Segments de piston: types, fonctions, problèmes typiques

Absolument tous les moteurs à combustion interne fonctionnent grâce au mouvement des pistons, qui sont affectés par l'énergie thermique, et à la fin nous obtenons de l'énergie mécanique. Les segments de piston sont un élément vital du groupe cylindre-piston, dont l'état détermine le fonctionnement stable du moteur à combustion interne, la consommation de carburant, le maintien du niveau d'huile, etc. Ensuite, nous examinerons pourquoi les segments de piston sont nécessaires, les variétés et les problèmes qui surviennent avec eux pendant le fonctionnement.

Que sont les segments de piston

Les segments de piston sont des pièces montées sur des pistons, utilisant généralement deux segments de compression et un segment racleur d'huile. La forme des anneaux est en forme de cercle, et une découpe est utilisée pour le montage sur le piston, qui diminue lorsque les pistons sont installés dans les cylindres. Si les pistons du moteur n'étaient pas équipés d'anneaux, le moteur ne fonctionnerait tout simplement pas en raison du manque de compression, ainsi qu'en raison du remplissage du cylindre avec de l'huile et de son gaspillage rapide.

Le but principal des segments de piston est de fournir une pression normale dans le cylindre en appuyant fermement sur la paroi du cylindre, et également d'empêcher l'huile de brûler, ce qui lui permet de s'écouler dans le carter. Les segments retiennent également les gaz de carter, mais uniquement si il n'y a pas d'usure du groupe cylindre-piston.

Types de segments de piston

Il existe aujourd'hui deux types de segments de piston montés sur un piston:

• compression;
• racleur d'huile.

 Aujourd'hui, les segments de piston sont en fonte et le molybdène, qui possède une propriété extrême pression, est ajouté pour une fiabilité et une durée de vie prolongée. Les bagues en chrome sont produites un peu plus longtemps, elles sont un peu moins chères, mais elles ont également des propriétés de pression extrême, bien qu'elles ne diffèrent pas par une longue durée de vie. Examinons de plus près chacun des anneaux.

Anneaux de compression

Les anneaux de compression sont installés au-dessus du racleur d'huile, à raison de deux pièces. Il est important de comprendre qu'il ne s'agit pas simplement d'une bague métallique conçue pour sceller la chambre de combustion, car la bague de compression est impliquée dans le transfert de chaleur entre le piston et la chemise, et absorbe également les vibrations du piston dues à la poussée latérale. 

L'anneau de compression supérieur peut être de trois types:

• avec rebord en forme de L dans la zone de la serrure;
• avec une surface plane;
• section torsadée - les deux extrémités de l'anneau sont inclinées, ne touchant qu'une seule saillie l'une avec l'autre.

Les produits avec une saillie en forme de L peuvent modifier la capacité d'étanchéité en fonction du mode de fonctionnement du moteur: lorsque la pression du gaz augmente, la force sur la bague augmente et elle «encercle» le cylindre plus étroitement, et lorsque la pression diminue, la force diminue et le frottement entre les cylindres, respectivement. Cette approche permet de fournir la compression nécessaire au bon moment, et dans les modes d'entrée et de sortie, pour réduire les frottements et augmenter la ressource du CPG.

Le deuxième anneau de compression a la forme habituelle, il ne complète que le supérieur en assurant en plus l'étanchéité, en protégeant contre la détonation et en empêchant l'huile de pénétrer dans le cylindre en raison de l'inversion de poussée.

Certains de ces anneaux sont biseautés afin de mieux drainer l'huile des parois du revêtement, et dans les moteurs modernes, les anneaux sont complètement fabriqués sans espace.

Anneaux racleurs d'huile

Le segment racleur d'huile est installé sous le segment de compression. L'essence de l'anneau est dans son nom - pour éliminer l'excès des parois du cylindre. Dès que l'anneau passe sur la surface, il laisse un film de plusieurs microns d'épaisseur, nécessaire pour prolonger la durée de vie du CPG et maintenir les conditions de température dans les tolérances. Pour évacuer l'huile, les anneaux sont réalisés sous forme d'expanseurs radiaux ou axiaux. Certains constructeurs automobiles installent deux segments racleurs d'huile.

