Dans tout moteur à combustion interne à piston, il existe une pièce qui relie le piston à la tête supérieure de la bielle - l'axe de piston.Tout sur les axes de piston, leurs caractéristiques de conception et leurs méthodes d'installation, ainsi que la sélection et le remplacement corrects des différents types d'axes sont décrits en détail dans l'article.
Qu'est-ce qu'un axe de piston
L'axe de piston (PP) est un composant du groupe de pistons du moteur à combustion interne ;cylindre creux en acier, à l'aide duquel le piston et la bielle sont articulés.
Dans les moteurs à combustion interne alternatifs, la transmission et la conversion des forces résultant de la combustion du mélange air-carburant dans le cylindre sont effectuées par un groupe de pistons et un mécanisme à manivelle.Les pièces principales de ces systèmes comprennent un piston et une bielle avec une articulation charnière, grâce à laquelle il est possible de dévier l'axe de la bielle de l'axe du piston lorsqu'elle se trouve entre les points morts haut et bas (PMH et PMH).La liaison charnière du piston et de la bielle est réalisée à l'aide d'une pièce simple - un axe de piston.
L'axe de piston résout deux tâches clés :
● Agit comme une charnière entre le piston et la bielle ;
● Assure le transfert des forces et des couples de la bielle au piston lors du démarrage du moteur et du piston à la bielle lorsque le moteur tourne.
Autrement dit, le PP relie non seulement le piston et la bielle en un seul système (qui comprend également le vilebrequin), mais assure également généralement le fonctionnement coordonné du groupe de pistons et du mécanisme de manivelle du moteur.Par conséquent, tout dysfonctionnement ou usure du doigt affecte négativement le fonctionnement de l'ensemble du groupe motopropulseur, nécessitant une réparation rapide.Mais avant d’acheter de nouveaux axes de piston, vous devez comprendre leur conception et certaines caractéristiques.
Types, dispositif et caractéristiques des axes de piston
Tous les axes de piston actuellement utilisés ont essentiellement la même conception : en général, il s'agit d'une tige creuse en acier aux parois relativement fines installée dans les bossages de piston et la tête de bielle supérieure.Aux extrémités de l'axe, les chanfreins (externes et internes) sont retirés, ce qui garantit une installation facile de la pièce dans le piston ou la bielle, et évite également d'endommager d'autres pièces en cas de contact accidentel avec elles.
Parallèlement, divers éléments auxiliaires peuvent être réalisés dans les doigts :
● Rassembler les parois intérieures en cône du centre vers l'extérieur afin d'alléger le doigt tout en conservant sa solidité ;
● Ceintures annulaires internes dans la partie centrale du doigt pour le durcir ;
● Trous transversaux latéraux pour fixation rigide de l'axe dans le bossage du piston.
Les axes de piston sont constitués de carbone structurel mou (15, 20, 45 et autres) et de certains aciers alliés (généralement chrome 20X, 40X, 45X, 20HNZA et autres).La surface extérieure et une petite courroie à l'extrémité des pièces en aciers doux sont carburées et trempées jusqu'à une profondeur de 1,5 mm jusqu'à ce qu'une dureté de 55 à 62 HRC soit atteinte (tandis que la couche intérieure a une dureté de l'ordre de 22 à 62 HRC). 30 HRC).Les pièces en aciers à teneur moyenne en carbone sont généralement durcies avec des courants à haute fréquence.Après traitement thermique, la surface extérieure du PP est soumise à un meulage.Le durcissement de la pièce confère une grande résistance à l'usure de sa surface extérieure, tandis que la viscosité des couches internes de la paroi conserve la capacité du doigt à résister aux chocs et aux vibrations.Le meulage des surfaces élimine les zones soumises à des contraintes dangereuses qui, pendant le fonctionnement du moteur, peuvent entraîner des éraflures, un durcissement ou même la destruction des pièces.
Conception typique du piston avec bielle
Comme déjà indiqué, l'axe de piston est situé dans le piston et la tête supérieure de la bielle, reliant ces pièces en un seul système.Dans le piston de cette pièce, il y a deux extensions avec des trous transversaux - bossages.Il existe deux options de conception pour la charnière entre le piston et la bielle :
● Avec un doigt « flottant » ;
● Avec un doigt enfoncé dans la bielle.
Le deuxième schéma est le plus simplement mis en œuvre : dans ce cas, le PP est enfoncé dans la tête supérieure (monobloc) de la bielle, ce qui empêche son déplacement axial, et dans les bossages du piston il est situé avec un certain espace , ce qui permet de faire tourner le piston par rapport au PP lors du fonctionnement du groupe motopropulseur dans tous les modes.De plus, l'espace assure la lubrification des pièces frottantes (bien qu'en raison du petit espace, le doigt et les surfaces des bossages en contact avec lui fonctionnent toujours en mode de lubrification insuffisante).Ce schéma a été utilisé sur les voitures nationales VAZ-2101, 2105, 2108, il est largement utilisé sur les modèles modernes de production étrangère.
