquement) monté au centre du piston et est fixé par un circlip. En réalité, l'axe de piston est monté décentré, ce qui améliore les performances. Vous trouverez plus d'informations à ce sujet dans le chapitre suivant : Désaxation de l'axe de piston.
Désaxation de l'axe de piston :
La position hors axe de l'axe de piston signifie que l'axe de piston n'est pas complètement centré (comme indiqué sur la figure). Ces pistons doivent bien entendu également être montés dans une certaine direction. La direction est indiquée par une flèche marquée au bas du piston. Cette flèche pointe vers le côté distribution.
Le fait de décentrer l’axe de piston remplit un objectif important ; réduire l'usure de la paroi du cylindre et réduire le bruit émis par le piston lors du changement des parois du cylindre. Lorsque le piston monte, il est pressé contre le côté gauche de la paroi du cylindre et lorsqu'il descend, il est pressé contre le côté droit. À chaque coup de force, le piston sera frappé du côté gauche contre le côté droit avec une force énorme.
L'axe de piston étant décentré, la bielle est déjà verticale avant le PMH. Le piston se déplace vers le côté droit du cylindre avant la course motrice. Lorsque la course motrice a lieu, le piston est déjà dans la bonne position et peut désormais descendre tout droit en un seul mouvement. Grâce à l'axe de piston décentré, le piston n'est plus frappé contre la paroi du cylindre par la course motrice, ce qui réduit le bruit et l'usure.
Distorsion du piston :
Le piston prend une forme différente dans un moteur chaud que dans un moteur froid. Le matériau se dilate sous l’effet de la chaleur. Le piston est construit de telle manière que l'expansion ne s'effectue que dans un seul sens. Sinon, le piston pourrait rester coincé dans le cylindre.
À l’extrême gauche de la figure, le piston est visible dans un état normal. L'image du milieu représente le piston dans le cylindre vu de dessus, lorsqu'il est à température de fonctionnement. Le moteur a donc tourné pendant un certain temps, ce qui a provoqué un échauffement et une expansion du matériau du piston. L'image de droite montre le piston à froid. Celui-ci est désormais de forme ovale. Les flèches au-dessus et en dessous indiquent la différence de taille. Le piston sur l'image de droite a été renforcé dans la largeur et délibérément construit dans la longueur afin qu'il ait de la place pour se dilater. La raison en est que chaque matériau se dilate lorsqu’il est chauffé. Le piston doit également disposer d'un espace pour cela.
Le côté qui ne se dilate pas, c'est-à-dire les côtés gauche et droit du piston dans l'illustration, est pressé contre la paroi du cylindre pendant la course motrice. Ce côté absorbe la force de glissement (voir l'image dans le chapitre ci-dessous "piston basculant". Ceci est bien sûr construit de cette manière, car sinon l'espace entre le piston et la paroi du cylindre est trop grand avec cette force énorme. Le piston alors Le moteur est projeté contre la paroi du cylindre et aura donc une durée de vie courte.
Malgré cela, le son peut encore être différent lorsque le moteur est froid et lorsque le moteur est chaud. Lorsque le moteur est froid, il y a tellement de jeu entre le piston et le cylindre qu'un léger bruit de tapotement peut encore être entendu. Ce n'est pas du tout un problème, tant que la phase de préchauffage du moteur se déroule sans problème. J'entends par là que le moteur doit être réchauffé lentement (pas à régimes trop élevés et certainement pas trop d'essence à bas régime). Si cela se produit, le piston n'est pas encore complètement dilaté et l'huile n'a pas encore atteint la température de fonctionnement d'au moins 60 ou 80 degrés. Le moteur aura alors une durée de vie nettement réduite. La paroi du cylindre s'usera plus vite, tout comme le côté du piston, qui s'usera plus durement. Le bruit du piston peut également être réduit par le constructeur en appliquant une « désaxation ». (Voir chapitre ci-dessus).
Piston basculant :
Lors de son mouvement de haut en bas, le piston se déplace également légèrement dans le sens de la largeur dans la paroi du cylindre. Si une usure se produit dans la paroi du cylindre en raison d'une mauvaise utilisation du moteur (pensez à rouler vite / à haut régime lorsque le moteur est froid), la partie de la paroi du cylindre (marquée en rouge sur l'image) peut devenir creuse. Un mauvais choix de matériaux par le constructeur automobile peut également jouer un rôle majeur (pensez à certains moteurs 1.4 16v de VAG) : cela signifie que la largeur de la paroi du cylindre augmente et que le piston a donc plus de liberté de mouvement en tant que résultat de la force de glissement. On parle alors de « pistons basculants ». L'image montre que le piston est dessiné légèrement tordu dans le cylindre. Une situation un peu exagérée, mais la notion de « piston basculant » est bien visible.
Le résultat de l'inclinaison des pistons est que le moteur fait beaucoup de bruits de tic-tac. On peut parfois presque le comparer au bruit produit par un moteur diesel. Le son est purement le choc contre la paroi du cylindre en raison de l'espace supplémentaire dont dispose le piston dans le cylindre. En conséquence, la consommation d'huile augmente souvent (en raison d'une mauvaise étanchéité) et l'usure augmente également. La seule chose à faire est de réviser le moteur.
Refroidissement:
Le piston est refroidi par pulvérisation d'huile moteur au fond. Cela peut être fait avec un pulvérisateur d'huile (voir image ci-dessous) ou à travers un trou dans la bielle. Ceci, ainsi que plus d'informations sur le refroidissement et la lubrification, sont décrits sur la page Système de lubrification.
