Principe de fonctionnement du moteur à piston
Le moteur à essence et le moteur diesel sont tous deux des moteurs à piston rotatif. Aujourd'hui, il est courant d'avoir quatre temps de cycle, mais le moteur à deux temps est également utilisé pour les tondeuses à gazon, les tronçonneuses ou les cyclomoteurs. Les cadences de travail décrivent également les cycles de travail du piston :
- Aspiration (soupape d'admission ouverte)
- Compression (les deux soupapes fermées)
- Travail (les deux soupapes fermées)
- Éjection (soupape d'échappement ouverte)
Lors de l'aspiration, le piston se déplace vers le bas. La dépression qui en résulte aspire l'air (oxygène) nécessaire à la combustion. Dans les moteurs plus anciens, comme le moteur à carburateur, le mélange air-carburant est aspiré. Mais aujourd'hui, presque tous les moteurs sont à injection directe. I'alimentation en air est alors par impulsions (l'air est aspiré par vagues). C'est pourquoi l'aspiration doit être réglée de manière à ce que la chambre de combustion soit alimentée de manière optimale.
Lors de la compression, le piston est poussé vers le haut par
le vilebrequin via la bielle. Cela permet de comprimer le mélange dans la chambre de combustion. Les moteurs diesel nécessitent un taux de compression plus élevé (auto-allumage) que les moteurs à essence. Toutefois, on obtient aujourd'hui également des taux de compression plus élevés pour les moteurs à essence. La tendance au downsizing des moteurs en est ici responsable. Le downsizing a été rendu possible par une meilleure qualité de fabrication de différents composants. Les pressions plus élevées désormais possibles grâce à la suralimentation des turbos ou des compresseurs entraînent une meilleure combustion et donc moins de gaz d'échappement.
Lors du fonctionnement, le mélange air-carburant s'enflamme et le piston est pratiquement projeté vers le bas. Le vilebrequin est alors mis en rotation. L'énergie de combustion est ainsi transformée en énergie cinétique. Le vilebrequin transmet le mouvement de rotation à l'arbre de transmission principal. C'est là que le régime du moteur est adapté aux besoins par réduction ou démultiplication.
Le piston est alors repoussé vers le haut par le vilebrequin. Ce faisant, les résidus de combustion et les gaz d'échappement sont poussés vers le collecteur d'échappement et le système d'échappement. Comme l'expulsion se fait par vagues successives en fonction de la course du piston, le système d'échappement s'y adapte.
Pourquoi les pistons sont-ils ovales lorsqu'ils sont froids ?
Pas tous les propriétaires de voitures le savent : la forme du piston est ovale à froid. Pour faire simple, cela est dû à la fixation de la bielle. Ici, le piston est quasiment bloqué et le matériau est en outre adapté à la charge élevée. Si la surface du piston était ronde, la dilatation thermique à la température de fonctionnement entraînerait une surface ovale. En revanche, si la surface est légèrement ovale ( pas visible à l'œil nu), la surface du piston devient ronde lorsque le moteur est chaud.
Mais il existe aussi de véritables pistons ovales. Cela permet d'augmenter la surface du piston. Il est ainsi possible de gagner jusqu'à 40 % d'extension de surface par rapport à un moteur de construction identique.
Quels sont les différents types de pistons ?
Autrefois, les pistons étaient généralement fabriqués en alliages d'acier moulé. Aujourd'hui, grâce à l'amélioration et à l'avancée des conditions de fabrication, il est possible d'utiliser principalement des alliages d'aluminium. Parmi les variantes de pistons, on peut faire plusieurs distinctions. Tout d'abord, les pistons diesel et les pistons essence. Les pistons diesel sont renforcés au niveau du segment feu, le premier segment de piston, par un alliage métallique supplémentaire afin que le matériau résiste aux pressions et aux températures plus élevées.
On distingue en outre les pistons en fonte et les pistons en acier forgé. Les alliages de fonte sont plutôt durs et cassants. On peut les comparer au verre. L'acier forgé est de l'acier laminé. Cela permet d'obtenir une structure totalement différente de l'acier. Les pistons forgés sont plutôt " souples ", comparables au caoutchouc, pour illustrer la différence entre les alliages coulés et les alliages laminés. Les pistons forgés résistent ainsi mieux aux pressions élevées, raison pour laquelle ils sont utilisés dans les gros moteurs diesel.
Mais les deux alliages d'acier présentent aussi des inconvénients. Lorsque l'acier chauffe trop, il se fritte. Le frittage rend l'acier plus dur, mais plus cassant. La rupture du piston est donc due à des contraintes exercées sur l'alliage. Par exemple, un carburant inapproprié ou un capteur de cliquetis défectueux entraîne un cliquetis du moteur. Le temps d'allumage n'est alors plus optimal et sollicite le matériau de manière significative.
