Les axes de piston sont des composants essentiels du moteur, permettant la connexion entre le piston et la bielle. Leur bon fonctionnement est crucial pour la performance et la longévité du moteur. Cet article explore les problèmes courants liés aux axes de piston, notamment les dommages, le grippage et les bonnes pratiques de montage.
Comment des dommages peuvent-ils se produire dans les alésages de l'axe du piston ?
Les dommages dans les alésages de l'axe du piston peuvent survenir pour diverses raisons, souvent liées à des problèmes de lubrification, de jeu excessif ou insuffisant, et d'échauffement.
Lubrification et jeu des axes de piston
Il est important de noter qu'il n'y a pas de lubrification forcée du bossage d'axe de piston. La lubrification se fait uniquement par projection ou giclement d'huile.
Pour les axes de piston présentant une couleur de revenu bleue au niveau de la bague de bielle, cela indique un jeu insuffisant. L'axe de piston ne pouvait tourner que difficilement, voire pas du tout, dans la bague de bielle. Dans ce cas, l'axe de piston a tourné uniquement dans l'alésage de l'axe. Toutefois, le jeu d'un axe de piston monté flottant est insuffisant à cet effet.
La friction accrue a entraîné une surchauffe du palier, rendant le film d'huile inefficace et provoquant le grippage de l'axe de piston.
Dilatation et jeu insuffisant
Si la liberté de mouvement de l'axe de piston dans la bague de bielle est restreinte, il doit forcément tourner dans le bossage d'axe de piston. Cependant, le jeu d'un axe de piston monté flottant dans les alésages d'axe est insuffisant à cet effet.
Sous l'effet du fort échauffement, le piston se dilate également bien plus sur la jupe au niveau des alésages d'axe.
Pour les axes de piston contractés dans la bielle, le jeu prévu dans l'alésage de l'axe de piston permet la formation d'un film d'huile suffisant.
Réutilisation de bielles contractées
En cas de réutilisation de bielles contractées non neuves, l'alésage de la bielle ne doit être ni déformé, ni endommagé. Sinon, l'axe de piston pourrait se déformer après contraction au point que le jeu dans les alésages d'axe devienne insuffisant et que de légers grippages apparaissent.
Pourquoi est-il recommandé d'huiler les paliers d'axe lors du montage des pistons ?
L'huilage des paliers d'axe lors du montage des pistons est une étape cruciale pour assurer une lubrification adéquate dès les premiers instants de fonctionnement du moteur et prévenir le grippage.
Précautions lors du montage
Lors de la contraction de l'axe de piston dans la bielle, il ne faut pas respecter seulement la lubrification mentionnée précédemment de l'axe.
Il ne faut pas effectuer immédiatement après le montage de l'axe de piston un contrôle du palier d'axe en appliquant des mouvements oscillants au piston pour vérifier sa liberté de mouvement. En effet, au cours de cette phase, la température des deux pièces s'équilibre (axe de piston froid, bielle chaude).
L'axe de piston peut devenir très chaud, se dilater fortement et se coincer dans le bossage d'axe de piston. Si l'on fait bouger le palier dans cet état, une érosion ou un grippage peut se produire.
Conséquence possible : dureté mécanique ultérieure du palier, d'où une friction et un échauffement accrus. La matière du piston s'est soudée sur l'axe.
Pourquoi l'axe de piston présente-t-il une couleur de revenu bleue au niveau de la bague de bielle ?
La coloration bleue observée sur l'axe de piston au niveau de la bague de bielle est un indicateur clair de problèmes de jeu et de surchauffe.
Interprétation de la coloration bleue
La coloration bleue de l'axe de piston au niveau de la bague de bielle signifie que le jeu y était insuffisant. L'axe de piston ne pouvait tourner que difficilement, voire pas du tout, dans la bague de bielle.
L'axe de piston a tourné uniquement dans l'alésage de l'axe. Toutefois, le jeu d'un axe de piston monté flottant est insuffisant à cet effet.
La friction accrue a entraîné une surchauffe du palier qui a rendu le film d'huile inefficace et a entraîné le grippage de l'axe de piston.
Quelles sont les causes les plus fréquentes de grippages dans les bossages d'axe de piston ?
