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Discussion: Les causes du grippage d'un moteur: auteur desperado:

  1. #1
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    Les causes du grippage d'un moteur: auteur desperado:

    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
    Ping Pong, admin CMIQ

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  3. #2
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    Texte de desperado: le volet "précautions"

    Je me rend compte que j'ai oublié le volet "précautions" de ta question .

    En bref, il faut s'assurer de suivre les recommandations de son manufacturier. Je sais que j'ai l'air simpliste, mais tout part de là.

    Il faut s'assurer d'utiliser un jeux de bougies avec la bonne plage de température, donc les bougies recommandées par le manufacturier. Il faut aussi s'assurer d'utiliser une essence avec le bon indice d'octane, celui-ci est recommandé par le manufacturier en fonction du taux de compression du moteur et en fonction de la séquence d'allumage (timing). Il faut s'assurer d'utiliser une huile de qualité qui rencontre ou dépasse les normes recommandées par le manufacturier.

    En cours d'opération, il est important de s'assurer que le moteur fonctionne à l'intérieur de sa plage de température normale. Tout ce qui dépasse 170F degrés F doit être considéré comme vraiment suspect dans la grande majorité des cas pour les moteurs 2 temps. Il faut éviter de pousser le moteur au maximum tant qu'il n'a pas atteint sa température d'opération normale -- les métaux n'ont pas encore atteint leur dimension d'opération normale.

    Enfin, l'entretien préventif est important. Est-ce que tous les tuyaux et joints sont étanches et en bonne condition, évitant ainsi les admissions d'air dans la base du moteur et la modification accidentelle du ratio air essence? Une mesure périodique du ratio huile essence est importante -- est-ce que le moteur utilise de l'huile dans une proportion suffisante. Une vérification périodique du niveau du liquide refroidissement est requise -- y-a-t-il la quantité requise et le liquide est-il libre de tout contaminant, notament ceux pouvant provenir de la combustion à cause d'un joint défecteux? Si il y a des traces d'huile dans le glycol, il faut purger le système de refroidissement car l'huile agit comme un isolant thermique et diminue considérablement l'efficacité des échangeurs de chaleur.

    Si pour une raison ou une autre, le moteur ralentie et/ou change de son ou si il semble perdre de la puissance, ralentir immédiatement et diminuer la charge sur celui-ci. vérifier la température et s'assurer que tout ce qui précède est irréprochable.

    Finalement, ne jamais utiliser un moteur qui surchauffe. Bonne raison pour prendre une pause, admirer la nature pendant que tout refroidie. Si après 15 minutes il n'y a pas d'amélioration, voilà une belle occasion de sortir le petit câble jaune et tester ses talents en recrutement d'âmes charitables.

    desperado
    Ping Pong, admin CMIQ

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    Nicolas de Chamfort

  4. #3
    Administrateur Avatar de Ping Pong
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    Yogi,

    En ce qui concerne les moteurs qui sont particulièrement sensibles et aptes au "grippage", je concentrerais mes efforts sur une réduction de la chaleur de combustion avant toute chose. On doit prendre pour aquis que le circuit de refroidissement est adéquat dans la majorité des cas.

    La première chose que je ferais serait de réduire de un (1) point la plage de chaleur des bougies. Une réduction de 1 point se traduit généralement par une réduction de la température de combustion d'environ 40F degrés -- mais cela dépend du manufacturier de bougie. La deuxième chose serait d'enrichir le mélange air/essence au niveau des "main jets" -- je passerais à la prochaine taille disponible. La troisième chose serait de réduire l'avance de 2 à 3 degrés par rapport à la séquence d'allumage (timing) d'origine spécifiée par le manufacturier. La quatrième serait d'utiliser une essence avec un indice d'octane plus élevé. Enfin, la cinquième serait d'alléger la charge sur le moteur en ajustant les embrayages de façon appropriée ou en changeant le ratio d'entrainement (les gears dans le chain case) pour un rapport plus bas.

    Silver-snow,

    La question est large....mais oublions le grippage pour un instant.

    Pour ma part, quand j'entends dire qu'un moteur a sauté...j'ai toujours l'image d'un bloc moteur défoncé par l'impact d'un "objet volant non-identifié" provenant de l'intérieur du moteur.

    En réalité, un moteur défonce quand une pièce en mouvement (piston, bielle, vilbrequin, roulement, valve, etc...) brise et se détache, en partie ou en totalité. Le détachement de la pièce projète celle-ci avec force contre les parrois et autres pièces du moteur et les domages collatéraux sont généralement majeurs. Les raisons pour un tel contexte de bris sont très variées mais ont souvent pour cause soit 1-) de l'abus de la part d'un utilisateur, 2-) un défaut de matériel, 3-) un vice d'assemblage ou 4-) une fatigue dans l'alliage des métaux en question induite par l'usure normale et/ou un stress causé par des mesures (tolérances) hors normes par rapport aux spécifications d'origine du moteur (engine blueprint).

