LE PISTON

Définition :

Pièce cylindrique mobile, qui sert à comprimer les gaz en vue d'une explosion, et qui après l'explosion transforme un énergie thermique en énergie mécanique.

Outre ces deux rôles primordiaux, le piston à d'autres rôles tout aussi important pour le bon fonctionnement du moteur :

• Il va aspirer le mélange de gaz dans la chambre de combustion lors de sa descente.
  
• Il va expulser les gaz brulés lors de sa remontée.
  
• Il doit evacuer la chaleur crée par les explosions répétées.
  
• Il doit assurer l'étanchéité entre la chambre de combustion et le carter du vilebrequin rempli d'huile.
  
• Il doit résister à la très forte chaleur et aux contraintes mécaniques.
  
• Et enfin, il doit être le plus léger possible pour diminuer les masses en mouvement. (plus le piston est léger, plus l'explosion servira à faire avancer la moto plutôt qu'à déplacer le piston. Il est est évidement de même pour toute les pièces mobiles du moteur).
  

Constitution:
- Coulé en alliage (alpax)
- Coulé en fonte ( très rare)
Différents type de pistons

- piston monobloc
- piston constitué d'un alliage à haute teneur en silicium, ayant un très faible coefficient de dilatation
- piston thermostatique
- piston elliptique
- piston à jupe indépendante
- piston élastique à jupe fendue

L'axe de piston:

rôle: assurer la liaison, piston bielle

La tête du piston

Le dessus de la tete de piston assure la partie compression/évacuation des gaz. Sa forme est liée à celle de la chambre de combustion.

Il existe plusieurs formes de tête de piston :

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.
  
  
• Les empreintes légèrement plus grande que le diamètre des têtes de soupapes évite au piston et aux soupapes de se toucher (ce qui pourrait être le cas lors d'un affolement de soupape ou d'un léger déréglage de la distribution).

Têtes dites "héron":

La chambre de combustion a été creusée dans la tête du piston, assez rare en moto (moto guzzi par exemple).

Pour supporter les explosions:

• A) Les têtes de piston subissent de plus en plus souvent des traitements de surface afin de les renforcer (graphite, nickel, ou même céramique).
  
• B)L'étanchéité entre les gaz et l'huile est assurée par les segments.
  
  
• C)L'évacuation de la chaleur peut être améliorée par les renforts ou nervures que l'on trouve sur le "verso" de la tête de piston. En effet leur présence augmente la surface d'échange thermique comme les aillettes d'un moteur refroidit par air. La température de fonctionnement d'une tête de piston est de 200 à 370°C suivant le type de moteur.
  
  

Aujoud'hui de plus en plus de constructeur améliore le refroidissement par un système de projection de gouttelettes d'huile sur le fond de la tête du piston.


Les segments
Rôle : assurer l'étanchéité entre cylindre et piston, répartir l'huile de graissage


A. Le Piston
B. Les Segments
C. La Bielle
D. L'axe du Piston

Les segments :

Ce sont des anneaux "élastiques" ouverts qui se logent dans des rainures faites dans la tête du piston.

Sur un moteur 4T on trouve en général 3 segments (certains moteurs en compétition n'en ont que 2).

Ils assurent l'étanchéité entre la chambre de combustion (les gaz) et le carter d'huile du vilebrequin.

Il sont utilisé aussi pour l'évacuation de la chaleur vers le cylindre.

Le segment de feu :

C'est le segment en contact avec les gaz. Lors de l'explosion, il est plaqué contre le piston (dans sa rainure) et contre le cylindre, ce qui assure quasiement toute l'étanchéité.

Le segment d'étanchéité :

Il assure l'étanchéité total des gaz en arretant ceux qui seraient passés par l'ouverture du segment de feu.

Le segment racleur :

(Que sur les 4T) Il assure l'étanchéité côté huile, il doit "racler" l'huile des paroies du cylindre et la rejeter dans le carter d'huile du vilebrequin

La jupe du piston :

La jupe du piston commence après le dernier segment et sert au guidage du piston dans le cylindre.

• Soit la jupe est complete.
  
  

• Soit la jupe est réduite ressemblant plus à une paire de "patin" assurant toujours le guidage contre le cylindre.

En effet, les constructeurs essaient de réduire le poid du piston et les frottements de la jupe sur le cylindre afin d'améliorer les performances du moteur à haut régime.
L'état de surface de la jupe est importante pour assurer une bonne lubrification, parfois un traitement de surface peut être appliqué sur le piston ou uniquement sur la jupe, qui prendrons alors une coloration gris foncé voir noir.

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Souvenez-vous, il y a quelques temps je vous parlais de la Megane Trophy, des ses 360ch et de sa ligne à couper le souffle. Voici quelques images des courses de SPA au sein des World series by Renault. Plutôt cool.

