Les pistons et leur importance dans la mécanique des voitures

Le piston est une pièce rigide, de forme généralement circulaire, coulissant dans un cylindre de forme complémentaire. Les pistons sont généralement moulés dans un alliage d’aluminium afin d’être légers et de pouvoir agir en tant que conducteur thermique pendant les séquences de fonctionnement du moteur. En effet, il permet de comprimer le mélange de carburant et de gaz extérieur en vue d’une explosion, puis il transforme le tout en énergie thermique, et ensuite en énergie mécanique. Bien connaître le fonctionnement du moteur est essentiel pour tous les candidats voulant obtenir le code de la route.

Les pistons dans le moteur à 4 temps

Élément central d’une automobile, le moteur est l'ensemble mécanique capable de créer une force permettant sa mise en mouvement. La création de ce mouvement mécanique à partir d'un carburant inflammable a notamment été possible grâce à la mise au point du moteur à 4 temps, dont les véhicules actuels sont dotés.

Le terme de moteur à 4 temps est lié à son mode de fonctionnement. Ainsi, pour accomplir un cycle jusqu'à son terme, le moteur doit passer par plusieurs phases très distinctes les unes des autres, et qui sollicitent l'ensemble des différents éléments mécanismes qui composent le compose, dont les pistons.

Les éléments du moteur

Le cylindre est un conduit creux réalisé à partir d’un acier particulier dont la surface a été traitée afin de lui permettre de résister à une chaleur puissante, ainsi qu’aux frottements généré par la mécanique interne. En plus du fait d'être emboîté dans le bloc moteur, il permet de faire fonctionner les pistons grâce à un système de coulissement. Les segments sont fixes, positionnés aux abords du piston et ils assurent la liaison entre les pistons et les cylindres. Il sont en nombre important et remplissent tous un rôle très différent, allant du raclage du surplus d’huile sur le cylindre, à l’étanchéité entre la chambre de combustion et le carter.

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Le piston est relié jusqu'au vilebrequin par le biais d'une bielle. Cet ensemble d’éléments permet de transformer le mouvement vertical du piston en une rotation, comme une manette le ferait en étant actionnée par la force d'un ou plusieurs humains. La bielle est rattachée au vilebrequin par l’intermédiaire de coussinets en bronze.

Les soupapes sont les corps qui bloquent l’accès entre le cylindre et la tubulure d’admission, ou à la tubulure d’échappement. Il y a donc une soupape d’admission et une soupape d’échappement pour chacun des cylindres, le tout permettant de gérer les arrivées de gaz et de carburant frais, comme l'expulsion des gaz d'échappement issus de la combustion.

L’action de l’arbre à cames permet à la soupape de s’ouvrir au moment où la portion excentrée de l’arbre vient appuyer sur sa queue. Et enfin, c’est le volant moteur qui permet d'envoyer la puissance dans l’embrayage. Il crée également l’élan permettant au moteur d'accomplir l'ensemble de ses différents cycles jusqu'à leur terme.

Schéma présentant le fonctionnement du moteur à combustion.

Les pistons dans le moteur à 4 temps

Voici les différentes étapes qui permettent le fonctionnement du moteur à 4 temps :

  • La première étape est la phase dite d’aspiration. Pendant cette étape, la soupape d’admission est en position ouverte, alors que celle d’échappement est en position fermée. Le piston descend et aspire le mélange d'air et de carburant pour un moteur essence, ou juste l’air lorsqu’il s’agit d’un moteur diesel, qui est présent dans la tubulure d’admission.
  • Ensuite vient la compression. Durant cette étape, c’est la soupape d’admission qui se ferme pour que le piston puisse remonter, en comprimant le carburant en haut de la chambre de combustion. Cette action crée un échauffement qui modifie la température de l’air ou du mélange, ce qui favorise grandement la création de l’explosion.
  • L’explosion en elle-même est l’avant-dernière étape du fonctionnement d'un moteur à explosion.
  • Pour un moteur utilisant de l’essence, c’est une étincelle qui amorce la combustion du mélange. Pour un moteur diesel c’est la projection du mazout, par l'intermédiaire d'un injecteur dans la chambre de combustion. Dans les 2 cas, c'est une inflammation du carburant, qui crée une détente de celui-ci. Le piston redescend alors, poussé au maximum par la force de l'explosion.

Enfin, c’est au tour de l’échappement de finaliser ce cycle. Alors qu’il atteint le bas du cylindre et la fin de la détente, le piston monte une nouvelle fois. Ici, la soupape d’échappement est ouverte afin que les gaz brûlés puissent s’évacuer par le collecteur d’échappement.

S'assurer du bon fonctionnement des pistons dans un moteur à 4 temps diesel ou essence est essentiel. Cependant sans action du conducteur sur la boîte de vitesses et les pédales, le véhicule ne pourra pas avancer. En cas de bruits suspects lors de la mise en marche du moteur, il est préférable de se rendre rapidement dans un garage pour réaliser un contrôle du moteur et vérifier que les pistons sont dans un état de marche optimal.

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