Produktbild von zwei silbernen Aluminium-Motorkolben mit Ringnuten und Bolzenbohrung, nebeneinander freigestellt

Guide pratique

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Conseils et astuces

Pistons pour moteurs atmosphériques et pistons pour moteurs turbo : les différences

Quel est l'impact de la conception sur les performances ?

de
Bartek Bartoszewicz Professionnel du tuning

Conception des pistons : différences entre les moteurs à aspiration et les moteurs turbo

T'es-tu déjà demandé si les pistons se ressemblent toujours, qu'ils soient utilisés dans des moteurs turbo ou dans des moteurs à aspiration ?

Les pistons sont toujours soumis à de fortes contraintes, quel que soit le moteur dans lequel ils fonctionnent. Mais le type de contrainte est très différent et il faut en tenir compte lors de la conception des pistons. L'épaisseur du matériau et d'autres facteurs ont une grande influence sur la stabilité, la formation du mélange et bien plus encore. Tu découvriras ici exactement quelles sont les différences entre les pistons pour moteurs turbo et les pistons pour moteurs à aspiration naturelle.

CONTENU

1. Les différences entre les pistons pour moteurs atmosphériques et les pistons pour moteurs turbo
2. Pourquoi le design du piston est-il si important ? - Test de résistance élevé pour les pistons
3. Quelle est l'importance du matériau et de l'épaisseur des pistons pour la performance ?
4. Que signifient les vitesses de rotation et les frottements élevés pour les pistons ?
5. Parfait pour augmenter la puissance : la jupe de piston asymétrique de JE Pistons
6. Tête de piston plate ou bombée : Quel piston pour quel moteur ?
7. Pourquoi l'axe de piston et l'œil d'axe de piston sont-ils si importants pour la durabilité ?
8. Pourquoi les segments de piston nitrurés au gaz sont-ils surtout utilisés dans le sport automobile ?

Zwei silberne Motorkolben aus Metall nebeneinander, geeignet als Ersatz- oder Tuningkolben für Verbrennungsmotoren

Les différences entre les piston forgés pour moteurs atmosphériques et les piston forgés pour moteurs turbocompressés

Les piston forgés se ressemblent toujours beaucoup – qu’ils soient destinés à des moteurs atmosphériques ou à des moteurs suralimentés. Néanmoins, ils doivent répondre à des exigences différentes et sont donc conçus différemment. Beaucoup pensent que les piston forgés pour moteurs turbocompressés sont seulement un peu plus épais que ceux pour moteurs atmosphériques. Cependant, il existe quelques petites différences, mais essentielles, dans la conception. Celles-ci ont une influence sur la stabilité, l’étanchéité, la formation du mélange, le poids, etc. Comme les deux types de moteurs sont soumis à des contraintes très différentes en termes de pression, de chaleur et de régime, le design des piston forgés est lui aussi adapté. Ce n’est qu’ainsi que la durabilité maximale et la performance peuvent être garanties. Ici, tu découvriras ce qui est important pour des piston forgés bien conçus !

Produktbild einer orangefarbenen Metallhalterung mit mittiger Rundöffnung und blauer Kontur auf weißem Hintergrund

Abbildung einer orange-blauen Produktverpackung mit weißem Mittelteil und runder Aussparung

Ici, tu peux voir que le fond du piston du « piston turbo » est plus grand que celui du « piston atmosphérique ». L’épaisseur se poursuit et s’amincit en direction de la jupe du piston. (Images de JE Pistons).

Pourquoi la conception du piston est-elle si importante ? – Forte mise à l’épreuve des pistons

À quel point la conception ajustée des pistons est importante pour le tuning se révèle à travers un regard sur les différentes forces qui agissent sur le piston dans un moteur haute performance. Le mouvement permanent de va-et-vient (et le freinage et l’accélération qui y sont liés) à l’intérieur du cylindre génère des forces d’inertie de masse. La force du piston, qui est transmise à la bielle et au vilebrequin, pousse en plus le piston latéralement contre la paroi du cylindre. Cette force latérale, également appelée force normale, dépend de plusieurs facteurs, dont par ex. l’angle sous lequel le piston et la bielle se tiennent l’un par rapport à l’autre. Pendant tout le cycle à quatre temps, toutes les zones du piston (calotte du piston, segments de piston, axe de piston et jupe) sont donc soumises à une charge élevée permanente.

Farbcodierte 3D-FEM-Simulation eines Motor-Kolbens zur Analyse von Spannung und Verformung im Bauteil

La méthode des éléments finis aide les fabricants de pistons à identifier et à éliminer les points faibles. (Image de JE Pistons)

Quelle est l’importance du matériau et de l’épaisseur des pistons pour la performance ?

Avec la puissance du moteur augmentent également la pression dans les cylindres et la chaleur. Les pistons pour moteurs atmosphériques ainsi que les pistons pour moteurs turbocompressés reçoivent donc un alliage spécial d’aluminium. Mis à part une métallurgie similaire, les pistons pour moteurs atmosphériques et pour moteurs turbocompressés ont cependant peu de choses en commun. Comme les moteurs suralimentés atteignent rapidement les trois fois la puissance d’un moteur atmosphérique, les différentes zones des pistons sont fabriquées plus épaisses et les jeux sont également augmentés. On garantit ainsi que la conception du piston fonctionne dans les limites de résistance. Mais ce n’est pas seulement la puissance qui détermine le design parfait d’un piston. L’application et le cycle de fonctionnement sont aussi des facteurs décisifs.

