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Avaries de pistons et de soupapes

samedi 11 décembre 2004, par Jean Claude Méret

les Avaries de pistons et comment les éviter :

les pistons MALHE sont des produits d’une expérience et d’une recherche, tant pratiques que scientifiques, de plusieurs dizaines d’années.

Le type de construction, la composition de la matière, la précision de l’usinage, la qualité du traitement de surface ainsi que les équipement des pistons MALHE ont tous étés conçus et étudiés en fonction de la lourde tâche qui attend les pistons en service dans le moteur.

Les pistons MALHE ont été développés spécialement pour chaque type de moteur et avant la mise en fabrication en série - soumis aux épreuves les plus sévères moyennant des essais pratiques réalisés sur une très vaste échelle.

Également dans la production en série, le processus de fabrication des pistons est caractérisé par des innombrables vérifications, à tout point de vue, jusqu’à ce qu’ils quittent l’usine, munis d’un certificat de qualité et de conformité de la réception définitive.

Dans des conditions de service "normales",

les avaries sont donc pratiquement exclues, d’autant plus que les marges de sécurité, suffisamment dosées, offrent également , une certaine latitude aux possibilités de charges plus élevées que prévu.
C’est seulement dans des conditions de service et à des charges « anormales » que des avaries de piston peuvent se produire, à savoir par exemple par une conduite inadéquate du véhicule, par un entretien insuffisant, par l’utilisation de carburants inadéquats, par un manque de soin lors de la révision du moteur et lors du montage de celui-ci dans le véhicule.

Nous donnons ci-après quelques images des avaries de pistons les plus courantes avec une description des causes ainsi que des moyens de les éviter.

Avaries de pistons par suite d’une commande d’une combustion mal commandée :

Par une combustion se produisant à un moment incorrect ou s’accomplissant d’une façon inadéquate, l’énergie engendrée manquera son but et sera dirigée vers les surfaces de la chambre de combustion qui subissent un échauffement anormal au détriment de la puissance.

On peut distinguer plusieurs causes pouvant provoquer de telles perturbations :

Allumage par incandescence : par suite de l’échauffement et de l’incandescence par endroits, la combustion commence à se produire le plus souvent avant l’action de l’étincelle d’allumage.

Détonations : les restants de gaz, n’ayant pas encore subi le processus de la combustion, s’allument spontanément et donnent lieu aux soi-disant phénomènes de l’auto-allumage se traduisant par des détonations dans la combustion.
Ce phénomène se produit sous l’action des ondes de pression provoquées par les gaz qui viennent d’être allumés et brûlés normalement.

Les deux perturbations décrites ci-dessus peuvent se produire également simultanément et s’aggraver mutuellement.

Causes possibles de l’allumage par incandescence : - dépôt de calamine dans la chambre de combustion - soupapes échauffées par suite d’un jeu de soupape insuffisant ou par l’absence totale de jeu, ou encore par suite d’un retard exagéré à l’allumage - bougies échauffées parce qu’endommagées ou d’un degré thermique incorrect - joint de culasse installé incorrectement ou endommagé - autres endroits surchauffés dans la chambre de combustion par suite d’un système de refroidissement défectueux ou d’un point d’allumage incorrect -

Causes possibles de détonations : - qualité de carburant insuffisante - mélange de carburant/air trop pauvre - trop d’avance à l’allumage - taux de compression exagérément augmenté par suite d’un joint de culasse trop mince ou à cause du fait que la surface d’appui du bloc moteur ou de la culasse à subi un enlèvement de matière trop important - dépôt de calamine très prononcé dans la chambre de combustion - changement de vitesse ne s’effectuant pas à temps, (ceci fait souffrir le moteur).

Tête de piston défoncée : le piston a été surchauffé par le fait que le mélange de carburant/air était trop pauvre.
Veillez au réglage prescrit du carburateur ou suivant le cas de la pompe d’injection.

Tête de piston défoncée et percée par fusion : par suite d’un réglage incorrect de l’injection, la bougie a été maltraitée et elle a provoqué la surchauffe du piston, ce qui est également reconnaissable aux couleurs de revenu sur l’axe de piston.
Voir le réglage de l’injection car mélange trop pauvre.

Bord de la tête du piston et zone de segmentation localement fortement attaqués par la surchauffe : traces de grippage sur la jupe. Le mélange carburant/air était trop pauvre ou carburant pas suffisamment antidétonant.
Veillez à employer un carburant à l’indice d’octane prescrit, voir les réglages de l’injection.

Tête de piston et cordon de feu localement attaqués par la surchauffe cordon ébréché : le carburant n’était pas de l’indice d’octane prescrit, ce qui a provoqué des détonations. Employez seulement des indices d’octane prescrit.

Tête de piston et cordon de feu, localement attaqués par la surchauffe : par suite d’un réglage trop juste, le carburant/air était trop pauvre et a provoqué des détonations.

La tête du piston présente des empreintes de soupapes et des fissurations au bord de la cavité : l’espace neutre entre la tête du piston et la culasse était trop petit.
Des avaries semblables peuvent se produire lorsque le jeu de soupape trop petit et lorsque les points d’allumage sont déréglés. Observez avec précision les prescriptions du constructeur du moteur, en ce qui concerne l’espace neutre, les points d’allumage et le jeu des soupapes.

Tête de piston surchauffée est percée par fusion : des perturbations dans le processus de combustion ont provoqué la surchauffe du piston.
Veillez à ce que le calage de la pompe d’injection soit correct et à ce que les injecteurs fonctionnent impeccablement.
Assurez-vous également, suivant les cas, que les prescriptions concernant le réglage de l’allumage sont strictement respectées.

