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