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LP JP LE PISTON ET SES SEGMENTS

dossier technologique

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2MVMSystème:

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 cyclesCréer 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 segmentsRésister 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

PISTON / SEGMENTS

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 pistonOuvrir ou fermer les transfert

PistonSegments

Axe

Empreinte des soupapes

Ergots de segments

F1: force de pousséeF2 : force résistante moteurF3: force résistante de l'angle bielle/ maneton

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

Rôle Spécifique



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MOTORISATION

LE PISTON

EFFORTS SUR LE PISTON

TEMPERATURE ET REFROIDISMENT Piston

• Températures maximum

• Refroidissement ( principalement 4 temps )

Refroidissement par arrosage Refroidissement par galerie

PISTON / SEGMENTS

Les nervures sur le fond de certains pistons permettent de renforcer la tête du piston ainsi de la refroidir.

P: Pression combustionF: Force de pousséeL: course

F1: force de pousséeF2 : force résistante moteurF3: force résistante de l'angle bielle/ maneton





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MOTORISATION

MATERIAUX ET CONSTRUCTION

Généralement le piston est en alliage d'aluminium ( Alpax ).

Piston moulé Piston forgé

PARTIE DU PISOTN

PISTON / SEGMENTS

Fabrication : Liquide en fusion dans un moule puis usinage de finition

Avantage : Peu cher à produire en grande série



Moule

Fraiseuse



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MOTORISATION

• 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 / SEGMENTS

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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MOTORISATION

• 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.

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

• Montage sur le pied de bielle 4 temps :

PISTON / SEGMENTS

Traitement de surface

Roulement à aiguille

Libre dans la bielleSerré sur le piston

Libre dans la bielleLibre sur la bielle

Libre dans le pistonSerré sur la bielle

Passage d'huile



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MOTORISATION

• 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.

PISTON / SEGMENTS

Axe médian du piston

Décentrage de l'axe de piston

P Comp.PMH

Point de contact

Longueur de contact

P Comp. PMH



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MOTORISATION

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.

Piston et segments 4 temps Piston et segments 2 temps

PISTON / SEGMENTS

P combustion 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 avec segments

La pression ne passe pas entre le cylindre et le piston=> La chambre de combustion est étanche=> Puissance maximum

Coupe de segment

Sens de montage du piston orienté vers l'échappement

Coupe de segment

3 segments aux fonction spécifiques



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MOTORISATION

NOM ET FONCTIONS DES SEGMENTS

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.

PISTON / 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

Lubrification du moteur

« Raclage » d'huile sur les parois du cylindre

Bien positionner les coupes des segments en face des ergots de positionnement ( orienté à l'opposé de la lumière d'échappement )



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MOTORISATION

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.

PISTON / SEGMENTS




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MOTORISATION

PRECAUTION DE MONTAGE

Les segment sont par conception très fragile.

4 Temps 2 Temps

PISTON / SEGMENTS

Lever le segment et le faire tourner dans sa gorge

Toujours vérifier dans la documentation technique la position et le sens

des segments sur le piston


- 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

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