Les grippages dans les bossages d'axe de piston peuvent résulter de plusieurs facteurs, souvent interconnectés, allant de problèmes de lubrification à des dysfonctionnements plus complexes du moteur.
Manque d'huile et usure
Les zones de grippage métalliquement pures constituent un indice quant à un manque d'huile dans le palier d'axe.
Lors de la contraction de l'axe de piston dans la bielle, la liberté de mouvement du palier d'axe a été contrôlée par des mouvements oscillants du piston juste après son insertion.
Le piston ne présente quasiment pas de trace d'usure et n'a donc que peu fonctionné. L'axe de piston était grippé dès les premiers tours du moteur.
Dysfonctionnements de combustion
La concentration des zones de grippage sur la tête du piston signifie que c'est là qu'a commencé le dommage suite à des dysfonctionnements de combustion.
Les segments de piston se sont alors bloqués et les zones de grippage se sont de plus en plus étendues sur la jupe. Les gaz de combustion ont franchi les segments de compression bloqués.
Le piston a chauffé au point que le film d'huile dans le palier d'axe a perdu son efficacité et que des grippages y sont également apparus.
Les dysfonctionnements de combustion entraînent un grippage mixte par manque de jeu et par manque de lubrification sur la tête et la jupe du piston. Des grippages se produisent alors également dans le palier d'axe.
Différences entre les axes de piston pour 4 temps et 2 temps
Une distinction est parfois faite entre les axes de piston destinés aux moteurs 4 temps et ceux pour les moteurs 2 temps, bien que les différences soient souvent liées au traitement de surface et aux matériaux plutôt qu'à une destination d'usage stricte.
Traitement de surface et matériaux
Il existe des axes chromés durs, principalement utilisés dans les moteurs 4 temps où il n'y a souvent pas de roulement en pied de bielle mais une bague en bronze. Le chrome est idéal dans ce cas.
Il existe également des axes cémentés mais non chromés, qui doivent être montés avec un roulement à aiguilles. C'est ce qui est monté majoritairement sur les 2 temps.
Il conviendrait mieux de différencier les axes par leurs traitements et non par une supposée destination d'usage.
Caractéristiques et contraintes
À performances équivalentes, les pressions sont plus fortes sur un 4 temps (car il y a une explosion sur deux temps, donc plus forte) et les efforts d'inertie sont plus importants aussi (masses alternatives plus importantes).
Les axes "pour 4T" peuvent également être utilisés sur d'autres moteurs. Ils peuvent avoir un diamètre interne variable, fin aux extrémités et plus épais au centre.
Il ne faut pas faire n'importe quoi. L'axe doit être choisi en accord avec les caractéristiques de la bielle et du piston.
Cas pratiques et conseils de montage
L'expérience de mécaniciens et les notes techniques fournissent des éclaircissements précieux sur le montage et la sélection des axes de piston.
Exemple de remontage de moteur
Lors du remontage d'un moteur, si la rotation du piston sur la bielle n'est pas totalement libre après avoir huilé l'axe de piston et remis les goupilles d'arrêt, cela peut indiquer un problème.
Pour l'axe de piston, il n'y a généralement pas de sens de montage, mais pour le piston, il y a souvent une flèche indiquant le sens de montage (par exemple, vers la lumière d'échappement sur un moteur 4 temps).
Si le piston ne présente pas de repère, il est conseillé de marquer le sens avant le démontage. La marque sur un piston de quatre temps correspond normalement au décalage de l'axe de piston par rapport au centre géométrique du piston.
Ajustement et remplacement des pièces
Si vous changez de piston et que les axes sont 1/100ème plus petits, il faut changer les bagues de pied de bielle. C'est la vraie bonne solution.
Il est possible que les anciens axes ne rentrent pas dans les nouveaux pistons s'il y a une différence de diamètre. Cependant, dans certains cas, comme dans la bague de bielle, l'axe peut se monter, mais plus difficilement qu'avec le nouvel axe, ce qui peut sembler exploitable puisque l'axe ne doit pas tourner dans le piston.
Si le montage axe/piston était serré sur les anciens pistons, il est important de vérifier si le montage est identique sur les nouveaux.
Modification des ensembles bielle/axe
Dans une note technique Can-Am (406 2T), il est prescrit de changer la cage à aiguilles du pied de bielle par un ensemble d'aiguilles sans cage. Le but est de diminuer les pressions de contact.