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Les horaires TV d'Espagne

Petite synthèse des horaires de diffusion du GP de Barcelone à la télé cette semaine :

Vendredi matin :

9h45 // Essais libres 1 (direct)
13h45 // Essais libres 2 (direct)

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Samedi matin :

10h45 // Essais libres 3 (direct)


14h00 // Essais qualifs (direct)


15h // Essais qualifs (différé)

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Dimanche matin

13h15 // F1 à la Une
14h00 // Départ


19h00 // Course ( résumé )
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Lundi soir :

22h30 // Auto critiques

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Les amortisseurs

Rôle:

Diminuer la durée des oscillations du PS en freinant l'amplitude de ces oscillations
Classifications
Suivant leur mode d'action
- Simple effet: freine une seule course en général
- Double effet: agit uniformément sur les deux courses du ressort (compression, détente)
Combiné ou différentiel
Agit sur les deux courses avec une prépondérance sur la détente (le plus employé)
Amortisseurs réglables:

3 positions, 1 position neutre
Double effet: position souples, position dure, Roni-Sachs
Suivant leur mode de fonctionnement
- A frottement sec
- A frottement visqueux
Amortisseurs à frottement sec
Ils sont à double effet et peuvent être réglables:
- amortisseurs à bras,
- amortisseurs télescopique
Amortisseurs à frottement visqueux ou hydraulique
Ils sont à double effet, quelquefois combinées et parfois réglable
Amortisseurs hydrauliques télescopiques
- Bitube
- Monotube
Remarque: les amortisseurs hydrauliques télescopiques comportent un dispositif de compensation qui tient compte de la diminution ou de l'augmentation du volume de la chambre provoqué par le déplacement de la tige du piston.
But: La période d'oscillation T (environ 1/101) est fonction en grande partie du PS et de la flexibilité du ressort, Si la charge augmente dans de fortes proportions la période T varie, ce qui nuit au confort de la suspension. Il faut donc afin de préserver le confort diminuer la flexibilité du ressort lorsque la charge augmente
Les roues indépendantes

Conditions à remplir: Les roues doivent se déplacer dans un plan vertical, les angles de direction ne doivent pas être modifiés , en cas de rupture de l'élément déformable de la suspension, l'orientation des roues et leur maintient au cadre doivent être assuré
Réalisations:
- Montage par parallélogramme,
- Montage par quadrilatère à bras de leviers inégaux,
- Montage par renvoi de sonnette,
- Montage par chandelle
La barre stabilisatrice:
Répartir les efforts de la suspension dans le montage des roues indépendantes
Avantages:

- tenue de route, confort

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SUSPENSION

Rôle: Assurer le confort des passagers, protéger les organes du véhicule, et absorber les vibrations, améliorer la tenue de route du véhicule (appuie constant des roue au sol

Organes constituant la suspension:

Les éléments déformable élastique (ressorts,blocs, gaz)
Les amortisseurs,
Les stabilisateurs (barres stabilisatrice),
Les barres anti-dévers,
Les pneumatiques,
Les sièges

La force: Masse maximum que peut supporter un ressort sans entraîner sa déformation permanente

Etude mécanique de la suspension
On sépare le véhicule de la façon suivante
Le poids suspendu (P.S) Cadre, moteur, boite de vitesses ,pont moteur, (éventuellement ) carrosserie, passagers, chargement
Le poids non suspendu (P.N.S)
- Les pneumatiques,
- Les freins (éventuellement)
- Le pont moteur (éventuellement)
Les éléments reliant le P.S au P.N.S
- La suspension,
- Les organes de liaison (arbres de transmission organes de poussée et de réaction)
Influence du P.N.S
Le PNS communique ses impulsions au PS, il faut donc que le rapport PNS soit le plus faible possible pour cette influence ne soit pas PS importante
Remarques: facilité de réaliser des suspensions sur véhicule lourd

(Rapport PNS faible)
PS

Intérêt du pont suspendu sur véhicule léger pour diminuer le PNS
Influence des pneumatiques
Ils doivent absorber les irrégularités de la route et non rebondir ( d'ou l'intérêt du pneumatique basse pression)
Influence du siège
Il doit participer à l'amortissement des oscillations du PS

Conclusion: Le confort d'une suspension est fonction:

