Le piston d'un moteur alternatif est un élément cylindrique qui se déplace d'avant en arrière dans un cylindre en acier. Le piston agit comme une paroi mobile à l'intérieur de la chambre de combustion. Lorsque le piston descend dans le cylindre, il aspire le mélange carburant/air. En se déplaçant vers le haut, il comprime la charge, l'allumage se produit et les gaz en expansion forcent le piston vers le bas. Cette force est transmise au vilebrequin par l'intermédiaire de la bielle. Lors de la course de retour vers le haut, le piston expulse les gaz d'échappement du cylindre et le cycle se répète.
Construction de pistons
La majorité des pistons de moteurs d'avions sont usinés à partir de pièces forgées en alliage d'aluminium. Des rainures sont usinées dans la surface extérieure du piston pour recevoir les segments de piston, et des ailettes de refroidissement sont prévues à l'intérieur du piston pour un meilleur transfert de chaleur vers l'huile moteur.
Les pistons peuvent être du type tronc ou du type pantoufle. Les pistons de type pantoufle ne sont pas utilisés dans les moteurs modernes à haute puissance car ils n'offrent pas une résistance ou une résistance à l'usure adéquates. Le dessus du piston, ou tête, peut être plat, convexe ou concave. Des évidements peuvent être usinés dans la tête de piston pour éviter toute interférence avec les soupapes.
Les moteurs modernes utilisent des pistons à came qui ont un diamètre plus grand perpendiculairement à l'axe de piston. Ce plus grand diamètre maintient le piston droit dans le cylindre pendant que le moteur se réchauffe depuis le démarrage initial. Au fur et à mesure que le piston chauffe pendant l'échauffement, la partie du piston alignée avec la goupille a plus de masse et se dilate davantage, ce qui rend le piston complètement rond. À basse température, le piston est de forme ovale et, lorsqu'il atteint la température de fonctionnement, il devient rond. Ce processus réduit la tendance du piston à s'armer ou à claquer dans le cylindre pendant l'échauffement. Lorsque le moteur atteint sa température de fonctionnement normale, le piston prend les bonnes dimensions dans le cylindre.
Jusqu'à six rainures peuvent être usinées autour du piston pour accueillir les segments de compression et les segments d'huile. Les anneaux de compression sont installés dans les trois rainures les plus hautes ; les segments racleurs d'huile sont installés immédiatement au-dessus de l'axe de piston. Le piston est généralement percé au niveau des rainures des bagues de contrôle d'huile pour permettre à l'huile excédentaire raclée des parois du cylindre par les bagues de contrôle d'huile de repasser dans le carter. Un segment racleur d'huile est installé à la base de la paroi ou de la jupe du piston pour éviter une consommation d'huile excessive. Les parties des parois du piston qui se trouvent entre les rainures du segment sont appelées les méplats du segment. En plus de servir de guide pour la tête de piston, la jupe de piston intègre les bossages d'axe de piston. Les bossages d'axe de piston sont de construction lourde pour permettre à la charge lourde sur la tête de piston d'être transférée à l'axe de piston.
Axe de piston
L'axe de piston relie le piston à la bielle. Il est usiné sous forme de tube à partir d'une pièce forgée en alliage d'acier au nickel, cémenté et rectifié. L'axe de piston est parfois appelé maneton en raison de la similitude entre les mouvements relatifs du piston et de la tige articulée et celui du bras humain. L'axe de piston utilisé dans les moteurs d'avions modernes est du type entièrement flottant, ainsi appelé parce que l'axe est libre de tourner à la fois dans le piston et dans le palier d'axe de piston de bielle. L'axe de piston doit être maintenu en place pour éviter que les extrémités de l'axe ne marquent les parois du cylindre. Un bouchon en aluminium relativement doux à l'extrémité de la broche offre une bonne surface d'appui contre la paroi du cylindre.
