Pistons et segments 101

Lors de l'entretien, de la modification ou de la reconstruction d'un moteur, il est important de connaître le but de chaque composant. Certaines des questions les plus fréquentes que nous avons posées sont "pourquoi avez-vous besoin de remplacer mes segments ?" et "ai-je vraiment besoin de mettre à niveau mes pistons ?" Alors aujourd'hui, nous avons pensé que nous allions réunir notre atelier de performance pour discuter des détails les plus fins des pistons, des segments et des bielles.

Qu'est-ce qu'un piston

Lorsque la plupart des gens pensent à un piston, ils pensent à l'ensemble complet - un cylindre métallique avec une plaque supérieure et son fond relié à une tige métallique qui se termine par une boucle. Alors que pour la grande partie, cet ensemble peut être appelé un piston, le piston n'est en fait que le cylindre métallique sur le dessus. La longue partie métallique qui se termine en boucle est une bielle, et le petit canal gravé qui longe la circonférence du piston est l'endroit où reposent les segments de piston. Si vous regardez de plus près cette gravure et que vous voyez une partie métallique ondulée dans le canal, vous regardez le segment de piston.

Que fait chaque partie ?

Bien que le travail de l'ensemble consiste à aider à faire tourner le vilebrequin, chaque pièce individuelle a son propre objectif à remplir pour arriver à ce point.

  • Piston

    Le sommet plat du piston s'appelle la couronne. Le piston et la couronne ont deux fonctions. Premièrement, ils compriment le mélange air-carburant, de sorte que lorsque la bougie s'allume, l'explosion est la plus efficace possible. Deuxièmement, lorsque la bougie d'allumage allume le mélange air-carburant, les gaz remplissent rapidement le cylindre et la couronne donne au gaz en expansion la plus grande surface sur laquelle exercer sa force et pousse le piston vers le bas du cylindre. Pour faciliter le travail des gaz, le piston a un diamètre plus petit que le cylindre du moteur afin que les deux pièces ne se touchent pas, réduisant ainsi la friction.

  • Segments de piston

    Étant donné que le piston ne touche pas la paroi du cylindre, il y a un espace entre le piston et la paroi où les gaz d'échappement pourraient s'échapper, ce qui signifierait que le piston n'est pas poussé assez loin ou assez vite. Pour éviter cela, les segments de piston reposent dans des canaux gravés sur le piston et reposent à plat contre le piston et la paroi du cylindre. Cela crée un joint afin qu'aucun gaz ne puisse s'échapper dans le carter et crée le moins de friction possible. Les segments de piston en carbone sont parmi les plus efficaces car ils sont incroyablement fins et solides.

  • Bielles

    Une bielle relie le piston et le vilebrequin entre eux. Lorsque le moteur de votre voiture tourne, l'arbre à cames tourne. Lorsque l'arbre à cames atteint un point haut lors de sa rotation, il pousse le piston vers le haut pour comprimer le mélange air-carburant. Les gaz en expansion poussent le piston vers le bas, ce qui repousse le point haut de l'arbre à cames vers le bas, ce qui fait tourner l'arbre à cames en continu.

Remplacement des anneaux​​​​​​

Lors de la réfection d'un moteur, il est souvent recommandé de remplacer les segments, car par une utilisation régulière, ils sont constamment en frottement contre la paroi du cylindre et ont tendance à s'user et à laisser s'échapper les gaz dans le vilebrequin, ce qui diminue les performances. Si les segments sont trop usés, le piston peut alors s'affleurer contre la paroi du cylindre, ce qui provoque le déplacement du piston d'un côté à l'autre et provoque un cognement ou un bruit de cliquetis provenant du moteur.

Les personnes qui cherchent à obtenir plus de performances de leur moteur peuvent opter pour des segments de piston plus chers mais plus minces pour réduire la résistance du moteur. Les mises à niveau des pistons pourraient également être utilisées pour aider à faire face à l'augmentation de la pression qu'un turbo plus gros ou des injecteurs plus gros pourraient introduire.

Remplacement du piston et de la tige​​​​​​

Les pistons sont généralement remplacés pour trois raisons. Le premier étant qu'ils sont endommagés. Les pistons avec des segments usés peuvent commencer à heurter la paroi du cylindre et être endommagés sur les bords. Cela laisse des couronnes qui ne sont pas assez rondes pour fonctionner correctement, ou qui entreront en collision avec les soupapes du moteur lors d'une défaillance de la chaîne de distribution ou de la courroie, causant plus de dommages à la couronne.

La deuxième raison est que dans certains cas lorsqu'un moteur tombe en panne, la paroi du cylindre s'abîme et n'est plus lisse. Dans ces cas, les cylindres peuvent être alésés pour les rendre à nouveau lisses, mais le piston pourrait alors être trop petit pour tenir dans le cylindre. Les tiges peuvent également être remplacées pendant cette, comme dans certaines pannes de moteur, le piston peut entrer en collision avec la tête du moteur. Si cette collision est suffisamment violente, le piston peut heurter la tête avec une force telle que la bielle est comprimée et est maintenant trop courte ou trop fragile pour fonctionner selon les spécifications.

La troisième raison est l'augmentation des performances. Les pistons d'origine sont remplacés par des variantes plus légères et plus solides. Dans ces situations, les tiges sont également remplacées. Sur les moteurs hautes performances, la bielle peut ne pas être assez solide pour supporter la force qu'elle subit, et la bielle elle-même peut en fait se plier, provoquant des ratés et un cylindre mort.

Pièces forgées

La plupart des pistons et tiges d'origine sont fabriqués en faisant fondre des métaux et en les versant dans des moulages qui, une fois refroidis, créeront des pièces de la forme correcte. Ceux-ci sont appelés internes moulés. Ces pièces sont bon marché et rapides à fabriquer, ce qui permet aux fabricants de répondre à la demande de pièces de rechange, tout en s'assurant que les usines disposent d'un stock suffisant. L'inconvénient de ce processus est que lorsque le métal est fondu, les atomes se réarrangent dans un ordre aléatoire rendant la partie plus faible. Pour s'assurer que la pièce ne se rompra pas ou ne se dilatera pas lorsqu'elle sera soumise à la chaleur, des alliages lourds sont ajoutés au métal fondu.

Les pièces internes forgées sont fabriquées en coupant du métal, puis en le chauffant et en utilisant des outils spécialisés pour façonner les pièces dans la forme correcte. Une fois que le métal est dans la bonne forme, ils sont taillés, meulés et polis dans la pièce finale, prête pour votre moteur. Ce processus prend beaucoup plus de temps, mais crée des pièces beaucoup plus solides car les atomes métalliques conservent leur polarité et leur structure naturelles. Pour cette raison, aucun alliage lourd n'a besoin d'être ajouté à la pièce, ce qui signifie que ces pièces forgées sont à la fois plus solides et plus légères. avant de vraiment repousser ses limites.

Nos professionnels de la boutique Performance ont travaillé sur toutes sortes de moteurs, des pilotes de tous les jours aux voitures de course à part entière, et seront plus qu'heureux de répondre à toutes vos questions sur les pistons, ainsi que de recommander les mises à niveau qui fonctionneront sur votre moteur. Pour toutes vos autres questions sur le sport automobile, ne cherchez pas plus loin que Foreign Affairs Motorsport, le premier centre allemand de réparation, de performance et de course automobile du sud de la Floride depuis 1978.