Composants clés du moteur à combustion
Les pistons et les chemises sont des pièces centrales des moteurs à combustion, qui assurent le bon fonctionnement et les performances du moteur.
Dans cet article, nous expliquons le fonctionnement des pistons et des chemises, nous apportons des éclaircissements sur les dommages possibles et la cavitation et nous donnons des conseils importants pour une bonne phase de rodage des moteurs.
Pistons
Dans un moteur à combustion, les pistons jouent un rôle central dans la conversion de l'énergie issue de la combustion du carburant en travail mécanique.
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Fonction : Dans le moteur, le piston monte et descend dans le cylindre en transformant l'énergie de la combustion en travail mécanique, qui est ensuite converti en mouvement rotatif par le vilebrequin. Ce mouvement entraîne finalement le véhicule et aussi la prise de force.
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Matériau : Les pistons sont en aluminium ou en acier, selon les exigences. L'aluminium se caractérise par une bonne conductivité thermique, un faible poids et une facilité de coulée et d'usinage. L'acier, quant à lui, offre une grande solidité, une résistance à la température et une faible dilatation thermique.
Chemises
Les chemises (ou chemises de cylindre) sont des manchons cylindriques qui sont insérés dans le bloc moteur. Elles guident et protègent les pistons en réduisant les frottements qui se produisent lors du mouvement.
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Fonction : La chemise, associée à une huile moteur adaptée, garantit que le piston puisse monter et descendre dans le cylindre avec un minimum de frottement et protège le cylindre contre l'usure. En même temps, elle contribue à dissiper la chaleur et à lubrifier le piston.
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Matériau : Les chemises sont souvent fabriquées dans des matériaux robustes comme l'acier ou des alliages de fonte spéciaux, car elles doivent résister à des pressions et des températures élevées.
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Types : Il existe des chemises dites « humides » et des chemises dites « sèches ». Les chemises humides sont directement entourées de liquide de refroidissement, ce qui contribue à une meilleure dissipation de la chaleur, tandis que les chemises sèches sont insérées dans le cylindre et n'ont pas de contact direct avec le liquide de refroidissement.
Segments de piston
Coussinets
Les coussinets dans le moteur sont des composants qui assurent la rotation des pièces en mouvement telles que le vilebrequin ou l'arbre à cames et leur permettent de tourner avec un minimum de frottement.
Ils veillent à ce que ces pièces fonctionnent de manière régulière et sans usure excessive, malgré des charges et des vitesses élevées.
Lors du montage, il faut les comparer avec les coussinets démontés afin de constater les différences. Les sous-cotes doivent être vérifiées à l'aide d'une bande de mesure. Les consignes de serrage doivent impérativement être respectées.
Monter correctement les chemises de cylindre
Vérifier le bloc moteur
- Contrôle visuel du bloc moteur pour déceler tout dommage ou toute corrosion.
- Vérifier si le bloc moteur est déformé.
- Veiller à la propreté et à la planéité de l'embase de la collerette de la chemise.
- Contrôler soigneusement les rainures des joints toriques dans le bloc moteur.
Insérer et contrôler la chemise de cylindre
- Avant de retirer l'ancienne chemise, marquer sa position exacte dans le bloc moteur
- Enfoncer la nouvelle chemise de cylindre dans le bloc moteur avec un mouvement regulier et un outil spécial
- Mesurer le dépassement de la chemise en quatre endroits (tous les 90 degrés) à l'aide d'un calibre de profondeur et comparer avec les indications du fabricant
- Vérifier le diamètre intérieur au niveau des logements des joints toriques avec un outil de mesure interne
Mettre en place les joints toriques
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- Important : Ne pas utiliser de produit d'étanchéité liquide !
- Appliquer la pâte lubrifiante de montage sur les joints toriques et répartir uniformément le reste de la pâte sur les surfaces de contact des chemises de cylindre.
Essai de fonctionnement du moteur
- Le moteur ne doit pas être démarré tant qu'il n'est pas entièrement monté avec toutes les pièces rapportées et rempli d'huile moteur et de liquide de refroidissement conformément aux spécifications du fabricant.
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Il est important que le moteur tourne sans résistance mécanique lors de la première tentative de démarrage, car les premiers tours sont effectués dans des conditions de lubrification critiques, qui sont déterminantes pour le comportement ultérieur du moteur.
- Après le démarrage réussi du moteur, celui-ci doit fonctionner à très bas régime pendant plusieurs minutes.
- Après avoir fait chauffer le moteur, vérifier l'étanchéité, l'allumage, le jeu des soupapes, etc.
- Le rodage du moteur peut ensuite avoir lieu.
Conseils pour la phase de rodage des moteurs
Le rodage du moteur est la phase initiale au cours de laquelle un moteur neuf ou récemment révisé doit être utilisé avec précaution afin que toutes les pièces mobiles telles que les pistons, les segments et les coussinets puissent s'adapter les unes aux autres de manière optimale.
Le moteur est ainsi soumis à une charge progressive afin que les composants se placent correctement et que l'usure soit minimisée, ce qui améliore la durée de vie et les performances du moteur.
Les instructions du constructeur doivent impérativement être respectées lors du rodage !
Pour le rodage des moteurs, il convient de tenir compte des points suivants :
- Respecter impérativement la température de fonctionnement du moteur (température d'huile d'au moins 80 °C).
- Faire fonctionner le moteur à un régime suffisant, éviter les phases de ralenti à bas régime.
- Ne pas faire tourner le moteur à plus de 2/3 de son régime maximal et veiller à ce que le régime varie.
- Éviter autant que possible les montées et les descentes ainsi que la conduite en sous-régime.
- Éviter la pleine charge et renoncer au frein moteur.
- Changer l'huile moteur et le filtre à huile après la période de rodage.
- La durée de la phase de rodage dépend des instructions du constructeur.
- À bas régime, la pompe à huile n'établit pas une pression suffisante pour acheminer suffisamment d'huile vers les points de lubrification. Les salissures et l'abrasion ne sont donc pas suffisamment évacuées, ce qui entraîne une usure accrue dès la phase de rodage.
- Trop peu d'huile de centrifugation parvient du vilebrequin aux parois du cylindre, de sorte que les impuretés ne sont pas éliminées efficacement. Cela augmente l'usure des pistons et des segments de piston.
- Au ralenti, les segments de piston assurent moins bien l'étanchéité, ce qui a pour effet de faire pénétrer davantage de gaz de combustion dans le carter, de réduire encore le film d'huile sur le cylindre et de provoquer une usure supplémentaire.
- Le clapet de refoulement pour le refroidissement du fond de piston peut être fermé, réduisant ainsi au minimum le refroidissement des pistons. Il en résulte que les composants environnants tels que les axes de piston et les coussinets de bielle sont moins lubrifiés.
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Une faible pression d'huile peut également endommager les composants de la commande des soupapes ainsi que le turbocompresseur. La réduction de l'huile de centrifugation de l'arbre à cames entraîne une usure accrue, par exemple des poussoirs hydrauliques et des culbuteurs.
