mercredi 6 mai 2009

LE PISTON


Définition :

Pièce cylindrique mobile, qui sert à comprimer les gaz en vue d'une explosion, et qui après l'explosion transforme un énergie thermique en énergie mécanique.

Outre ces deux rôles primordiaux, le piston à d'autres rôles tout aussi important pour le bon fonctionnement du moteur :

  • Il va aspirer le mélange de gaz dans la chambre de combustion lors de sa descente.
  • Il va expulser les gaz brulés lors de sa remontée.
  • Il doit evacuer la chaleur crée par les explosions répétées.
  • Il doit assurer l'étanchéité entre la chambre de combustion et le carter du vilebrequin rempli d'huile.
  • Il doit résister à la très forte chaleur et aux contraintes mécaniques.
  • Et enfin, il doit être le plus léger possible pour diminuer les masses en mouvement. (plus le piston est léger, plus l'explosion servira à faire avancer la moto plutôt qu'à déplacer le piston. Il est est évidement de même pour toute les pièces mobiles du moteur).
Constitution:
- Coulé en alliage (alpax)
- Coulé en fonte ( très rare)
Différents type de pistons

- piston monobloc
- piston constitué d'un alliage à haute teneur en silicium, ayant un très faible coefficient de dilatation
- piston thermostatique
- piston elliptique
- piston à jupe indépendante
- piston élastique à jupe fendue

L'axe de piston:

rôle: assurer la liaison, piston bielle

La tête du piston

Le dessus de la tete de piston assure la partie compression/évacuation des gaz. Sa forme est liée à celle de la chambre de combustion.


Il existe plusieurs formes de tête de piston :

Têtes plates:

Très présent en 2T, de plus en plus rare dans les moteurs 4T.

têtes convexe:

Avec des empreintes "en regard" des soupapes (en face des soupapes) :

  • La partie convexe permet d'avoir des chambres de combustion plus performantes (meilleure inflammation des gaz, évacuation plus facile et rapide, meilleur refroidissement de la bougie, etc) et des compressions plus élevées.

  • Les empreintes légèrement plus grande que le diamètre des têtes de soupapes évite au piston et aux soupapes de se toucher (ce qui pourrait être le cas lors d'un affolement de soupape ou d'un léger déréglage de la distribution).
Têtes dites "héron":

La chambre de combustion a été creusée dans la tête du piston, assez rare en moto (moto guzzi par exemple).

Pour supporter les explosions:
  • A) Les têtes de piston subissent de plus en plus souvent des traitements de surface afin de les renforcer (graphite, nickel, ou même céramique).
  • B)L'étanchéité entre les gaz et l'huile est assurée par les segments.

  • C)L'évacuation de la chaleur peut être améliorée par les renforts ou nervures que l'on trouve sur le "verso" de la tête de piston. En effet leur présence augmente la surface d'échange thermique comme les aillettes d'un moteur refroidit par air. La température de fonctionnement d'une tête de piston est de 200 à 370°C suivant le type de moteur.

Aujoud'hui de plus en plus de constructeur améliore le refroidissement par un système de projection de gouttelettes d'huile sur le fond de la tête du piston.


Les segments
Rôle : assurer l'étanchéité entre cylindre et piston, répartir l'huile de graissage


A. Le Piston
B. Les Segments
C. La Bielle
D. L'axe du Piston

Les segments :

Ce sont des anneaux "élastiques" ouverts qui se logent dans des rainures faites dans la tête du piston.

Sur un moteur 4T on trouve en général 3 segments (certains moteurs en compétition n'en ont que 2).

Ils assurent l'étanchéité entre la chambre de combustion (les gaz) et le carter d'huile du vilebrequin.

Il sont utilisé aussi pour l'évacuation de la chaleur vers le cylindre.

Le segment de feu :

C'est le segment en contact avec les gaz. Lors de l'explosion, il est plaqué contre le piston (dans sa rainure) et contre le cylindre, ce qui assure quasiement toute l'étanchéité.

Le segment d'étanchéité :

Il assure l'étanchéité total des gaz en arretant ceux qui seraient passés par l'ouverture du segment de feu.

Le segment racleur :

(Que sur les 4T) Il assure l'étanchéité côté huile, il doit "racler" l'huile des paroies du cylindre et la rejeter dans le carter d'huile du vilebrequin


La jupe du piston :

La jupe du piston commence après le dernier segment et sert au guidage du piston dans le cylindre.

  • Soit la jupe est complete.

  • Soit la jupe est réduite ressemblant plus à une paire de "patin" assurant toujours le guidage contre le cylindre.

En effet, les constructeurs essaient de réduire le poid du piston et les frottements de la jupe sur le cylindre afin d'améliorer les performances du moteur à haut régime.
L'état de surface de la jupe est importante pour assurer une bonne lubrification, parfois un traitement de surface peut être appliqué sur le piston ou uniquement sur la jupe, qui prendrons alors une coloration gris foncé voir noir.


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