Un piston fait partie d'un moteur de voiture. Appareil, remplacement, installation de piston

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Dernière modifié: 2024-02-19 15:44

Le piston est l'un des éléments du mécanisme à manivelle, sur lequel repose le principe de fonctionnement de nombreux moteurs à combustion interne. Cet article traite de la conception et des caractéristiques de ces pièces.

Définition

Un piston est une pièce qui effectue des mouvements alternatifs dans un cylindre et assure la transformation des changements de pression de gaz en travail mécanique.

Destination

Avec la participation de ces parties, le processus thermodynamique du moteur est réalisé. Le piston étant l'un des éléments du mécanisme à manivelle, il perçoit la pression produite par les gaz et transfère la force à la bielle. De plus, il assure l'étanchéité de la chambre de combustion et l'évacuation de la chaleur de celle-ci.

Design

Le piston est une pièce en trois parties, c'est-à-dire que sa conception comprend trois composants qui remplissent des fonctions différentes et deux parties: la tête, qui combine la partie inférieure et la partie d'étanchéité, et la partie de guidage, représentée par le jupe.

Bas

Peut avoir des différencesforme en fonction de nombreux facteurs. Par exemple, la configuration du fond des pistons d'un moteur à combustion interne est déterminée par l'emplacement d'autres éléments structurels, tels que des buses, des bougies, des soupapes, la forme de la chambre de combustion, les caractéristiques des processus qui s'y déroulent, la conception globale du moteur, etc. Dans tous les cas, elle détermine les caractéristiques de fonctionnement.

Il existe deux principaux types de configuration de tête de piston: convexe et concave. Le premier offre une plus grande résistance, mais aggrave la configuration de la chambre de combustion. Avec un fond concave, la chambre de combustion a au contraire une forme optimale, mais les dépôts de carbone se déposent plus intensément. Plus rarement (dans les moteurs à deux temps), il existe des pistons avec un fond représenté par une saillie de réflecteur. Cela est nécessaire lors du soufflage pour le mouvement dirigé des produits de combustion. Les pièces des moteurs à essence ont généralement un fond plat ou presque plat. Parfois, ils ont des rainures pour ouvrir complètement les vannes. Dans les moteurs à injection directe, les pistons se caractérisent par une configuration plus complexe. Dans les moteurs diesel, ils se distinguent par la présence d'une chambre de combustion dans le bas, qui fournit un bon tourbillon et améliore la formation du mélange.

La plupart des pistons sont à simple face, bien qu'il existe également des versions à double face qui ont deux fonds.

La distance entre la gorge du premier segment de compression et le fond s'appelle la zone d'allumage du piston. La valeur de sa hauteur est très importante, ce qui est différent pour les pièces constituées de matériaux différents. Dans tous les cas, la hauteur de l'anneau de feu au-delàles limites de la valeur minimale admissible peuvent entraîner l'épuisement du piston et la déformation du siège du segment de compression supérieur.

Pièce d'étanchéité

Voici les racleurs d'huile et les bagues de compression. Pour les pièces du premier type, les canaux ont des trous traversants pour que l'huile retirée de la surface du cylindre pénètre dans le piston, d'où elle pénètre dans le carter d'huile. Certains ont une jante en acier inoxydable avec une rainure pour l'anneau de compression supérieur.

Les segments de piston, en fonte, servent à créer un ajustement serré entre le piston et le cylindre. Ils sont donc à l'origine des frottements les plus importants dans le moteur, dont les pertes s'élèvent à 25 % des pertes mécaniques totales du moteur. Le nombre et l'emplacement des anneaux sont déterminés par le type et le but du moteur. Les plus couramment utilisés sont 2 segments de compression et 1 segment racleur d'huile.

Les anneaux de compression ont pour fonction d'empêcher les gaz de pénétrer dans le carter depuis la chambre de combustion. Les plus grandes charges tombent sur le premier d'entre eux, par conséquent, dans certains moteurs, sa rainure est renforcée par un insert en acier. Les anneaux de compression peuvent être trapézoïdaux, coniques, en forme de tonneau. Certains d'entre eux ont une découpe.

Le segment racleur d'huile sert à éliminer l'excès d'huile du cylindre et l'empêche de pénétrer dans la chambre de combustion. Il a des trous pour cela. Certaines variantes ont un extenseur à ressort.

Partie de guidage (jupe)

A une forme en forme de tonneau (curviligne) ou conique pour compenser la dilatation thermique. Sur elleil y a deux pattes pour l'axe de piston. Dans ces zones, la jupe a la plus grande masse. De plus, on observe les plus grandes déformations de température lors du chauffage. Diverses mesures sont utilisées pour les réduire. Il peut y avoir un anneau racleur d'huile au bas de la jupe.

Pour transférer la force du piston ou vers celui-ci, on utilise le plus souvent une manivelle ou une tige. L'axe de piston sert à relier cette pièce à celles-ci. Il est en acier, a une forme tubulaire et peut être installé de plusieurs façons. Le plus souvent, un doigt flottant est utilisé, qui peut être tourné pendant le fonctionnement. Pour éviter tout déplacement, il est fixé avec des anneaux de retenue. La fixation rigide est beaucoup moins utilisée. La tige sert de guide dans certains cas, remplaçant la jupe du piston.

