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Nouveaux développements pour les pistons diesels de poids lourds
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Nouveaux développements pour les pistons diesels de poids lourds

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Federal-Mogul Powertrain a développé une gamme de technologies de piston conçus pour aider les fabricants de moteurs diesel poids lourds à réduire la consommation de carburant et à répondre aux normes d’émission EURO6 et au-delà. Des architectures de piston innovantes, des procédés de fabrication, des matériaux et des traitements qui augmentent la durabilité et réduisent la friction ont été appliqués à deux gammes de pistons en acier et en aluminium. Federal-Mogul présentera cette gamme de pistons à l’IAA Commercial Vehicles Show à Hanovre du 23 septembre au 2 octobre 2014, Hall 13, stand C28.

« Des pressions des cylindres maximales plus élevées sont atteintes pour augmenter l’efficacité de combustion et sont rendues possibles grâce aux progrès des technologies de piston qui fournissent des solutions durables sous des charges thermiques et mécaniques élevées », a expliqué Norbert Schneider, directeur de l’ingénierie d’application Piston, Federal-Mogul Corporation. « En plus de permettre une combustion plus efficace, nos pistons contribuent à de nouvelles réductions des émissions de CO2 et de la consommation de carburant en opérant avec des frictions réduites. »

Les pistons en aluminium ou en acier adressent des défis différents en raison de leurs propriétés individuelles. L’aluminium étant plus léger et conduisant mieux la chaleur, l’acier offrant une plus grande résistance mécanique, avantage dans des cas de très fortes pressions cylindre. L’aluminium est toujours le premier choix pour des alésages inférieurs à 120 mm alors que l’acier est la solution établie pour les applications avec des tailles d’alésage de 130 mm ou plus. Une tendance progressive est également visible pour les applications de piston en acier dans le secteur de l’alésage de taille moyenne, en particulier où les pressions cylindre sont de l’ordre de 210-220 bar.

« Alors que nous sommes le plus grand fournisseur mondial de pistons en acier pour poids lourds, notre vaste gamme de technologies exclusives de pistons en aluminium signifie que nous pouvons offrir aux clients un plus grand choix de produits quand les pressions cylindres sont inférieures à 220 bar », a déclaré Arnd Baberg, ingénieur en chef, Piston Product Engineering.

Technologie de pistons en aluminium

Federal-Mogul a amélioré la performance des pistons en aluminium par un meilleur refroidissement grâce à une architecture qui permet de localiser la galerie d’huile plus proche de la zone critique (en haut du piston, proche du bol). Cela a été rendu possible par des techniques de contrôle par ultrasons 2D qui assurent une qualité constante de moulage dans le piston fini.

Technique d'inspection ultra-sonique 2D Federal-Mogul

La résistance du bol de combustion de n’importe quel piston diesel limite souvent les températures et les pressions maximales qui peuvent être utilisées en toute sécurité car une fissuration par fatigue de la couronne et du bol du piston peut se produire, provenant des particules de silicium libres dans l’aluminium. Le processus DuraBowl® utilise une refonte contrôlée du rebord de la couronne et/ou la base du bol pour affiner la taille des grains de silicium à un dixième de leur taille d’origine, améliorant de manière significative la durée de vie en fatigue du piston.

Piston Durabowl

Pour améliorer l’efficacité du moteur, Federal-Mogul a développé le revêtement EcoTough® Diesel qui réduit les frictions entre la jupe de piston et la surface de l’alésage de près de 13 pour cent, par rapport à des revêtements classiques en graphite. EcoTough® Diesel utilise des lubrifiants solides et des fibres de carbone renforcées de polymère pour fournir un frottement plus faible et une meilleure résistance à l’usure.

Technologie de pistons en acier

Testés jusqu’à 300 bar de pression cylindre, les pistons Monosteel® de Federal-Mogul utilisent la dernière évolution dune ‘architecture de piston soudé par friction, qui permet une efficacité de refroidissement supérieure et un poids minimum.

Le piston Monosteel®

Les fortes charges supportées par l’axe du piston dans les moteurs poids lourds modernes signifient que presque tous les pistons ont besoin d’un alésage de haute précision de cet axe. Federal-Mogul a développé un procédé d’usinage de haute précision par électro-érosion (HPEEM) qui élimine une quantité exacte de matériau, façonnant ainsi précisément l’alésage de l’axe de piston, ce qui permet une meilleure capacité de charge et une meilleure fiabilité.

Les pistons en acier sont disponibles avec le même revêtement EcoTough® Diesel qui réduit la friction sur les pistons en aluminium. En outre, Federal-Mogul a développé un revêtement de bol qui contient des nano diamants dans une couche de chrome pour réfléchir la chaleur et pour réduire l’accumulation de carbone et l’érosion du bord de chambre.

« Comme nous sommes les leaders du marché dans la technologie des pistons en acier et en aluminium pour les moteurs diesel, nous pouvons fournir la solution optimale pour chaque client sans compromis, basé uniquement sur ​​la satisfaction des besoins spécifiques de l’application », a déclaré Schneider.

Source : Federal-Mogul
L’avis de Romain :
Avec le développement des technologies moteur à double turbocompresseur et l’importance croissante de l’efficacité du moteur, je crois que de plus en plus de constructeurs de poids lourds vont choisir de rester avec la technologie de piston en acier, pour être capable de résister à des pressions cylindre de plus en plus élevées. Quelle technologie de piston va dominer les marchés matures ? Sera-ce la même chose pour les moteurs développés pour les marchés émergents où les normes d’émissions sont moins contraignantes ?

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