Bmw E30 Power

Les pistons

Compte-tenu du peu à gagner, nous déconseillons l'allègement des pistons. Le piston reçoit des actions de toute part, continuellement alternées ou cycliques : la force de combustion (voir l'exemple pris précédemment pour les bielles), l'action de la bielle au niveau de l'axe, les actions latérales du cylindre sans oublier les forces d'inertie non négligeables. Ajoutons à tout cela une température de fonctionnement élevée : l'énergie d'explosion fait grimper la température de la chambre à des températures pouvant dépasser 2500°C ; heureusement refroidi régulièrement par les gaz frais, le piston se maintient à des températures comprises entre 300 et 400 °C au niveau de la tête ... entre 100 et 150°C en ce qui concerne la jupe. Ces différences ne vont pas sans poser de sérieux problèmes de dilatation. Pour contrôler au mieux celle-ci, on joue sur la répartition des masses de matière (donc des épaisseurs), la présence des bossages d'axe de piston compliquant singulièrement les choses ... Ceci pour dire qu'afin de tenir compte des déformations et de ces phénomènes de dilatations différentielles, et éviter le grippage, le piston adopte un dessin particulièrement complexe se situant bien loin du parfait cylindre de révolution. Les moteurs actuels sont pratiquement tous pourvus de pistons en alliage d'aluminium, généralement coulés. Aussi dans votre préparation y a-t-il de grandes chances pour que vous ne remontiez pas les pistons d'origine, mais des pistons spéciaux, en aluminium forgé, moins haut en jupe et munis de segments minces: soit parce que vous avez modifié l'alésage, la course et/ou la longueur de bielle, soit parce que vous désirez augmenter le rapport volumétrique, soit tout simplement pour avoir des pistons plus robustes ...

Bretille en France, Cosworth en Angleterre, Mahle en Allemagne ou encore la firme européenne AE (Hepworth en Angleterre, Borgo en Italie) proposent une large palette de pistons de qualité ... qu'il paraît hasardeux de vouloir retoucher si ce n'est au niveau du passage des soupapes (mais nous reviendrons sur ce point un peu plus tard).

On se contentera surtout de mettre les pistons au même poids (tolérance 0,5 g) en s'alignant sur le plus léger. Les retouches seront exécutées à l'intérieur en usinant les surépaisseurs de matière au voisinage du fond et des bossages d'axe, au moyen d'une meule sphérique pour éviter de créer des angles vifs. Toujours contrôler le poids des pistons avec les axes et segments. Les axes peuvent être légèrement allégés en élargissant en cône, du centre vers les extrémités, l'alésage interne (fig. 31). Il ne faut pas affaiblir la zone centrale (zone de liaison avec le pied de la bielle) qui subit le maximum de contraintes. Notons que les pistons spéciaux forgés possèdent bien souvent des axes déjà allégés de la sorte. De plus, ces axes sont généralement très courts (donc gain de poids), la surface des pistons présentant alors des échancrures au niveau des trous d'axe, ce qui en même temps réduit la surface de contact jupe/cylindre avec les conséquences que l'on sait sur le frottement.

Terminons sur le cas des pistons en précisant qu'il ne faut surtout pas les polir (excepté le dessus de la tète, ce qui retardera les dépôts de calamine). Les sillons visibles sur leur pourtour, laissés par l'outil de tournage, ont une fonction essentielle: celle de retenir l'huile (au même titre que ceux, croisés, réalisés dans les cylindres) pour favoriser la formation d'un film lubrifiant et garantir un excellent graissage ...

