Piston.
Le piston est un mouvement alternatif dans le corps du cylindre d'un moteur automobile. Sa structure de base comprend la partie supérieure, la tête et la jupe. La partie supérieure du piston constitue la partie principale de la chambre de combustion et sa forme dépend de la forme choisie. Les moteurs à essence utilisent généralement des pistons à tête plate, qui présentent l'avantage d'une faible surface d'absorption thermique. La partie supérieure du piston des moteurs diesel présente souvent de nombreux creux ; sa forme, sa position et sa taille spécifiques doivent être adaptées à la composition du mélange et aux exigences de combustion du moteur.
La tête de piston est un composant de la chambre de combustion. Elle est donc souvent de formes variées. Le piston des moteurs à essence présente généralement une tête plate ou concave, ce qui permet une chambre de combustion compacte, une faible surface de dissipation thermique et une fabrication simplifiée. Les pistons à tête convexe sont couramment utilisés dans les moteurs à essence deux temps. La tête de piston des moteurs diesel est souvent composée de plusieurs alvéoles.
La tête de piston est la partie située au-dessus du siège de l'axe de piston, et la tête de piston est installée avec un segment de piston pour empêcher les gaz à haute température et à haute pression de pénétrer dans le carter et empêcher l'huile de pénétrer dans la chambre de combustion ; la majeure partie de la chaleur absorbée par le haut du piston est également transmise au cylindre via la tête de piston, puis transférée via le fluide de refroidissement.
La tête de piston est dotée de plusieurs rainures pour le montage des segments. Le nombre de segments dépend des exigences d'étanchéité, liées au régime moteur et à la pression dans le cylindre. Les moteurs à haut régime ont moins de segments que les moteurs à bas régime, et les moteurs à essence moins que les moteurs diesel. Les moteurs à essence utilisent généralement deux segments de gaz et un segment d'huile ; les moteurs diesel en utilisent trois ; les moteurs diesel à bas régime utilisent trois à quatre segments de gaz. Afin de réduire les pertes par frottement, il est recommandé de réduire au maximum la hauteur de la courroie et le nombre de segments pour garantir l'étanchéité.
Toutes les parties du segment situées sous la gorge sont appelées jupes de piston. Leur rôle est de guider le piston dans le cylindre pour son mouvement alternatif et de résister à la pression latérale. Lorsque le moteur tourne, sous l'effet de la pression des gaz dans le cylindre, le piston se plie et se déforme. Après chauffage, la dilatation est supérieure à celle des autres parties du piston en raison du métal de l'axe de piston. De plus, le piston subit une déformation par extrusion sous l'action de la pression latérale. Suite à cette déformation, la section de la jupe du piston prend une forme elliptique suivant l'axe longitudinal perpendiculaire à l'axe de piston. De plus, en raison de la répartition inégale de la température et de la masse le long de l'axe du piston, la dilatation thermique de chaque section est importante en haut et faible en bas.
Les principales défaillances de l'ensemble piston et leurs causes sont les suivantes :
1. Ablation de la surface supérieure du piston. L'ablation se produit sur la partie supérieure du piston, avec des piqûres lâches dans les cas légers et une fusion locale dans les cas lourds. La principale cause de l'ablation de la partie supérieure du piston est une combustion anormale, qui entraîne une surchauffe ou une sollicitation excessive après le blocage et la rupture du segment de piston.
2. La surface supérieure du piston se fissure. La direction de la fissure sur la surface supérieure du piston est généralement perpendiculaire à l'axe du trou d'axe, ce qui est principalement dû à une fissure de fatigue due aux contraintes thermiques. La raison : le fonctionnement en surcharge du moteur entraîne une déformation excessive du piston, entraînant une fissuration de fatigue de sa surface supérieure ;
3. Usure des parois latérales de la gorge du segment de piston. Lors des mouvements de va-et-vient du piston, le segment doit se déformer radialement, notamment en raison de la déformation du cylindre. La température de la première gorge est particulièrement élevée et elle est affectée par l'impact des gaz et du coin d'huile. Des frottements et des vibrations se produisent alors dans la gorge, provoquant ainsi une usure.
4. Le segment de piston est bloqué dans sa gorge par du coke. Ce phénomène résulte de l'oxydation de l'huile de lubrification ou de la perte de liberté de mouvement du segment dans le réservoir. Cette défaillance est très dangereuse. Les principales causes sont : la surchauffe du moteur diesel ou une surcharge prolongée, entraînant une déformation thermique importante de l'huile de lubrification, du segment de piston et du cylindre ; une pollution importante de l'huile de lubrification, due à une mauvaise qualité de l'huile ; un dysfonctionnement du système de ventilation du carter, entraînant une dépression excessive ou une mauvaise étanchéité à l'air du cylindre, entraînant un écoulement d'huile. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser une huile de qualité pour éviter la surchauffe du moteur diesel.
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