Il existe également des pistons sport. Il s'agit le plus souvent de pistons forgés, alors que les pistons de série sont souvent en fonte. Les pistons sport ont parfois une surface différente (cavité ou piston à nez pour améliorer la turbulence du mélange air-carburant).
Comment nettoyer les pistons ?
Il n'est évidemment pas question de les laver. Cependant, vous pouvez contribuer à les préserver. Dans le cas d'un moteur fonctionnant à l'essence normale, un plein de sans plomb 98 de temps en temps est recommandé. Sur les forums Internet, on lit souvent qu'il s'agit d'un "truisme" erroné de mécaniciens qui veulent seulement se donner de l'importance. En revanche, il est faux que le changement de carburant ne permette pas de le nettoyer.
Le facteur déterminant est ici la différence d'indice d'octane (RON). L'essence normale a un indice d'octane de 95, le sans plomb 98 un indice de 98. Il existe encore des carburants à 100 RON. L'indice d'octane influe considérablement sur le moment de l'allumage. C'est pourquoi les moteurs modernes sont équipés d'un capteur de cliquetis. Ainsi, dans le cas d'un moteur conçu pour le sans plomb 98, le point d'allumage est adapté si l'utilisation d'essence normale provoque un cliquetis. Même si le calage de l'allumage peut être adapté sur les moteurs modernes, il convient de faire le plein avec le carburant pour lequel le moteur a été conçu.
Sur les moteurs plus anciens sans capteur de cliquetis, le SP98 (pour un moteur conçu pour l'essence normale) entraîne une légère modification du point d'allumage ou une modification de l'allumage. Cela permet aux résidus de combustion de se détacher plus facilement de la surface du piston. Si, lors de la dépose de la culasse, il s'avère que la surface du piston est fortement encrassée par des résidus de combustion, il ne suffit pas toujours de la nettoyer. Il faut plutôt se demander comment des dépôts importants ont pu se former. En règle générale, il s'agit ici d'un segment de piston usé (segments racleurs d'huile, segment d'étanchéité) ou d'une surface de glissement de cylindre (rodage croisé) à réviser. Si la surface doit être révisée (rodage), il faut utiliser des pistons surdimensionnés.
Le meilleur moyen de nettoyer les pistons montés est d'utiliser de la benzine. Il ne faut en aucun cas utiliser des produits non prévus à cet effet, tels que des nettoyants pour four ("solution" proposée sur Internet). Sans entrer dans les détails : de tels produits peuvent endommager gravement l'alliage métallique. Le piston démonté se nettoie de préférence aux ultrasons.
Combien de temps faut-il pour roder des pistons neufs ?
Le rodage d'un nouveau moteur ou d'un moteur révisé fait l'unanimité. Cependant, les avis ne sont pas les seuls à diverger au sujet du temps de rodage nécessaire, les constructeurs automobiles ont en effet des exigences différentes. Il est parfois si difficile de répondre à cette question qu'il est recommandé de se renseigner directement auprès du constructeur automobile et non auprès de n'importe quel garage.
Le problème : sur les moteurs récents, un rodage dans des conditions de fonctionnement maximales peut aussi être tout à fait possible. Les surfaces des matériaux des segments de piston et de la chemise de cylindre durcissent alors. En revanche, un moteur reconstruit implique que la culasse doit être retirée. Il est parfois prescrit que la culasse doit être resserrée après un certain kilométrage.
En attendant, il est recommandé de rouler en douceur afin d'éviter tout dommage important au niveau de la culasse. S'il est difficile d'obtenir des informations cohérentes et/ou fiables directement auprès du constructeur automobile, nous recommandons de suivre les instructions de rodage prévues par le constructeur automobile en fonction du modèle de véhicule et de la motorisation correspondante.
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En achetant par exemple des pistons neufs dans notre boutique en ligne, vous recevrez exclusivement des pièces de rechange de moteur de haute qualité, équivalentes à celles de l'équipement d'origine. En outre, nous vous recommandons de procéder à une révision complète du moteur. Si de nouveaux pistons sont montés, les segments de piston sont également recommandés. Les paliers (coussinets de bielle, paliers de vilebrequin) doivent être contrôlés et mesurés. Outre les pièces mentionnées, il peut être nécessaire de disposer d'un kit de culasse ou d'un kit d'étanchéité moteur complet, d'un kit de courroie de distribution ou d'un tendeur de chaîne de distribution et d'autres pièces. Vous pouvez les commander dans la grande qualité déjà mentionnée et à nos prix avantageux habituels. Votre commande sera expédiée dès qu'elle sera passée.