Une soupape cassée est enfoncée dans la tête du piston : par suite d’une vitesse de rotation trop élevée du moteur, la soupape s’est cassée et s’est enfoncée dans la tête du piston forgé ; installez des ressorts de soupape impeccables et veillez au réglage correct des points d’allumage.
Evitez tout emballement du moteur en marche à vide.

Zone de segmentation de piston fortement brûlées : une soupape d’échappement défectueuse ou un jeu de soupape insuffisant a perturbé la dérivation de chaleur. De ce fait la tête de la soupape, qui a subi une surchauffe et qui a été porté au rouge, a donné lieu à l’allumage prématuré des gaz,
veillez au réglage correct du jeu de soupape.

Piston fortement endommagé dans la zone de segmentation par suite de surchauffe : un joint de culasse non approprié et dépassant jusque dans la chambre de combustion, a provoqué des allumages par incandescence. Egalement des joints dont l’armature a été endommagée ou déformée peuvent être à la base de ce genre d’avaries ;
installez seulement des joints de culasse correct , en parfait état et correspondant à l’alésage des cylindres.

Tête de piston fissurée dans la chambre de combustion : les marquages par frappe ont été faits dans une zone trop faible du piston ;
effectuez seulement des marquages à des endroits non sensibles.

Segment supérieur cassé : le segment a été endommagé lors du montage ou le jeu à la coupe du segment était trop petit.
Montez les segments uniquement à l’aide d’un collier de serrage et veillez à ce que le jeu à la coupe prescrit soit respecté.

Accreusement sur le bord extérieur du trou de l’axe jusqu’à la zone de segmentation : par suite d’un manque de stabilité du logement de la sûreté (déformée lors du montage) ou par suite d’un déplacement axial trop fort de l’axe, la sûreté a été endommagée et poussée hors de son logement ;
installez les sûretés à l’aide de la pince spéciale, évitez de forcer exagérément l’élasticité de la sûreté et assurez-vous qu’elles soient correctement et fermement posée dans son logement.
Dans la partie vilebrequin - bielles - pistons, évitez tout montage à fausse équerre.

Piston à axe fretté dans le pied de bielle : traces de grippage au trou d’axe. Le jeu de l’axe de piston dans le trou d’axe était trop petit ; il est absolument nécessaire de veiller à l’appairement prescrit des pistons et des axes de piston. Assurez-vous qu’également après l’assemblage de la partie piston-axe-bielle, l’axe a conservé sa parfaite mobilité dans ses trous d’axe.

Grippage de la jupe très prononcé, piston cassé à partir du trou d’axe : la surchauffe du piston provoquée soit par une insuffisance de jeu de montage soit par la défectuosité du système de refroidissement, a entraîné le grippage du piston et finalement la rupture de la jupe avec arrachement de celle-ci ;
veillez à ce que le jeu de montage des pistons soit correct, à ce que le système de refroidissement fonctionne impeccablement.

Segments présentant du "Scuffing" grippage de la zone de segmentation et de la jupe de piston : par suite d’un manque d’huile local les segments ont subi du "Scuffing" et ont provoqué ainsi de grippage de la zone de segmentation ; veillez à ce que les cylindres soient usinés correctement, à ce que les segments et les joints soient du type prescrit et également à ce que les cylindres et la culasse soient montés suivant les prescriptions du constructeur.
Pendant une période de rodage adéquate, évitez absolument d’imposer au moteur une charge continuelle trop lourde. Observez la température de l’eau de refroidissement et de l’huile. Employez uniquement des huiles de lubrification prescrites.

Piston fortement endommagé dans la zone segmentation et trace grippage sur la jupe, par suite de la casse d’un ou plusieurs segments : le moteur a aspiré de l’air poussiéreux ce qui a entraîné l’usure rapide et anormale des segments et finalement la casse du premier segment ;
faites régulièrement la vidange d’huile, suivant les prescriptions. Nettoyez les filtres à temps et veillez à ce que ceux-ci soient raccordés correctement.

Le piston présente d’un côté du dépôt de calamine dans la zone de segmentation et sur la jupe : par suite d’un faux parallélisme des alésages du pied et de la tête de bielle, le piston a fonctionné obliquement ;
Veillez au parallélisme parfait des alésages du pied et de la tête de bielle.

Jupe de piston fissurée et arrachée en bas : le fonctionnement oblique très prononcé du piston ou déformation de la chemise par installation incorrecte a provoqué un effort de flexion excessive, ce qui a finalement entraîné la rupture du bas de la jupe.
Lors du montage des pistons, veillez absolument à ce que ceux-ci soient parfaitement à l’équerre et que les chemises soient installées correctement.

Pour moteur à essence : employez seulement des carburants à indice d’octane suffisant, réglez l’allumage d’une façon très précise suivant les instructions du constructeur du moteur, installez seulement des bougies de type correct, prescrit par le constructeur et veillez à ce que le degré thermique et l’écartement des électrodes soit correct, vérifiez le réglage du carburant et injection, que le mélange ne soit trop pauvre, lors du montage des pistons, assurez-vous que la chambre de combustion de ceux-ci est encore intacte.

Pour les moteurs diesels : employez seulement des carburants à inflammation facile, faites vérifier et réviser les organes d’injection par des spécialistes, observez avec précision l’espace neutre entre la culasse et le piston lorsque celui-ci est à son point mort haut.

Un reportage photographique est réalisé dans l’espace réservé aux experts et de nombreux cas typiques seront référencés.