Ping Pong
10/12/2004, 16h31
Les causes qui mènent au "grippage" d'un moteur peuvent être nombreuses et se combiner entre elles. J'y reviens à la conclusion du texte.
Toutefois la conséquence de ces causes est invariablement la même, c'est-à-dire une expansion de la taille du piston qui excède le diamètre du cylindre dans lequel le piston fonctionne. Lorsque cela se produit, le piston entre directement en contact avec le cylindre et une friction additionnelle et accrue se produit instantanément. Cette friction amène un surplus de chaleur et la température du piston monte en flèche, de façon exponentielle. Lorsque cette situation se produit, deux sources de chaleur accâblent le piston -- 1-) la chaleur générée par la combustion des gaz (celle-là est normale) et 2-) la chaleur générée par le frottement de deux métaux, le piston sur le cylindre (celle-là n'est pas normale)
Plus spécifiquement.
Les pistons modernes sont construits en majeure partie d'un alliage d'aluminium et de silicone. La présence de silicone dans l'alliage d'aluminium est destinée à contrôler le taux d'expansion de l'aluminium lorsque des températures de fonctionnement élevées sont atteintes. Normalement, le circuit de refroidissement du moteur est conçu pour évacuer toute la chaleur générée par les cycles de combustion normaux du moteur -- evec une réserve de sécurité. Lorsque la chaleur générée par le fonctionnement du moteur excède la capacité d'évacuation du système de refroidissement, alors une expansion thermique des pistons commence à se produire. Cette expansion est contrôllée, jusqu'à une certaine limite par la concentration de silicone dans l'alliage du piston. Si le moteur est maintenu dans une condition ou son utilisation excède sa capacité de refroidissement, alors les pistons vont prendre de l'expansion jusqu'à ce qu'ils frottent contre les cylindres et là.....le moteur est en train de "gripper". Il est généralement facile de déceler les signes d'une telle situation -- le moteur perd graduellement de sa puissance. On peut généralement s'attendre à une perte de puissance de plus de 35% à 50% avant que des dommages irréversibles se produisent. En cas de doutes, il faut immédiatement lâcher les gaz, ce qui reduit la température de combustion et permet au circuit de refroidissement de reprendre le dessus.
Il existe des cas ou l'expansion incontrôlée des pistons n'est pas reliée à la capacité du système de refroidissement. Je fais référence à la détonation ou à la pré-ignition. Ces deux phénomènes ont comme résultat de faire monter la chaleur des pistons d'une façon extrêmement rapide. La hausse de chaleur est si rapide et intense que le système de refroidissement n'a aucune chance d'évacuer cette chaleur de façon à éviter une expansion des pistons subite et excessive. Le grippage est presque immédiat dans ces cas et l'utilisateur dispose de moins de 30 secondes pour réagir et couper les gaz...si il maintien la charge sur le moteur, c'est une destruction quasi-assurée des pistons et des cylindres. Dans ces cas, la chaleur de combustion sera supérieure à 400C degrés et pourra monter à plus de 700C degrés. Les pistons modernes ne sont pas fait pour opérer dans des conditions thermiques aussi extrêmes. La mesure de la température des gaz d'échappement (EGT) est indispensable pour déceler rapidement ce type de condition.
On doit savoir que le piston, en théorie, ne touche jamais aux parrois du cylindre. C'est l'huile qui fournie une mince couche tampon entre ces deux éléments parallèles. Ceci étant, il n'y a pas d'augmentation de chaleur causée par un frottement métal sur métal, seulement un transfert de chaleur issue de la combustion via la mince couche d'huile. L'huile agit comme lubrifiant mais aussi comme transmetteur chaleur entre le piston et le cylindre. Une fois la chaleur transmise au cylindre, celle-ci est par la suite transférée au liquide de refroidissement. Lorsque le piston prend de l'expansion au point de dépasser le diamètre du cylindre, il n'y a plus suffisament de place pour l'huile entre les deux alliages et le tampon d'huile disparaît (l'huile étant un fluide et par conséquent, ne peut pas être compressée). À ce moment, il n'y a plus de lubrification et il n'y a plus de transmission équilibrée de chaleur vers le cylindre et vers le liquide de refroidissement. Le Zinc, qui est ajouté aux formulations d'huile modernes, constituent la dernière ligne de défense servant à prévenir les dommages causés par les contacts directes entre le piston et le cylindre. Une expansion extrême du piston rend aussi le zinc inéficace -- en réalité, le zinc n'empêche pas les dommages...il les retarde simplement, donnant ainsi une chance de prolonger l'utilisation dans des conditions extrêmes et anormales.
