le piston - LPJP Moto

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LE PISTON ET SES SEGMENTS
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dossier technologique
Système:
MOTORISATION
PIECES DU SYSTEME
Un piston est un organe mobile coulissant dans un cylindre. Le piston permet de convertir une
pression en un déplacement mécanique ( F=PxS ).
Rôle annexes communs au 2 cycles
Créer une dépression pour aspirer le mélange lors de sa descente.
Expulser les gaz brulés lors de sa remontée.
Évacuer la chaleur crée par les explosions répétées.
Etanchéifier la chambre de combustion et le carter du vilebrequin à l'aide des segments
Résister à la très forte chaleur et aux contraintes mécaniques
Doit être le plus léger possible pour diminuer les masses en mouvement.
Culasse 4 temps
culasse 2 temps
Empreinte
des soupapes
Piston
Segments
Axe
Ergots de
segments
Rôle Spécifique
3eme segment pour éviter que l'huile ne remonte
dans la chambre de combustion
Permettre la precompression dans le carter
moteur lors de la descente du piston
Ouvrir ou fermer les transfert
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MOTORISATION
LE PISTON
EFFORTS SUR LE PISTON
P: Pression combustion
F: Force de poussée
L: course
F1: force de poussée
F2 : force résistante moteur
F3: force résistante de l'angle
bielle/ maneton
TEMPERATURE ET REFROIDISMENT Piston
•
Températures maximum
Les nervures sur le fond de certains pistons permettent
de renforcer la tête du piston ainsi de la refroidir.
•
Refroidissement ( principalement 4 temps )
Refroidissement par arrosage
Refroidissement par galerie
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MATERIAUX ET CONSTRUCTION
Généralement le piston est en alliage d'aluminium ( Alpax ).
Piston moulé
Piston forgé
Fraiseuse
Moule
Fabrication : Liquide en fusion dans un
moule puis usinage de finition
Avantage : Peu cher à produire en grande
série
Fabrication : Usinage intérieur / extérieur
du piston à partir d'un bloc d'aluminium
( taillé dans la masse )
Avantage : Plus résistant, la structure du
métal ne varie pas
PARTIE DU PISOTN
PISTON / SEGMENTS
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Système:
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•
La tête de piston :
•
Le dessus de la tête de piston assure la partie compression / évacuation des gaz. Sa forme
est liée à celle de la chambre de combustion.
La tête n'est pas cylindrique mais ovale pour permettre la
dilations .
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.
•
La jupe :
La jupe du piston est la partie assurant le guidage du piston dans le cylindre. Elle peut être
complète ou réduite. Le but de cette réduction est de diminuer le poids du piston et les frottements
de la jupe sur le cylindre afin d'améliorer les performances du moteur à haut régime.
Piston 4 temps avec jupe
réduite avec tête convexe et
empreinte de soupapes
Piston 2 temps avec empreinte
des transfert dans la jupe
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•
Traitement de surface :
La jupe ( ou le piston entier ) peut subir un
traitement de surface de quelques microns à base de
nickel ou de graphite principalement.
Traitement de surface
L'AXE DE PISTON
Il assure la liaison entre le piston et la bielle. La force à
transmettre étant élevée, sa surface de contact avec le piston
et la bielle doit être très importante.
Il doit résister aux efforts de flexion et être léger
L’axe de piston est fabriqué en acier cémenté, trempé, puis rectifié.
Il est souvent bloqué en translation par des joncs d'arrêt ( ou circlips )
•
Montage sur pied de bielle 2 temps
Roulement à aiguille
•
Montage sur le pied de bielle 4 temps :
Libre dans la bielle
Serré sur le piston
Libre dans la bielle
Libre sur la bielle
Passage d'huile
Libre dans le piston
Serré sur la bielle
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•
Décentrage d'axe : Permet de réduire le bruit du moteur et diminue sensiblement les
sollicitations mécaniques s'exerçant sur les composants.
C'est pourquoi il faut toujours vérifier le sens de montage du piston.
Axe médian du piston
Décentrage de l'axe de
piston
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LES SEGMENTS
Les segments sont des anneaux élastiques (ouverts avant la pose) qui se logent dans des
gorges usinées dans la tête du piston et permettent l'utilisation de toute l'énergie fournie en évitant
que les gaz ne s'échappe le long du piston. Il participe aussi l'évacuation de la chaleur de
combustion vers le cylindre.
P combustion
Piston sans segments
La pression passe entre le cylindre et le piston
=> La chambre de combustion n'est pas étanche
=> Perte de puissance
Piston et segments 4 temps
P combustion
Piston avec segments
La pression ne passe pas entre le cylindre et le
piston
=> La chambre de combustion est étanche
=> Puissance maximum
Piston et segments 2 temps
Sens de montage du
piston orienté vers
l'échappement
Coupe de segment
Coupe de segment
3 segments aux fonction spécifiques
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NOM ET FONCTIONS DES SEGMENTS
Le nombre de segments est variable ( 2 temps : 2 ou 1 ; 4 temps :3 ou
2 ), cependant on en distingue trois types. Les 3 types de segments,
positionnés dans l'ordre de haut en bas sur le piston, sont :
1. Le segment de feu est le segment en contact avec les gaz. Lors de
l'inflammation, il est plaqué contre le cylindre, ce qui assure quasiment
toute l'étanchéité
2. Le segment d'étanchéité ou de compression assure l'étanchéité
totale des gaz en arrêtant ceux qui seraient passés par la coupe du
segment de feu. Il doit permettre la bonne compression du mélange
destiné à la combustion. La surface est chromée ou revêtue de
molybdène
3. Le segment racleur, uniquement présent en 4 temps est
généralement composé de deux rails très minces en haut et en bas d'un
expandeur élastique perforé
Le segment racleur sur les moteur 4 temps.
Il assure l'étanchéité au niveau de l’huile ; il doit « racler » l'huile des parois du cylindre pour éviter
qu'elle soit brûlée au cycle suivant. Cette dernière est en partie évacuée par les trous réalisés dans
la gorge tandis qu'une autre partie sert à lubrifier légèrement les segments supérieurs.
« Raclage » d'huile sur
les parois du cylindre
Lubrification du moteur
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LA COUPE DE SEGMENT
MATERIAUX
Les segment sont principalement en fonte recouvert éventuellement d'un traitement de
surface de quelque microns ( chrome, molybdène ). Il est à noté que dans le cas de chemise
possédant un traitement de surface, les segments auront obligatoirement un traitement de surface.
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PRECAUTION DE MONTAGE
Les segment sont par conception très fragile.
Lever le segment et le faire
tourner dans sa gorge
4 Temps
- Tiercer les coupes de segments ( les coupes
doivent être à 120° l'une de l'autre )
- Les coupes du segment racleur ne doivent pas
être alignées
Toujours vérifier dans la documentation
technique la position et le sens
des segments sur le piston
2 Temps
Bien positionner les coupes des segments en face
des ergots de positionnement ( orienté à l'opposé
de la lumière d'échappement )
PISTON / SEGMENTS