Matériaux

Le piston du moteur peut être composé de divers matériaux. Dans tous les cas, ils doivent avoir des qualités telles qu'une résistance élevée, une bonne conductivité thermique, des propriétés antifriction, une résistance à la corrosion et un faible coefficient de dilatation linéaire et de densité. Pour la production de pistons, des alliages d'aluminium et de la fonte sont utilisés.

Fonte

Il présente une résistance élevée, une résistance à l'usure et un faible coefficient de dilatation linéaire. Cette dernière propriété permet à de tels pistons de fonctionner avec des jeux serrés, ce qui permet d'obtenir une bonne étanchéité du cylindre. Cependant, en raison de la gravité spécifique importante, les pièces en fonte ne sont utilisées que dans les moteurs où les masses alternatives ont des forcesinertie, ne constituant pas plus d'un sixième des forces de pression sur le fond du piston à gaz. De plus, en raison de la faible conductivité thermique, le chauffage du fond des pièces en fonte pendant le fonctionnement du moteur atteint 350-450 ° C, ce qui est particulièrement indésirable pour les options de carburateur, car il conduit à un allumage par lueur.

Aluminium

Ce matériau est le plus couramment utilisé pour les pistons. Cela est dû au faible poids spécifique (les pièces en aluminium sont 30% plus légères que les pièces en fonte), à la conductivité thermique élevée (3 à 4 fois supérieure à celle de la fonte), qui garantit que le fond n'est pas chauffé à plus de 250 ° C, qui permet d'augmenter le taux de compression et d'offrir un meilleur remplissage des cylindres, et des propriétés antifriction élevées. Dans le même temps, l'aluminium a un coefficient de dilatation linéaire 2 fois supérieur à celui de la fonte, ce qui oblige à faire de grands écarts avec les parois des cylindres, c'est-à-dire que les dimensions des pistons en aluminium sont inférieures à celles de la fonte pour cylindres identiques. De plus, ces pièces ont une résistance moindre, en particulier lorsqu'elles sont chauffées (à 300 ° C, elle diminue de 50 à 55%, tandis que pour la fonte - de 10%).

Pour réduire le degré de frottement, les parois des pistons sont recouvertes d'un matériau anti-friction, qui est utilisé comme le graphite et le bisulfure de molybdène.

Chauffage

Comme mentionné, pendant le fonctionnement du moteur, les pistons peuvent chauffer jusqu'à 250-450 °C. Par conséquent, il est nécessaire de prendre des mesures visant à la fois à réduire l'échauffement et à compenser la dilatation thermique provoquée par celui-ci.détails.

Pour refroidir les pistons, on utilise de l'huile, qui est fournie à l'intérieur de ceux-ci de différentes manières: ils créent un brouillard d'huile dans le cylindre, le vaporisent à travers un trou dans la bielle ou avec une buse, l'injectent dans le canal annulaire, circuler à travers la bobine tubulaire dans le fond du piston.

Pour compenser les déformations de température dans les zones des marées, les jupes sont tournées des deux côtés du métal de 0,5 à 1,5 mm de profondeur sous la forme de fentes en forme de U ou de T. Une telle mesure améliore sa lubrification et empêche l'apparition de rayures dues aux déformations de température, c'est pourquoi ces évidements sont appelés réfrigérateurs. Ils sont utilisés en combinaison avec une jupe conique ou en forme de tonneau. Cela compense sa dilatation linéaire due au fait que lorsqu'elle est chauffée, la jupe prend une forme cylindrique. De plus, des inserts de compensation sont utilisés pour que le diamètre du piston subisse une dilatation thermique limitée dans le plan d'oscillation de la bielle. Il est également possible d'isoler la partie guide de la tête qui subit le plus de chaleur. Enfin, les parois de la jupe sont dotées de propriétés élastiques en appliquant une coupe oblique sur toute sa longueur.

Technologie de production

Selon la méthode de fabrication, les pistons sont divisés en fonte et forgé (estampé). Les pièces du premier type sont utilisées sur la plupart des voitures et le remplacement des pistons par des pistons forgés est utilisé pour le réglage. Les options forgées se caractérisent par une résistance et une durabilité accrues, ainsi qu'un poids réduit. Par conséquent, l'installation de pistons de ce type augmente la fiabilité et les performances du moteur. Ceci est particulièrement important pour les moteurs fonctionnant dans des conditions decharges, tandis que les pièces moulées suffisent pour un usage quotidien.

Demande

Le piston est une pièce multifonctionnelle. Par conséquent, il n'est pas utilisé uniquement dans les moteurs. Par exemple, il y a un piston d'étrier de frein, car il fonctionne de manière similaire. En outre, le mécanisme à manivelle est utilisé sur certains modèles de compresseurs, pompes et autres équipements.