7 Les pièces du piston et leurs fonctions

Les pièces de piston comprennent toutes les parties de l'assemblage, de la tête du piston à la tige qui relie le composant au vilebrequin. Chaque pièce joue un rôle important dans le fonctionnement du piston et, par conséquent, du moteur. Cette section présente les principales pièces d'un piston de moteur, leur fonction et les variations en termes de conception.

Nom et fonction des pièces du piston

Le piston d'un moteur est d'une simplicité trompeuse. Cependant, derrière cette apparence simple se cache une conception complexe qui se compose d'une géométrie et de sections complexes. Le piston conventionnel utilisé dans les moteurs à combustion interne ou les moteurs à pistons comprend les pièces suivantes.

• Tête de piston
• Jupe de piston
• Segments de piston
• Goupille de piston
• Barre d'accouplement
• Boulon de bielle
• Palier de piston

Les pièces de l'assemblage du piston sont décrites plus en détail ci-dessous.

Tête de piston

Cette partie est également appelée couronne du piston et représente la surface supérieure de l'assemblage du piston. La tête subit toutes les températures et pressions extrêmes lorsque le moteur est en marche. niveaux de chaleur atteignant jusqu'à 2500° et plus.

Comme on peut s'y attendre, les têtes de piston doivent posséder des capacités supérieures de résistance à la chaleur et à la force. Elles sont donc généralement fabriquées à partir d'alliages spéciaux. Leur conception doit également faciliter une combustion efficace, ce qui nous amène à la conception et à la fonction des têtes de piston.

La tête de piston a notamment pour fonction de supporter les pressions de combustion et de permettre une combustion uniforme en faisant tourbillonner le mélange air-carburant. La tête protège également les pièces situées en dessous d'elle des dommages causés par la chaleur. Pour remplir ces fonctions, la surface de la tête est spécialement façonnée.

Les modèles les plus courants sont le dôme, la coupelle et le sommet plat. Le piston en forme de dôme présente un milieu surélevé, tandis que le piston en forme de coupelle présente une dépression avec des bords surélevés. Le piston à tête plate utilise un profil plat. Les profils en forme de dôme et d'assiette permettent de réguler les niveaux de compression et d'éviter d'endommager le moteur. La tête peut également avoir la forme d'un coin afin d'assurer le dégagement des soupapes.

Jupe de piston

La jupe du piston est la partie qui entoure la section cylindrique de l'assemblage du piston, juste en dessous de la couronne. Elle est généralement rainurée et fabriquée en fonte ou en acier. Pour éviter que le piston ne se bloque dans des conditions de température élevée, la jupe est souvent de forme elliptique.

La jupe du piston a pour fonction d'aligner l'ensemble du piston dans le cylindre. Le mouvement du piston est généralement irrégulier. Sans la jupe, le piston heurterait les parois du cylindre. La jupe sert donc de guide au piston.

Il existe essentiellement deux modèles pour cette pièce : la jupe complète et la jupe glissante. La jupe complète est de forme cylindrique et est principalement utilisée sur les pistons des véhicules lourds. La jupe glissante est généralement réduite pour diminuer le poids.

Bague de piston/bague de piston

Il s'agit de pièces circulaires qui s'insèrent dans les rainures du piston situées sur la jupe. Dans la plupart des applications, il y a trois segments de piston. Les segments sont généralement fendus. Cette construction a deux objectifs. Premièrement, elle facilite le montage des segments. D'autre part, elle permet de maintenir la position des segments.

Les segments de piston ont notamment pour fonction d'assurer l'étanchéité de la chambre de combustion en maintenant un jeu correct entre le piston et le cylindre. Un autre objectif majeur est de déplacer huile moteur de haut en bas sur les parois du cylindre. À cet égard, il existe souvent trois types de segments de piston : le segment de compression, le segment d'essuyage et le segment de contrôle de l'huile.

Le segment de compression est situé sur la partie supérieure de l'assemblage du piston. Il est également connu sous le nom de segment de pression et sert à empêcher les gaz de combustion de s'échapper dans l'alésage du cylindre. Le segment d'essuyage ou de raclage est le deuxième segment. Comme son nom l'indique, il racle l'huile sur les parois du cylindre. Il assure également une fonction d'étanchéité.

Le dernier segment, appelé segment de contrôle de l'huile du piston, élimine l'huile des parois du cylindre. Sur certains pistons, ce segment est également percé de petits trous. Ceux-ci permettent d'évacuer l'excès d'huile afin qu'elle retourne dans le carter. Les segments de piston sont généralement en fonte ou en acier. Lorsque plus d'un segment est utilisé, les espaces entre les deux sont appelés les portées des segments de piston.