Fonctions des segments de piston

Sur la base de ce qui précède, les conclusions suivantes peuvent être tirées:

• propriétés de compression. Isolation complète de la chambre de combustion, assurant la pression requise à l'intérieur du cylindre, obtenant ainsi un couple stable et une consommation de carburant optimale;
• économie d'huile moteur. Grâce à la bague racleuse d'huile, un film efficace est fourni à la surface du cylindre, l'excès d'huile ne brûle pas mais pénètre dans le carter à travers la bague;
• échange de chaleur. Les segments de piston éliminent efficacement la chaleur du piston en la transférant aux cylindres, qui se refroidissent en raison du contact externe avec le liquide de refroidissement;

absence pratique de vibrations horizontales. En raison de l'ajustement serré des anneaux, le piston se déplace clairement de haut en bas.

De quoi sont faits les segments de piston?

De nos jours, la fonte ductile et l'acier inoxydable sont utilisés comme matériaux. Étant donné que les moteurs modernes sont devenus respectivement plus petits et plus puissants, leur charge a augmenté de nombreuses fois, il est nécessaire d'utiliser des matériaux innovants. Le leader parmi les matériaux est le molybdène, qui se distingue par ses propriétés antifriction et sa durée de vie accrue. À propos, les jupes de piston sont traitées avec une composition similaire.

Pannes typiques des segments de piston

Pendant le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, les pistons et les segments s'usent progressivement, après quoi ils deviennent inutilisables. Le principal dysfonctionnement est une augmentation de l'écart entre la bague et les cylindres, ce qui entraîne des problèmes de démarrage du moteur, une augmentation de la consommation de carburant, une chute brutale de la puissance et une surpression dans le carter d'huile. 

Souvent, les conducteurs sont confrontés à un effet tel que l'apparition d'anneaux. Le processus s'explique par le fait qu'en raison de la surchauffe du moteur ou des dépôts d'huile, les anneaux perdent leur élasticité, ce qui signifie que toutes les propriétés des anneaux sont perdues.

Malgré le fait que dans la plupart des cas, l'apparition d'anneaux peut être corrigée en appliquant la décarbonisation du moteur, pour éviter ce processus, utilisez les règles suivantes:

• essayez d'utiliser la voiture aussi souvent que possible et ne négligez pas non plus les règles de réchauffement du moteur;
• n'utiliser que de l'huile moteur de haute qualité avec des tolérances selon la classification d'un moteur particulier (surtout s'il s'agit d'un moteur diesel avec un filtre à particules et des injecteurs unitaires);
• ne laissez pas le moteur surchauffer, car les conséquences en sont trop coûteuses, au moins en changeant l'huile et le liquide de refroidissement, ainsi qu'en remplaçant le joint de culasse par le meulage du plan de la culasse.

N'oubliez pas que la qualité des anneaux affecte également non seulement la ressource, mais également la résistance aux températures et charges critiques.

Conséquences de l'usure des segments de piston

Les conséquences de l'usure des segments de piston sont souvent similaires à d'autres dysfonctionnements, de sorte qu'un diagnostic de haute qualité doit être effectué sous la forme de mesure de la compression et de vérification des fuites d'air dans le cylindre. 

Plus de détails sur les conséquences:

• démarrage à froid difficile. Lorsque le moteur n'est pas réchauffé, un espace accru se forme entre le piston et le cylindre et il diminue uniquement en raison de l'échauffement, respectivement, de l'expansion des pièces de frottement. L'usure initiale des anneaux ne se manifeste que sur un moteur froid, après quoi le moteur tourne de manière stable. Vous pouvez observer l'effet dû à la fumée bleuâtre au ralenti;
• augmentation de la consommation de carburant avec une puissance réduite. Un jeu accru signifie une perte des propriétés de compression, ce qui signifie une faible pression - une faible efficacité, ce qui nécessite plus de carburant pour être atteint ;
• moteur triplet. Une faible compression est nécessairement accompagnée d'un triplet, et ce n'est pas seulement une gêne pour le conducteur et les passagers, mais aussi une usure accélérée des supports moteur et autres accessoires.

