Un segment de piston est un segment métallique fendu qui est fixé au diamètre extérieur d'un piston dans un moteur à combustion interne ou un moteur à vapeur.
En termes simples, les segments de piston forment un joint entre le piston et la paroi du cylindre, ce qui empêche les gaz de combustion sous pression de pénétrer dans le carter d'huile. Ils régulent également la consommation d'huile en empêchant l'excès d'huile d'entrer dans la chambre de combustion et de brûler. Des segments fonctionnant correctement sont essentiels pour une puissance et une efficacité maximales du moteur.
Les principales fonctions des segments de piston dans les moteurs sont :
La plupart des segments de piston sont en fonte ou en acier.
Les segments de piston sont conçus pour sceller l'espace entre le piston et la paroi du cylindre. Si cet écart était trop petit, la dilatation thermique du piston pourrait signifier que le piston se grippe dans le cylindre, causant de graves dommages au moteur.
D'autre part, un grand écart entraînerait une étanchéité insuffisante des segments de piston contre les parois du cylindre, entraînant un soufflage excessif (gaz de combustion entrant dans le carter) et moins de pression sur le cylindre, réduisant la puissance du moteur.
Le mouvement de coulissement du segment de piston à l'intérieur de la paroi du cylindre provoque des pertes par frottement pour le moteur. Le frottement causé par les segments de piston représente environ 24 % des pertes totales par frottement mécanique du moteur. La conception des segments de piston est donc un compromis entre la minimisation des frottements tout en obtenant une bonne étanchéité et une durée de vie acceptable.
La lubrification des segments de piston est difficile et a été une force motrice pour l'amélioration de la qualité de l'huile moteur. L'huile doit survivre à des températures élevées et à des conditions difficiles avec un contact glissant à grande vitesse. La lubrification est particulièrement difficile car les bagues ont un mouvement oscillant plutôt qu'une rotation continue (comme dans un palier lisse).
Aux limites du mouvement du piston, le segment s'arrête et change de sens. Cela perturbe l'effet de coin d'huile normal d'un roulement hydrodynamique, réduisant l'efficacité de la lubrification.
Des anneaux sont également suspendus pour augmenter la force de contact et maintenir une étanchéité parfaite. La force du ressort est fournie soit par la rigidité de la bague elle-même, soit par un ressort séparé derrière la bague d'étanchéité.
Il est important que les segments flottent librement dans leurs rainures à l'intérieur du piston afin qu'ils puissent rester en contact avec le cylindre. Les segments coincés dans le piston, généralement en raison d'une accumulation de produits de combustion ou d'une dégradation de l'huile de lubrification, peuvent entraîner une panne du moteur et constituent une cause fréquente de panne pour les moteurs diesel.
Entre le piston et le cylindre, le segment de piston est une pièce nécessaire au bon fonctionnement d'un moteur. Les segments de piston ont 4 fonctions principales.
La fonction est de maintenir entièrement l'étanchéité à l'air dans le cylindre entre le piston et la paroi du cylindre. Il travaille dur pour garder un couvercle sur les fuites de gaz de combustion dans l'espace entre le piston et le cylindre créé au moment d'une explosion.
En cas de fuite de gaz de combustion, la pleine puissance ne pourrait pas être atteinte et la consommation de carburant augmenterait, ce qui est préjudiciable à la fois sur le plan économique et environnemental.
Fonction pour créer constamment la couche d'huile de lubrification minimale requise pour éviter les brûlures. À l'intérieur du cylindre d'un moteur, le segment de piston est soumis à des gaz de combustion à haute température et, avec le piston, doit aller et venir plusieurs milliers de fois par minute, voire plus.
Pour s'assurer que le segment de piston et le cylindre ne brûlent pas et pour empêcher l'excès d'huile de lubrification de pénétrer dans la chambre de combustion, la couche d'huile de lubrification de la paroi du cylindre est contrôlée au minimum requis.
Une fonction qui libère la chaleur du piston vers le cylindre. Lorsque le gaz explose, la température à l'intérieur du piston atteint une chaleur d'environ 300 degrés centigrades.
Si cette chaleur reste à l'intérieur du piston, le moteur peut être endommagé, de sorte que la chaleur doit être libérée de l'intérieur. Le segment de piston aide à le faire.
Une fonction qui empêche le piston d'entrer en contact fort avec la paroi du cylindre. Si le piston est incliné, lorsqu'il se déplace, il entre en contact avec divers endroits, ce qui peut endommager le moteur. Le segment de piston soutient le piston afin que le piston puisse se déplacer en douceur vers le haut et vers le bas.