Goupille de piston

L'axe de piston désigne l'arbre qui traverse la jupe à l'intérieur d'un alésage appelé alésage de l'axe de piston. Il peut s'agir d'une pièce creuse ou solide en fonction de l'application spécifique. Pour les rendre plus résistantes, ces pièces sont généralement fabriquées à partir des matériaux suivants acier allié.

L'axe du piston sert de pivot à la bielle. Cela facilite le mouvement du piston lorsque le moteur tourne. En raison de la friction produite par le mouvement de pivotement, l'axe est généralement lubrifié par de l'huile qui lui parvient par un trou dans la bielle.

Comme pour les autres pièces du piston, il existe différentes configurations pour l'axe. Il peut s'agir d'un axe stationnaire, semi-flottant ou entièrement flottant. L'axe fixe utilise une vis pour se connecter aux bossages du piston et n'est pas libre de bouger à l'une ou l'autre de ses extrémités. En revanche, les extrémités des axes semi-flottants et entièrement flottants sont mobiles, en fonction de leur conception.

Tige de connexion

La bielle du piston est la partie du piston qui est reliée au vilebrequin d'un côté et à l'axe du piston de l'autre. Certains l'appellent la bielle, qui est l'abréviation de connecting rod. Selon l'application du moteur, la bielle peut être en acier, en aluminium ou en fer. Elle est généralement divisée en trois parties principales : le petit bout, le gros bout et la poutre.

La petite extrémité de la tige de piston désigne la partie qui s'articule avec l'axe, tandis que la grande extrémité est la partie qui s'articule avec le vilebrequin. La poutre est la pièce qui se trouve entre les deux extrémités. Dans certains pistons, la poutre est percée d'un trou pour acheminer l'huile de lubrification.

La fonction principale de la bielle est de transférer l'énergie des gaz en expansion au vilebrequin. Elle fait tourner le vilebrequin lorsque le piston se déplace de haut en bas ou d'avant en arrière, convertissant ainsi un mouvement linéaire en rotation. La bielle sert également de conduit pour l'huile de lubrification du cylindre et de l'axe du piston.

Une bielle de piston est généralement en acier ou en aluminium, parfois en fer. L'acier offre excellente résistance et convient aux moteurs lourds, tandis que l'aluminium permet de réduire le poids et convient aux applications plus légères. Les tiges en fer sont plus courantes dans les petits moteurs. La plupart des tiges de piston sont forgées pour des raisons de robustesse. Certaines sont coulées, en particulier celles utilisées sur les moteurs plus légers.

Boulons de la tige de connexion

Les boulons de bielle maintiennent la bielle sur le vilebrequin et sont considérés comme l'une des pièces du piston. Afin de supporter les contraintes mécaniques liées aux mouvements de la bielle, les boulons sont conçus pour fléchir légèrement. Ils sont également fabriqués à partir de différents matériaux tels que l'acier, l'aluminium, voire le laiton ou l'acier inoxydable. alliages de nickel.

La fonction du boulon de piston est de fixer la bielle au vilebrequin. Cela permet d'assurer le bon fonctionnement du piston et le bon fonctionnement du moteur. Pour ce faire, les boulons doivent être correctement installés et le type de matériau utilisé dépend du type de moteur.

Les boulons de piston peuvent être de forme hexagonale, plate, ronde ou gaufrée. Ils peuvent également être de type fileté ou non fileté. D'autres variantes incluent le type à capuchon et les boulons traversants. Les boulons font partie des pièces d'un assemblage de piston que vous pouvez remplacer séparément.

Paliers de piston

Piston roulements sont des pièces métalliques ou des coquilles situées à chaque extrémité de la bielle. Elles sont également appelées coussinets de piston et sont fabriquées à partir de divers matériaux. Les plus courants sont l'aluminium siliconé, le cuivre siliconé, le cuivre au plomb, etc. Ils sont généralement recouverts de matériaux qui en augmentent la dureté.

La fonction des coussinets de piston est de permettre à la tige de transférer le mouvement au vilebrequin. Ils sont de deux types : les paliers de gros bouts et les paliers de petits bouts. Les paliers de tête sont situés à l'endroit où la bielle se raccorde au vilebrequin. Les petits paliers de tête sont ceux qui se trouvent à l'extrémité où la tige se raccorde à l'axe du piston. Les coussinets de piston sont des pièces remplaçables.

Conclusion

Un piston pour moteur de voiture est composé de plusieurs pièces. Comme nous l'avons vu, chaque pièce remplit une fonction importante. Les pièces d'un piston sont également fabriquées à partir de différents matériaux en fonction de leur emplacement et de l'importance des contraintes thermiques et mécaniques qu'elles doivent supporter. Les pistons automobiles sont également disponibles en différents types, comme vous l'apprendrez dans la section suivante. Poursuivez votre lecture pour découvrir comment chaque type s'adapte à des moteurs et à des applications spécifiques.