Le schéma des doigts "flottants" est plus complexe, car il comporte plusieurs parties auxiliaires.Dans ce schéma, le PP avec un petit espace est installé dans les deux parties - à la fois dans les bossages de piston et dans la tête de bielle supérieure, ce qui garantit sa libre rotation pendant le fonctionnement du moteur.Pour empêcher le déplacement axial du doigt, des bagues de retenue élastiques sont utilisées, situées à travers les trous des bossages - elles servent de butées au PP, l'empêchant de tomber.Les anneaux peuvent être constitués de fil à ressort de section circulaire ou emboutis en tôle.Dans ce dernier cas, les pièces ont une section rectangulaire et des trous pour l'outil sont prévus aux deux extrémités pour faciliter l'installation et le retrait des anneaux.
Dans certains cas, des champignons ou des bouchons de verrouillage sont utilisés, ils sont en métal mou, de sorte qu'ils n'endommagent pas le miroir du cylindre au contact de celui-ci.Les bouchons sont utilisés dans les moteurs à deux temps avec une certaine disposition des fenêtres d'admission et d'échappement, empêchant tout flux de gaz indésirable entre elles.Parfois, il est utilisé pour fixer la pièce avec une vis vissée dans la partie inférieure du bossage et dans le trou à l'extrémité du PP.
Axes de piston fixes et flottants
Le PP, quelle que soit la méthode d'installation, peut avoir un déplacement par rapport à l'axe du piston, atteignant un millimètre et demi ou plus.Ce déplacement vise à réduire les charges dynamiques auxquelles sont soumis le piston, le PP et la tête de bielle lors du PMH et du PMH.Le piston dans son mouvement au PMH et au PMH est plaqué contre une paroi du cylindre, ce qui entraîne également le plaquage du PP contre une paroi des trous à l'intérieur des bossages.En conséquence, il existe des forces qui rendent difficile la rotation du PP dans les pièces d'accouplement, et lors du passage du PMH et du PMH, le virage peut se produire brusquement - cela se produit par un coup, qui se manifeste par un coup caractéristique.Ces facteurs sont précisément éliminés en installant du PP dans le piston avec un certain déplacement d'axe.
Comment choisir et remplacer l'axe de piston
Lors du fonctionnement du moteur, notamment en modes alternés, les doigts sont soumis à des charges importantes, ils s'usent, peuvent se déformer et nécessiter un remplacement.La nécessité de remplacer les doigts est indiquée par une détérioration de la compression et une diminution des caractéristiques dynamiques du moteur, qui se manifeste en outre par un cognement caractéristique.
Dans ce cas, la réparation du groupe motopropulseur se réduit au remplacement des doigts et parfois des pièces d'accouplement - bagues de tête de bielle dans les systèmes avec PP "flottant", bagues et autres.La sélection des doigts neufs et autres pièces s'effectue en fonction des dimensions de réparation.Par exemple, pour la plupart des moteurs domestiques, des pièces de trois tailles de réparation sont proposées, différant de 0,004 mm (par exemple, les moteurs VAZ utilisent souvent des broches d'un diamètre de 21,970-21,974 mm (1ère catégorie), 21,974-21,978 mm (2ème catégorie) et 21,978-21,982 mm (3ème catégorie)).Cela permet de sélectionner des broches de diamètres différents, en tenant compte de l'augmentation des diamètres des trous dans les pièces en contact due à l'usure et à l'alésage ultérieur.L'alésage est toujours effectué pour les mêmes dimensions de réparation, et si l'usure des pièces dépasse les plages spécifiées, elles doivent alors être remplacées.
En règle générale, les doigts sont vendus par jeux (2, 4 pièces ou plus), parfois avec des bagues de retenue et d'autres pièces.
Axes de piston de différents types et méthodes de fixation dans le piston
Lors de la réparation d'un groupe de pistons avec des axes "flottants", il n'est pas nécessaire d'utiliser d'équipement spécial - l'installation des pièces dans les bossages et la tête de bielle s'effectue à la main.Si le doigt est changé avec fixation dans la bielle, vous devez alors utiliser un dispositif spécial pour presser et presser le PP (dans le cas le plus simple, il peut s'agir de bagues et de tiges, mais les professionnels utilisent des dispositifs mécanisés plus complexes, similaires à un étau ).
Dans certains cas, la pose du PP "flottant" dans les bossages s'effectue également en interférence, pour cela le piston est chauffé dans l'eau ou autre liquide à 55-70°C avant la pose.Le fait est qu'un piston en aluminium se dilate plus rapidement qu'un axe en acier, donc sur un moteur non chauffé, l'écart entre les pièces augmente et un cognement apparaît.Lors de l'installation du PP dans l'interférence, l'écart se produit uniquement lorsque le moteur chauffe, ce qui empêche l'impact des pièces et, par conséquent, les cognements.
Il convient de noter que les travaux de remplacement des axes de piston nécessitent un démontage important du moteur, il est donc préférable de les effectuer avec l'expérience appropriée ou de faire confiance à des professionnels.Ce n'est qu'avec la bonne sélection de doigts et une réparation appropriée que le groupe de pistons fonctionnera de manière fiable et efficace, garantissant ainsi des performances élevées du groupe motopropulseur.
Heure de publication : 11 juillet 2023