- De la flexibilité des ressorts,
- De l'efficacité des amortisseurs,
- Du rapport PNS le plus faible possible
PS
- Des pneumatiques,
- Des sièges
Mouvement caractéristiques du P.S
Tangage ou galop Oscillation longitudinales autour d'un axe horizontal et transversal
Roulis Oscillation transversale autour d'un axe horizontal et longitudinal
Lacet Oscillation autour d'un axe vertical
Coup de raquette Mouvement vertical rapide
Dévers Inclinaison de la caisse dans les virages
Remarques Le montage de roues indépendantes, l'emploi de barres stabilisatrices et de barres anti-dévers limitent ces mouvements
Les éléments déformable
Les ressorts à lames
Organisation Empilement de lames en acier au silicium et manganèse, assemblées par un bouton central (étoquiau), Des étriers empêchent les lames de se mettre en éventail
Disposition du ressort
- Montage longitudinal
- Montage transversal
Les ressorts hélicoïdaux Fil en acier au silicium et au manganèse enroulé en hélice cylindrique
Fonctionnement tension du fil et rapprochement des spires
Les barres de torsion Barre en acier au chrome de silicium, munie de cannelures ou de pans à ses extrémités pour permettre son encrage sur:
- le boîtier d'encrage de la caisse
- le bras de suspension
Montage de la barre de torsion
- longitudinal (montage avant)
- transversal (montage arrière)
Avantages
- suspension à réaction rapide (tenue de route)
- légère,
- réglage (hauteur sous caisse)
- nécessite aucun entretien
- silencieuse,
- faible encombrement

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Radiateur

Rôle: Évacuer la chaleur "récupérée au contact des cylindres" par l'intermédiaire de l'eau en circulation.

Description:

Différents types de radiateurs:

Les radiateurs à nids d'abeilles: Leurs tubes horizontaux, traversés par l'air, ménagent entre eux les passages d'eau, la surface de refroidissement est très importante. Ils sont peu utilisés à cause de leur prix de revient élevé

Les radiateurs tubulaires:

Ils peuvent être réalisés à l'aide de tubes plats ou de tubes ronds qui sont placés verticalement et dans lesquels circule l'eau.
Ils est possible de trouver;
soit des ailettes perpendiculaires aux tubes,
soit des intercalaires en accordéon placés entre les tubes

Thermostat à double effet:

Rôle: "Tout en interdisant un passage de l'eau par le radiateur, il permet une circulation d'eau entre le carter cylindres et la culasse, ce qui accélère la mise en température de l'eau"

Description - fonctionnement:

A froid

A chaud

La cire est rétractée, le clapet supérieur est fermé interdisant le passage de l'eau vers le radiateur. Le clapet inférieur est ouvert l'eau venant de la culasse ( et du réchauffage du collecteur d'admission) peut aller vers la pompe et repartir vers le moteur. IL Y A CIRCULATION D'EAU

La cire est dilatée, le clapet supérieur est ouvert et le clapet inférieur est fermé, l'eau venant de la culasse est obligé de passer par le radiateur, tandis qu'il n'y a plus de circulation dans le réchauffage du collecteur d'admission

La Soupape:

Description:
Elle comporte 2 clapets et est située dans le bouchon du vase d'expansion

Fonctionnement:

Quand l'eau chauffe:

Quand l'eau refroidit:

Elle augmente de volume, une partie de l'eau du radiateur vient remplir le vase, la pression de l'air comprise dans le vase au dessus de l'eau augmente,à partir d'une certaine pression ( 0,8 à 1,2 bar) le clapet de pression s'ouvre pour stabiliser la pression dans le vase à la valeur maxi

Son volume diminue, et une partie de l'eau quitte le vase pour retourner au radiateur, la pression de l'air chute dans le vase et si elle devient trop faible , il se crée une dépression.Le clapet s'ouvre laissant pénétrer dans le vase une certaine quantité d'air nécessaire pour obtenir une pression mini

Thermostat à simple effet:

Rôle: " Autoriser ou interdire pour certaines valeurs de la température, le passage de l'eau dans le radiateur"

Description - fonctionnement:

A froid

A chaud

Tant que la température de l'eau est faible, la cire est rétractée et le ressort repousse le clapet qui est maintenu fermé IL N'Y A PAS CIRCULATION D'EAU

Lorsque l'eau atteint une température déterminée, la cire de la capsule se dilate, la tige de poussée est déplacée et entraîne l'ouverture du clapet L'EAU PEUT CIRCULER VERS RADIATEUR

Emplacement (sauf cas particulier):

Principe de fonctionnement:

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REFROIDISSEMENT

Nécessité:
- température de combustion : 2000°
- Température des gaz d'échappement: 700°
- dilatation importante et inégale des pièces
- graissage impossible (décomposition de l'huile).
But:
- éviter les dilatations anormales des pièces
- permettre un graissage correct des organes mécaniques ( préserve la viscosité de l'huile: T° < style="color: rgb(0, 153, 0);"> Modes de refroidissement:
- direct par air ou par liquide ( culasse - cylindre - carter)
- par conduction ou circulation d'huile (organes graissés)
Remarque: Le refroidissement doit être limité afin de ne pas éliminer des calories qui sont la source d'énergie du moteur.
Différents type de refroidissement:
Par air: Il dépend: de l'étendue de la surface à refroidir, de la quantité et de la température de l'air en contact avec la surface de refroidissement
Par ailettes seules:
Le refroidissement dépend de la vitesse du véhicule et de la température ambiante:
- Grande vitesse: refroidissement correct
- Faible vitesse: insuffisante
- À l'arrêt moteur tournant: nettement insuffisant
Par circulation d'air forcé:
Le volume d'air en contact avec les parois est augmenté grâce à une turbine et à un carénage
Avantage d'un refroidissement par air:
Pas d'entretien ( niveau),
Pas de risque de gel ou de corrosion,
Allégement et simplification du moteur,
Moins de risque de panne,
Permets d'élever la température de fonctionnement du moteur, compatible avec un bon graissage (120°)
Inconvénients:
Refroidissement irrégulier ( vitesse, saison, altitude),
Moteur bruyant,
Refroidissement insuffisant au ralenti.
Refroidissement par liquide:
La capacité calorifique de l'eau est six fois plus élevée que celle de l'air
Circulation d'eau par thermosiphon:
Basée sur la différence de densité entre l'eau chaude et l'eau froide, la circulation se fait à vitesse lente ( abandonné en automobile).
Circulation par thermosiphon accéléré par pompe:
En cas d'arrêt de la pompe, la circulation se fait par thermosiphon
Organes constitutifs:
- Le radiateur
- La pompe à eau
- Le thermostat ( calorstat) : rôle permet d'amener plus rapidement le moteur à sa température de fonctionnement en ralentissant ou en interdisant la circulation du liquide de refroidissement.
Le rideau mobile: rideau qui masque le radiateur dont l'ouverture et fermeture peut être commandée, afin d'amener ou de maintenir le moteur à sa température de fonctionnement.
Les ventilateurs temporaires:
Ventilateur débrayable
Moto ventilateurs
Avantages: - Économie d'énergie
- Permets une mise en température du moteur, plus rapide

Refroidissement par liquide thermosiphon accéléré par pompe:

rep	désignation	observations
1	Radiateur	Permet le refroidissement du liquide est fixé sur la cadre avec interposition de silentbloc (atténue les vibrations)
2	Durit de sortie (supérieur)	Monter sur la culasse elle assure l'évacuation de l'eau chaude vers le radiateur
3	Durit inférieure	Permets l'arrivée d'eau froide au bloc moteur
4	Robinet de vidange	Assure la vidange du radiateur montage rare
5	Durit	Assure la liaison souple du circuit
6	Ventilateur	Par son débit d'air assure le refroidissement du radiateur, entraîné par courroie ou moteur électrique
7	Pompe à eau	Turbine entraîné par une courroie qui accélère la circulation de l'eau
8	Chemises	à coller les unes aux autres, l'eau circule sur leurs pourtour

Refroidissement par liquide organes:

1	Orifice et bouchon de remplissage
2	Trop plein
3	Collecteur (réservoir)
4	Faisceaux tubulaires nid d'abeille
5	Robinet de vidange ( montage rare)

1	Corps de pompe
2	Entrer du liquide refroidissement
3	Sortie du liquide refroidissement
4	Turbine
5	Arbre d'entraînement

1	Corps de thermostat ( soupape thermostatique)
2	Orifice qui permet une légère circulation du liquide soupape fermée
3	Soupape
4	Membrane (capsule déformable contenant un liquide à fort coefficient de dilatation

montage ancien:

rep	désignations	observations
1	Thermocontact	Vissé à la partie inférieure du radiateur permets la commande de l'électro - aimant en fonction de la température
2	Balais positif	Flotte sur la poulie d'entraînement et alimente l'électro-aimant
3	Pompe à eau	Entraîné par la poulie
4	Électro-aimant	Fixé sur l'arbre d'entraînement du ventilateur
5	Ventilateur	Monté libre en rotation et en translation sur l'arbre sont fonctionnement est commandé par l'électro-aimant

1	Thermocontact	Ce ferme lorsque le moteur dépasse la température de fonctionnement
2	Relais électro magnétique	Assure le fonctionnement du moteur électrique
3	Moteur électrique	Permet l'entraînement du ventilateur

Contrôle de la température:

rep	désignation	observations
1	Transmetteur de la température d'eau	Vissé sur la culasse dont la valeur comporte une thermistance
2	Indicateur de température	Placé au tableau de bord
3	Contact d'allumage (clé de contact)

rep	désignations	observations
1	Thermocontact	Renferme un bilame qui par sa déformation en fonction de la température peut se mettre à la masse
2	Lampe témoin	De couleur rouge s'allume lorsque le bilame est à la masse quand la température est trop élevée
3	Contact d'allumage

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