Nahaufnahme von zwei silbernen Aluminium-Motorkolben mit Kolbenringen auf weißem Hintergrund

Les pistons de JE Pistons sont asymétriques. Ils sont très robustes et épais d’un côté et légers et fins de l’autre. (Image de JE Pistons)

Que signifient des régimes élevés et le frottement pour les pistons ?

Les moteurs atmosphériques préparés entraînent pour le piston, dans les plages de régimes élevés, une charge similaire à celle des moteurs suralimentés. La différence réside dans la manière dont la charge agit sur le piston. C’est pourquoi une attention particulière est portée à la solidité et à la stabilité de la zone de perçage de l’axe. On peut ainsi éviter que l’axe ne soit arraché du piston.

À des régimes élevés, des frottements se produisent, qui brident fortement la puissance. Lors de la conception des pistons, on a donc recours à des formes et profils de jupe uniques, qui réduisent le frottement sans compromettre la stabilité ni l’étanchéité des segments. La jupe de piston et les ponts de segments sont optimisés afin de minimiser la surface et ainsi de limiter le frottement au strict nécessaire. Par rapport à un piston conventionnel, tu en tires ainsi de bons 10 à 20 ch.

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Parfait pour l’augmentation de la puissance : la jupe de piston asymétrique de JE Pistons

L’optimisation de la jupe de piston est toujours une méthode populaire et efficace pour réduire la friction. À propos : JE Pistons propose également un revêtement spécial des têtes et des jupes de piston.

Fond de piston plat ou bombé : quel piston va dans quel moteur ?

Autrefois, on pouvait distinguer les pistons par des fonds plats ou bombés. Ainsi, les pistons pour moteurs turbo avaient un fond bombé. Ce n’est plus le cas aujourd’hui. Les culasses modernes ont des chambres de combustion plus petites, c’est pourquoi un piston bombé est également utilisé dans les moteurs atmosphériques. De même, des pistons avec un fond de piston plat sont aussi utilisés dans les moteurs suralimentés afin de réduire la compression statique.

Sur cette image, tu peux voir que la jupe du piston est plus large sur les pistons pour moteurs turbo. Ceci est nécessaire pour contrer les énormes forces de poussée auxquelles le piston est exposé. (Image de JE Pistons)

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Pourquoi les axes de piston et les œils de piston sont-ils si importants pour la durabilité ?

Pour la plupart des pilotes de course, les axes de piston ne sont qu’un mal nécessaire qui contribue au poids total du piston. En réalité, la réduction de la masse n’est pas aussi importante que la résistance à la flexion. En effet, les axes de piston sont responsables de la transmission de la pression du cylindre exercée sur les pistons aux bielles. Lorsque les pistons passent du PMH (point mort haut) vers le PMB (point mort bas), les axes empêchent également qu’ils ne frappent les culasses. Des axes de piston qui se plient en raison d’une épaisseur de paroi insuffisante peuvent soumettre le piston à une charge supplémentaire.

Le diamètre de l’axe de piston est normalement déterminé par le faible diamètre de la bielle. Avec l’augmentation de la puissance, les fabricants de pistons augmentent toutefois souvent aussi l’épaisseur de paroi. Des alliages de meilleure qualité peuvent également être utilisés. En outre, la conception de l’œil de l’axe de piston joue un rôle important pour la durabilité.

Nahaufnahme von zwei silbernen Aluminium-Motorkolben als Ersatzteile auf hellem Hintergrund

Le fond de piston lisse empêche les points de contrainte, car il n’y a pas d’arêtes vives. (Image de JE Pistons)

Pourquoi les segments de piston gaz-nitrurés sont-ils principalement utilisés en sport automobile ?

Bien que les moteurs atmosphériques et turbocompressés soient soumis à des niveaux de chaleur et de pression différents, les deux ont également bénéficié des améliorations significatives de la technologie des segments de piston au cours de la dernière décennie. La plupart des segments de piston destinés au sport automobile sont constitués d’un segment en acier gaz-nitruré et d’un second segment extensible en forme de crochet. Cette combinaison permet un meilleur contrôle de l’huile, une tension de segment réduite, une friction diminuée ainsi qu’une meilleure adaptation de la forme et étanchéité des segments.

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Si tu as encore des questions sur les piston forgés ou d'autres pièces de tuning, contacte-nous ! Nous sommes à tes côtés avec des conseils et un soutien pratique : appelle-nous ou écris-nous !

Bartek Bartoszewicz

Professionnel du tuning

Sa première voiture était une Polo 1 avec un double carburateur Weber de 40 et 129 ch. Aujourd'hui, Bartek fait monter la puissance des Lamborghini à 1000 chevaux. Tout petit déjà, Bartek démontait des véhicules et les remontait en mieux. Il a passé son baccalauréat avec de l'huile sur les doigts. Ce mécanicien automobile de formation, spécialisé dans la construction de moteurs et de boîtes de vitesses, voulait absolument faire du sport automobile. Au cours de ses 10 années passées en Formule 1, il s'est occupé de 73 courses, notamment en tant que mécanicien moteur de Ralf Schumacher chez Toyota. Depuis 2010, il se consacre entièrement à son entreprise BAR-TEK® et aide ses clients à porter les moteurs VW et Audi au plus haut niveau de performance.

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