piston plongeur

Un piston-fourreau est un piston creux allongé et ouvert, utilisé dans les moteurs à simple effet, le plus souvent les gros moteurs diesel marins à basse vitesse. Au lieu d'un piston plein relié à une tige séparée par un presse-étoupe, la bielle pivote directement à l'intérieur du piston creux lui-même. Cela élimine la tige de piston externe, la crosse et le joint de presse-étoupe qui seraient normalement nécessaires pour éviter les fuites au niveau de la culasse.

Le piston est usiné comme un cylindre à paroi mince avec une extrémité inférieure ouverte. Le palier de pied de bielle se trouve à l'intérieur de cette chambre creuse, maintenu par un axe qui permet l'articulation lorsque la bielle oscille pendant le fonctionnement. L'huile de refroidissement ou l'eau de mer peut circuler à travers le piston creux pour gérer la chaleur, ce qui est essentiel dans les grands moteurs où les températures de la face du piston peuvent dépasser 300 degrés Celsius. L'extrémité ouverte fait face au côté vilebrequin du cylindre, loin de la combustion.

Pourquoi c'est important dans les moteurs marins

Les pistons-fourreaux sont dominants dans les grands moteurs marins à deux temps fonctionnant à 100 à 300 tr/min. Ils sont plus légers et plus compacts qu'un piston plein équivalent avec un ensemble de tige externe, ce qui réduit la hauteur du bloc moteur et améliore l'efficacité structurelle. L'absence de presse-étoupe signifie également moins de chemins de fuite et un entretien plus simple sur les navires opérant loin des installations de réparation. En revanche, les moteurs à quatre temps de petite et moyenne vitesse utilisent généralement des pistons pleins avec des tiges externes et des têtes de bielle, ce qui offre une meilleure répartition de la charge et un remplacement plus facile de la tige.

La conception creuse crée un compromis : les pistons-fourreaux subissent une contrainte de flexion plus élevée sur les parois du piston car la charge de combustion est supportée à travers la section creuse comme une poutre à paroi mince. Les concepteurs compensent en utilisant des alliages d'aluminium à haute résistance ou de la fonte ductile, et par un contrôle minutieux du jeu entre le piston et l'alésage. Le grippage entre la paroi extérieure du piston et la chemise de cylindre est un mode de défaillance connu si le refroidissement est insuffisant ou si la qualité du carburant entraîne des dépôts sur la jupe du piston.

Le terme « fourreau » fait référence au corps du piston lui-même, qui ressemble à un coffre de rangement ou à un boîtier creux. Le piston est souvent appelé « piston-fourreau » même lorsqu'il n'est pas comparé à un autre type, car le nom décrit simplement sa géométrie creuse et enveloppante. Certains textes plus anciens désignent cet arrangement comme un « piston ouvert » ou un « piston creux », mais piston-fourreau est le terme standard en ingénierie navale et diesel.