Les bielles

Les bielles font partie, avec le vilebrequin et les pistons, des organes les plus sollicités du moteur. A chaque explosion, une bielle reçoit des efforts de compression énormes : jusqu'à plus de 5 000 daN (5 « tonnes ») sur un moteur de 80 mm d'alésage et 10:1 de rapport volumétrique (ce qui correspond à une pression maximale de combustion de 95 bars si l'on suppose un taux de remplissage de 1) ! Encore faut-il ajouter à cet effort la force d'inertie, maximale au PMH, et qui peut, comme nous l'avons vu, dépasser largement la « tonne» suivant l'accélération et la masse du piston.
Plus que cette forte compression, il y a risque de flambage (flexion brutale, à la manière d'une règle plate en plexi que l'on comprime à ses extrémités) si l'élancement de la bielle devient trop important, c'est-à-dire grossièrement si le rapport longueur sur section moyenne est trop élevé.De ce point de vue des bielles courtes seront en principe plus robustes. Or nous venons de voir tout l'intérêt de monter des bielles longues ... mais coûteuses en poids et donc en tours moteur. Il est risqué de trop alléger des bielles déjà longues, aussi préfère-t-on mettre toutes les chances de son côté en faisant réaliser des bielles.
forgées en alliage de titane, très robustes, avec des sections en « H » très larges (au contraire des sections en « 1 » ou « double T » des bielles matricées courantes) (fig. 30). Le titane possède une densité de 40 % inférieure à celle des aciers (4,5 contre 7,8) pour des caractéristiques mécaniques voisines (à peine inférieure aux aciers au chrome et molybdène par exemple). On imagine le gain de poids possible qui, même avec une section de bielle plus large, peut avoisiner les 30 à 35 % ! Seul inconvénient à cette efficace et noble solution: son coût.

La société autrichienne Pankl est très prisée en FI pour ses bielles en titane forgé.
Des bielles en matériau composite, type carbone-epoxy, sont également envisagées. D'une densité comprise entre 1,2 et 1,8, d'une résistance mécanique comparable à celle de l'acier pour les fibres haute performance, le carbone-époxy offre surtout une tenue en fatigue 2,5 fois supérieure à celle des aciers et alliages en titane. Mais la mise en oeuvre d'un tel matériau, avec cuisson en autoclave, reste autant délicate qu'onéreuse. Renault Sport et l'Aérospatiale, pour ne citer qu'eux, collaborent pour la recherche de nouveaux matériaux sur le VI 0 F1 ...  Néanmoins, vous pouvez toujours grignoter quelques grammes par-ci par-là sur des bielles classiques, assez largement surdimensionnées d'origine. Les schémas figure 29 montrent où il est souvent possible d'enlever de la matière sans risque. On veillera d'autre part, et c'est très important, à équilibrer les bielles, ce qui signifie: - égaliser bien sûr leur poids (chapeau et vis ou boulons compris), il existe de grosses différences sur les bielles de grande production;
- aligner leur centre de gravité afin d'égaliser d'un côté les masses rotatives, de l'autre les masses oscillantes.
On commencera donc par travailler la bielle la plus légère et on alignera le poids des autres sur celle-ci.
La procédure de contrôle des hauteurs de centre de gravité est relativement simple: à côté du plateau de la balance (précise à 0,5 g près), prévoir un support fixe muni d'un axe horizontal sur lequel on pourra enfiler Soit la tête soit le pied de la bielle, ceci afin de ne peser sur la balance que la partie opposée. Il suffit alors d'égaliser su chaque bielle les valeurs mesurées.

Enfin, ultime et capitale opération: le polissage, qui prend ici toute sa signification. Il faut éliminer toute aspérité, stries ou. rayures laissées par les outils, angles vifs, etc. Un travail long mais payant, une bielle parfaitement polie pouvant se révéler plus robuste qu'à l'origine!
Si l'on ne désire pas polir « au miroir» ses bielles, il existe un procédé qui permet d'augmenter très sensiblement la ténacité de leur matériau par un écrouissage en surface: le « shot peening », appelé aussi grenaillage ou microbillage. Il consiste à bombarder de microbilles d'acier toutes les surfaces extérieures de la bielle. Les résultats obtenus sont assez intéressants, surtout lorsque l'expérience montre que l'on est un peu limite en résistance de bielle. Ce travail, exécuté en enceinte close, nécessite un matériel spécifique, encombrant et coûteux, et ne peut-être réalisé que chez un préparateur outillé.
Cette technique du shot peening est couramment utilisée en préparation Gr.N, toute trace d'usinage étant prohibée par le règlement