Il existe des alliages de piston qui proposent des matériaux sophistiqués pour contrôler l'expansion ou diminuer l'effet des contacts avec les parrois du cylindre. Je pense ici aux alliages de teflon, de moly ou aux alliages de céramique. Tous ces matériaux visent à protéger des conséquence désastreuses reliées à une expansion anormale causée par un surplus de chaleur. Aucun matériaux n'est cependant infaillible, c'est la résistance à la chaleur qui change selon le matériel.
Finalement, je reviens aux causes. Elles sont généralement reliées à:
une défectuosité du système de refroidissement;
un mauvais ratio air essence;
un mauvais réglage de la séquence d'allumage (timing);
une lubrification inadéquate (type d'huile et/ou ratio);
un indice d'octane insuffisant;
un taux de compression trop élevé en fonction de l'essence utilisé;
un mauvais alliage du piston (défaut de manufacturation ou qualité insuffisante);
une mauvaise conception des ellipses des pistons (jupes et dôme de compression);
une mauvaise calibration entre le dessus du piston et la base tampon de la chambre de combustion (squish band clearance);
Un mauvais transfert de chaleur entre les rings et le piston lui-même (souvent causé par une mauvaise calibration entre l'épaisseur des rings et les sièges de rings -- piston ring grooves);
etc.......et j'en passe.
J'espère que le texte ci-haut est utile et qu"il vulgarise bien le phénomène du "grippage". Je pourrais écrire encore longtemps mais j'ai peur de me perdre dans des détails peu pertinents. Si je peux répondre à d'autres questions, je serai heureux de le faire.
desperado
Toutefois la conséquence de ces causes est invariablement la même, c'est-à-dire une expansion de la taille du piston qui excède le diamètre du cylindre dans lequel le piston fonctionne. Lorsque cela se produit, le piston entre directement en contact avec le cylindre et une friction additionnelle et accrue se produit instantanément. Cette friction amène un surplus de chaleur et la température du piston monte en flèche, de façon exponentielle. Lorsque cette situation se produit, deux sources de chaleur accâblent le piston -- 1-) la chaleur générée par la combustion des gaz (celle-là est normale) et 2-) la chaleur générée par le frottement de deux métaux, le piston sur le cylindre (celle-là n'est pas normale)
Plus spécifiquement.
Les pistons modernes sont construits en majeure partie d'un alliage d'aluminium et de silicone. La présence de silicone dans l'alliage d'aluminium est destinée à contrôler le taux d'expansion de l'aluminium lorsque des températures de fonctionnement élevées sont atteintes. Normalement, le circuit de refroidissement du moteur est conçu pour évacuer toute la chaleur générée par les cycles de combustion normaux du moteur -- evec une réserve de sécurité. Lorsque la chaleur générée par le fonctionnement du moteur excède la capacité d'évacuation du système de refroidissement, alors une expansion thermique des pistons commence à se produire. Cette expansion est contrôllée, jusqu'à une certaine limite par la concentration de silicone dans l'alliage du piston. Si le moteur est maintenu dans une condition ou son utilisation excède sa capacité de refroidissement, alors les pistons vont prendre de l'expansion jusqu'à ce qu'ils frottent contre les cylindres et là.....le moteur est en train de "gripper". Il est généralement facile de déceler les signes d'une telle situation -- le moteur perd graduellement de sa puissance. On peut généralement s'attendre à une perte de puissance de plus de 35% à 50% avant que des dommages irréversibles se produisent. En cas de doutes, il faut immédiatement lâcher les gaz, ce qui reduit la température de combustion et permet au circuit de refroidissement de reprendre le dessus.