    L'exemple d'un trou dans le piston (tu y fais référence dans ta question)...ça c'est un cas typique de détonation ou de pré-ignition. Dans ces cas, la chaleur est très concentrée sur le dôme du piston et des explosions violentes percutent le piston avant qu'il n'est terminé son ascension vers le haut. Un trou se creuse rapidement dans le piston et les débris d'aluminium en fusion agissent comme des millions d'étincelles semblables à l'allumage de la bougie....ceci produit une auto-combustion incontrôlée dans le cylindre et augmente encore davantage la température -- le tout est un cercle vicieux....j'usqu'au moment ou le trou dans le piston est fait, à ce moment précis tout le phénomène s'arrête, faute de compression.

    L'exemple du crank tordu peut avoir plusieures causes. Parmis les principales on retrouve 1-) un mauvais balancement, 2-) des roulements défectueux ou usés, 3-) un bloc moteur désaligné, 4-) une utilisation dans un plage de rpm trop élevée pour la conception du crank, 5-) un bris externe, comme sur un embrayage, ayant causé un impact violent sur le crank, 6-) un mauvaise lubrification, 7-) une situation de blocage hydraulique (hydro lock), 8-) un vice de matériel dans le crank lui-même et.....j'en passe...

    L'exemple de la bielle cassée est plus souvent qu'autrement causé par un régime (rpm) soutenu qui dépasse la capacité de la bielle en question. Les bielles sont soumises à trois types de mouvements:1-) un mouvement rotatif autours du crank, 2-) un mouvement linéaire, paralèlle à l'axe des cylindres et 3-) un mouvement transversal, perpendiculaire à l'axe des cylindres. Pour résiter efficacement à la force d'inertie de ces trois mouvements, les bielles ont trois attributs spécifiques, entre autres, qui définissent leur norme de rendement et leur capacité maximales: poid versus résilience du matériel versus conception architecturale. Chaque bielle a une norme de rendement et une capacité maximale pré-déterminée en termes de régimes maximal (rpm) selon la charge de fonctionnement (load factor). Lorsque la norme de rendement et/ou la capacité maximale est/sont excédée(s), la bielle "part en voyage" dans le bloc moteur et les dommages collatéraux sont généralement très sévères. Une bielle perd de sa résistance avec l'usure normale du moteur, caractéristique propre à une réduction au niveau de la résilience du métal (metal fatigue) -- c'est pour cela que les vieux moteurs sont plus succeptibles de connaître une fin tragique à cause d'une bielle qui rend l'âme. L'usure des roulements de bielle est aussi un facteur qui a une incidence sur la résistance d'une bielle à haut régime.

    En terminant, je souligne qu'il est rare qu'un moteur défonce au ralentie (idle) ou à vitesse de croisière. Dans la majorité des cas, c'est lorsque le moteur est poussé au maximum et "clanché sans pitié" qu'il défonce.....dans le domaine aéronautique, plus de 85% des explosions de moteur surviennent au décollage et moins de 15% en vol ou lors de la descente...comme quoi il y a quelque chose à comprendre ici........

    desperado
    Ping Pong, admin CMIQ

    Les raisonnables ont duré, les passionnés ont vécu!
    Nicolas de Chamfort

  5. #4
    Bravo les gars, superbe rédaction (pas besoins de décodage syntaxique). Enfin des sujets bien traités et précis, merci, quel bonheur.
    MXZ Adrenaline 800HO PowerTek 2007

  6. #5
    Membre Régulier Avatar de navaro
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    des exaust gage vont te prevenir de la chaleur qui passe

  7. #6
    Félicitations pour tes textes,tres biens rédigés et instructifs

  8. #7
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    Excellentes explications.......BRAVO

  9. #8
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    Tres bonne Redaction ! je me pose une question, hier je suis aller me promener et tout allait bien... je decide de le mettre au fond et tout a coup, il fait Beuuuuhhhhhh et ensuite il stall... apres je donne un coup de crank et il part mais le idle est a peu pret a 1000rpm et il fait un drole de bruit, je decide de repartir et il me refait encore le meme coup de cochon :frown:...On dirait que quand il vien chaud cest la quil decide de staller ! est-ce le moteur quil commence a gripper ??

  10. #9
    Membre Régulier Avatar de thebikeman
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    décembre 2009
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    tres instructif et surtout bien tres bien vulgariser
    Thebikeman
    Presentement a pied mais regarde pour un timbersled

  11. #10
    Membre Avatar de gaetanpontrouge
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    Pont-Rouge (Portneuf), Qc
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    Deux causes de grippage des moteurs 2-temps qu'on peut prévenir. Le grippage à froid lorsqu'on ne laisse pas réchauffer le moteur et qu'on fonctionne à pleine puissance; par ex., vous sortez la motoneige du garage et vous devez traverser un champ avec un pied de neige fraîche pour rejoindre le sentier. Et le gel d'un carburateur (ou injecteur); par ex., votre motoneige est entreposée à la chaleur , la neige a fondue (très humide), le réservoir est à moitié vide puis vous sortez à -15°C (remède: ajouter 1 once d'antigel isopropyl).
    En passant, un moteur 4-temps qui révolutionne à 7000 rpm à froid c'est pas idéal. Ski-Doo ne fournit même pas une jauge de température standard tandis que Yamaha prend la peine d'installer un témoin lumineux qui reste allumé tant que le moteur n'est pas réchauffé.

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