UNE NOUVELLE DIMENSION - Mahle.com
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Une hausse de la puissance spécifique du moteur se traduit nécessairement<br />
par des sollicitations thermiques et mécaniques accrues pour les pistons.<br />
Il faut en tenir <strong>com</strong>pte lors du développement et de la conception des<br />
pistons qui font partie des pièces mises à rude épreuve au sein du moteur<br />
à <strong>com</strong>bustion. Lorsque les températures dépassent les 360 °C, <strong>com</strong>me<br />
c’est le cas dans le creux de <strong>com</strong>bustion du piston, et que les pressions<br />
d’allumage vont au-delà des 170 bars, les pistons en alliages d’aluminium<br />
atteignent leurs limites.<br />
Il s’agissait donc de trouver de nouvelles idées et d’autres matériaux. La<br />
solution proposée par les ingénieurs MAHLE consiste en un piston avec<br />
une tête en acier forgé résistant à de très hautes températures et une tige<br />
en aluminium. Le piston FERROTHERM ® était né.<br />
<strong>UNE</strong> BONNE CONDUITE<br />
Le projet repose sur une répartition bien définie des tâches : la tige en aluminium<br />
a uniquement pour fonction de guider correctement le piston dans<br />
l’alésage du cylindre, tandis que le « gros du travail » et l’étanchéité sont<br />
assurés par la partie supérieure du piston. Son acier forgé autorise des<br />
températures nettement plus élevées à la base du piston et des pressions<br />
superficielles bien plus grandes entre le moyeu et l’axe de piston. La solidité<br />
de l’acier forgé se traduit aussi par une meilleure résistance à l’usure<br />
et une grande longévité des gorges sur la partie supérieure du piston.<br />
LE JEU DU COUP-DE-FEU<br />
L’acier présente un autre atout décisif par rapport aux alliages aluminium et<br />
silicium : son coefficient de dilatation thermique est sensiblement moins<br />
important, ce qui permet de réduire le jeu entre le piston et le cylindre au<br />
niveau du segment coup-de-feu. Cela offre de grands avantages en matière<br />
d’étanchéité et réduit la fuite des gaz, tandis que la fente circulaire très<br />
étroite entre piston et cylindre aide les segments de piston à ac<strong>com</strong>plir leur<br />
tâche. Le jeu réduit du segment coup-de-feu a également des conséquences<br />
positives pour les émissions de gaz d’échappement, car cela signifie un<br />
espace mort limité et donc une <strong>com</strong>bustion optimale et propre.<br />
L’ASTUCE DU « SHAKER »<br />
L’acier a toutefois un inconvénient par rapport à l’aluminium, à savoir une<br />
conductibilité thermique moins bonne. Il convient donc de maintenir la température<br />
à un faible niveau en optimisant le refroidissement du piston. La<br />
solution : des éléments en acier ressort et un mode de construction de la<br />
tige du piston destiné à former un canal de refroidissement dans lequel<br />
l’huile moteur va être injectée afin d’être ramenée à une température plus<br />
basse. La section importante et le mouvement ascendant et descendant du<br />
piston donnent un effet « shaker » qui assure un refroidissement suffisant de<br />
la tête du piston.<br />
UN MARIAGE SURPRENANT ET RÉUSSI<br />
Comment réunir deux matériaux aussi différents que l’acier et l’aluminium en<br />
une même unité fonctionnelle ? Comme le montre l’illustration, la partie supérieure<br />
du piston et la tige du piston sont reliées par l’axe. La <strong>com</strong>bustion et<br />
les pressions d’allumage se répercutent sur la tête en acier et la force ainsi<br />
produite est directement transmise de la tête à la bielle par le biais de l’axe<br />
de piston. L’alésage du moyeu est muni d’une douille en métal non ferreux<br />
qui ac<strong>com</strong>pagne idéalement le mouvement de l’axe de piston. Sur les modèles<br />
récents, l’alésage de moyeu est doté d’un revêtement destiné à améliorer<br />
encore l’action conjointe de l’axe et du piston. On observe une fente entre la<br />
partie supérieure en acier et la tige en aluminium. Cette séparation spatiale a<br />
une fonction de dissociation thermique. Les températures au niveau de la tige<br />
sont ainsi bien inférieures à celles d’un piston tout aluminium. La chaleur<br />
moins grande au niveau de la tige du piston et cette dissociation ont permis<br />
d’optimiser la tâche de guidage de la tige. Et cela s’entend : le moteur diesel<br />
émet un bruit très doux et uniforme pour une puissance accrue et un couple<br />
plus important.<br />
LE PISTON FERROTHERM ® :<br />
CONVAINCANT EN PREMIÈRE MONTE …<br />
Bien que le piston FERROTHERM ® existe sur le marché depuis près de vingt<br />
ans, il reste une pièce de construction moderne utilisée en particulier pour les<br />
HAUTE TECHNOLOGIE<br />
véhicules utilitaires. De nombreux moteurs des marques Volvo, Scania, Detroit<br />
Diesel et Caterpillar sont ainsi équipés en usine de pistons FERROTHERM ®<br />
MAHLE. Encore aujourd’hui, de grands constructeurs ont recours à ce principe<br />
génial : des groupes avec pistons en deux parties sont en cours de développement<br />
pour Mercedes-Benz et pour un grand fabricant russe de moteurs.<br />
… ET PERFORMANT SUR LE MARCHÉ DE LA RECHANGE<br />
La gamme pour les distributeurs MAHLE <strong>com</strong>prend elle aussi des pistons<br />
FERROTHERM ® , reconnaissables dans l’actuel catalogue des pièces de<br />
moteurs aux deux numéros d’ébauches : la tête de piston en acier est<br />
signalée par la <strong>com</strong>binaison de lettres « KB », tandis que la tige coulée en<br />
aluminium se remarque à la lettre « L » (voir extrait du catalogue).<br />
Aperçu du catalogue de pièces de moteur MAHLE Original : la tête en acier du piston<br />
en deux parties FERROTHERM ® se reconnaît à la <strong>com</strong>binaison « KB » ; la tige en<br />
aluminium est désignée par la lettre « L ».<br />
L’IMPORTANCE D’UN MONTAGE CORRECT<br />
Les pistons FERROTHERM ® sont livrés démontés, la partie supérieure et la<br />
tige sont soigneusement emballées l’une à côté de l’autre dans un carton.<br />
Il faut faire attention à bien respecter le sens lors du montage de la partie<br />
supérieure, de la tige et de la bielle : la partie supérieure et la tige ne peuvent<br />
s’assembler que dans un sens.<br />
Section d’un piston FERROTHERM ® avec tête en acier.<br />
AFTERMARKET<br />
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