Il existe des cas ou l'expansion incontrôlée des pistons n'est pas reliée à la capacité du système de refroidissement. Je fais référence à la détonation ou à la pré-ignition. Ces deux phénomènes ont comme résultat de faire monter la chaleur des pistons d'une façon extrêmement rapide. La hausse de chaleur est si rapide et intense que le système de refroidissement n'a aucune chance d'évacuer cette chaleur de façon à éviter une expansion des pistons subite et excessive. Le grippage est presque immédiat dans ces cas et l'utilisateur dispose de moins de 30 secondes pour réagir et couper les gaz...si il maintien la charge sur le moteur, c'est une destruction quasi-assurée des pistons et des cylindres. Dans ces cas, la chaleur de combustion sera supérieure à 400C degrés et pourra monter à plus de 700C degrés. Les pistons modernes ne sont pas fait pour opérer dans des conditions thermiques aussi extrêmes. La mesure de la température des gaz d'échappement (EGT) est indispensable pour déceler rapidement ce type de condition.
On doit savoir que le piston, en théorie, ne touche jamais aux parrois du cylindre. C'est l'huile qui fournie une mince couche tampon entre ces deux éléments parallèles. Ceci étant, il n'y a pas d'augmentation de chaleur causée par un frottement métal sur métal, seulement un transfert de chaleur issue de la combustion via la mince couche d'huile. L'huile agit comme lubrifiant mais aussi comme transmetteur chaleur entre le piston et le cylindre. Une fois la chaleur transmise au cylindre, celle-ci est par la suite transférée au liquide de refroidissement. Lorsque le piston prend de l'expansion au point de dépasser le diamètre du cylindre, il n'y a plus suffisament de place pour l'huile entre les deux alliages et le tampon d'huile disparaît (l'huile étant un fluide et par conséquent, ne peut pas être compressée). À ce moment, il n'y a plus de lubrification et il n'y a plus de transmission équilibrée de chaleur vers le cylindre et vers le liquide de refroidissement. Le Zinc, qui est ajouté aux formulations d'huile modernes, constituent la dernière ligne de défense servant à prévenir les dommages causés par les contacts directes entre le piston et le cylindre. Une expansion extrême du piston rend aussi le zinc inéficace -- en réalité, le zinc n'empêche pas les dommages...il les retarde simplement, donnant ainsi une chance de prolonger l'utilisation dans des conditions extrêmes et anormales.
Il existe des alliages de piston qui proposent des matériaux sophistiqués pour contrôler l'expansion ou diminuer l'effet des contacts avec les parrois du cylindre. Je pense ici aux alliages de teflon, de moly ou aux alliages de céramique. Tous ces matériaux visent à protéger des conséquence désastreuses reliées à une expansion anormale causée par un surplus de chaleur. Aucun matériaux n'est cependant infaillible, c'est la résistance à la chaleur qui change selon le matériel.
Finalement, je reviens aux causes. Elles sont généralement reliées à:
une défectuosité du système de refroidissement;
un mauvais ratio air essence;
un mauvais réglage de la séquence d'allumage (timing);
une lubrification inadéquate (type d'huile et/ou ratio);
un indice d'octane insuffisant;
un taux de compression trop élevé en fonction de l'essence utilisé;
un mauvais alliage du piston (défaut de manufacturation ou qualité insuffisante);
une mauvaise conception des ellipses des pistons (jupes et dôme de compression);
une mauvaise calibration entre le dessus du piston et la base tampon de la chambre de combustion (squish band clearance);
Un mauvais transfert de chaleur entre les rings et le piston lui-même (souvent causé par une mauvaise calibration entre l'épaisseur des rings et les sièges de rings -- piston ring grooves);
etc.......et j'en passe.
J'espère que le texte ci-haut est utile et qu"il vulgarise bien le phénomène du "grippage". Je pourrais écrire encore longtemps mais j'ai peur de me perdre dans des détails peu pertinents. Si je peux répondre à d'autres questions, je serai heureux de le faire.
desperado