Vous pouvez vérifier l'état des anneaux en mettant votre main sur le tuyau d'échappement ou une feuille propre, et si vous trouvez une tache d'huile, il est plus probable que le problème se situe dans les anneaux.

Sélection et remplacement des segments de piston

Veuillez noter qu'il est fortement déconseillé de changer les segments de piston séparément des pistons pour les facteurs suivants:

• pendant le fonctionnement, le cylindre s'use de façon inégale et devient elliptique;
• les pistons peuvent également se déformer, surtout en cas de surchauffe. Les rainures de segment de piston peuvent devenir plus grandes, ce qui rend impossible l'installation de nouveaux segments;
• le bloc de cylindres doit être donné pour inspection, où après cela il sera clair si le cylindre est dans les tolérances de l'ellipse, s'il est nécessaire d'appliquer de nouveau hon ou si un alésage est nécessaire pour une taille de réparation.

Quels sont les critères de choix des segments de piston ? Si votre budget ne permet pas une révision majeure au maximum, vous pouvez installer des pistons économiques, mais toujours des segments de haute qualité - les conseils de gardiens expérimentés. Quant aux facteurs de sélection :

• prix. Moins les bagues sont chères, moins elles sont de qualité, et il n'y a pas d'autre moyen. Les bagues bon marché sont en fonte de mauvaise qualité qui, déjà lors de l'installation, peut se manifester sous la forme d'une rupture de bague;
• fabricant. Je vous recommande fortement de faire attention aux fabricants tels que Mahle, Kolbenschmidt, ce sont des entreprises de première qualité. Si vous voulez économiser de l'argent sans perte de qualité, regardez un fabricant tel que Goetze, Nural, NPR;
• l'apparence de l'emballage et des anneaux eux-mêmes. Portez une attention particulière à la façon dont les anneaux sont emballés, à la qualité de l'emballage, à la présence d'un hologramme, aux instructions d'installation et à la fabrication des anneaux eux-mêmes.

Comment remplacer les segments de piston

La procédure de remplacement des anneaux n'est pas différente du processus de révision. Il est important de comprendre que dans les voitures modernes, la façon de «lancer des anneaux» ne se terminera pas bien. Vous devez donner le bloc-cylindres pour le dépannage, et s'il arrive que les segments doivent être remplacés au début, alors que les pistons et les chemises sont en tolérance, vous pouvez remplacer les segments séparément.

Dans d'autres cas, il est nécessaire de faire une révision complète par cette méthode:

• démonter le moteur, défaire le bloc et remettre la culasse pour un test de pression;
• après avoir reçu des données sur l'état des cylindres, acheter le groupe de pistons ou les segments séparément;
• assembler le moteur et, selon le type d'anneaux, faire fonctionner le moteur à combustion interne sur un certain nombre de kilomètres.

Questions et réponses

Quels sont les anneaux racleurs d'huile? Ils peuvent être solides ou composites. La fonte massive est maintenant moins courante. Les composites sont constitués de 2 anneaux minces avec un expanseur axial radial.

Quels segments y a-t-il sur le piston ? Des segments de compression et de racleur d'huile (fins supérieurs et inférieurs) sont placés sur le piston. Un extenseur annulaire axial et radial y est également installé (si des anneaux fendus sont utilisés).

A quoi servent les bagues de compression ? Ils assurent une liaison étanche entre le piston et les parois du cylindre. Avec son aide, le VTS est maintenu à l'état comprimé dans la chambre de combustion. Il y a généralement deux anneaux de ce type.

Quand faut-il changer les bagues du moteur ? Lorsque les bagues sont usées, des gaz jaillissent du cylindre dans le carter. Le moteur commence à consommer beaucoup d'huile (fumée bleue du pot d'échappement), la puissance du moteur a considérablement diminué.