Les segments de piston couramment utilisés sur les petits moteurs comprennent les trois types de segments de piston mentionnés ci-dessous :
Le segment de compression est le segment le plus haut du piston fixé à son diamètre extérieur. La fonction principale du segment de compression est de sceller l'espace entre le piston et les parois du cylindre.
Le scellement de cet espace avec le diamètre extérieur du piston et les parois du cylindre garantit que le mélange air-carburant dans le moteur à combustion ne descend pas dans le carter et provoque une compression et une puissance faibles.
De plus, cette étanchéité garantit également que l'huile moteur du carter, utilisée pour la lubrification, ne remonte pas dans la chambre de combustion et ne brûle pas.
L'huile moteur pénétrant dans la chambre de combustion et se brûlant entraînera effectivement une consommation excessive d'huile dans le moteur, puis des niveaux d'huile moteur bas.
Ainsi, essentiellement, le segment de piston de compression garantit que la chambre de combustion et le carter sont séparés.
Le mélange air-carburant dans la chambre de combustion ne peut pas s'écouler dans le carter et l'huile moteur ne peut pas remonter dans la chambre de combustion.
Les avantages du segment de compression scellant l'espace entre le piston et les parois du cylindre incluent le maintien d'une compression élevée dans la chambre de combustion, une puissance et une accélération élevées dans le véhicule, et aucune combustion inutile d'huile moteur.
L'anneau racleur, également appelé anneau Napier, ou anneau de compression de secours, est installé sous l'anneau de compression. Leur fonction principale est de nettoyer la surface de la chemise de l'excès d'huile et de servir de bague d'appui pour arrêter toute fuite de gaz plus bas qui s'échapperait de la bague de compression supérieure.
La plupart des segments racleurs ont une face à angle conique qui est positionnée vers le bas pour fournir une action d'essuyage lorsque le piston se déplace vers le vilebrequin.
Si l'anneau racleur est mal installé avec l'angle conique le plus proche de l'anneau de compression, cela entraîne une consommation d'huile excessive. Cela est dû au fait que l'anneau racleur essuie l'excès d'huile vers la chambre de combustion.
La fonction principale du segment racleur d'huile est de guider l'huile moteur raclant le long de la surface extérieure du piston vers le carter. L'huile moteur lubrifie le piston ainsi que tous les composants du carter.
L'huile moteur est essentielle pour un moteur à combustion interne car elle remplit deux fonctions - i) la lubrification et ii) le refroidissement des composants.
Sans huile moteur ou huile à bas niveau, le moteur ne pourra pas fonctionner et il peut y avoir des effets néfastes sur les composants de la moto. C'est pourquoi le segment racleur d'huile qui aide à guider l'huile le long du piston ainsi que dans le carter pour lubrifier et refroidir les composants est un composant essentiel en soi.
Maintenant, comment cet anneau racleur d'huile aide-t-il exactement ?
Premièrement, ce que fait l'huile moteur, c'est qu'elle monte le long du diamètre extérieur du piston à la suite des mouvements de haut en bas du piston. Les anneaux du racleur d'huile barricadent le mouvement ascendant de l'huile et l'obligent à descendre.
Maintenant, c'est là que les choses deviennent intéressantes. Le segment racleur d'huile, bien qu'obligeant l'huile moteur à se déplacer vers le bas, ne signifie pas nécessairement le long de la surface du piston. Il y a des trous d'huile sur le piston juste en dessous du segment racleur d'huile. Ces trous permettent à l'huile moteur qui est forcée de se déplacer vers le bas d'entrer dans le carter à travers ces trous.
Ainsi, l'huile moteur qui se déplaçait le long de la surface extérieure du piston est refoulée dans le carter par le segment de piston racleur d'huile.
C'est pourquoi cet anneau est si vital pour le mouvement de l'huile moteur dans le carter. L'anneau racleur d'huile aide les composants du carter à ne pas trop chauffer ou à s'user en facilitant les mouvements d'huile en douceur.
Tous les jeux de segments de piston contiennent des informations relatives à la bonne installation des segments emballés dans le jeu.
Placez d'abord l'entretoise dans le bosquet. Ensuite, enroulez le premier rail dans la rainure sous l'entretoise, suivi du rail restant dans la rainure au-dessus de l'entretoise.
À l'aide d'un outil d'installation de segment approprié, ouvrez le segment d'huile juste assez pour permettre au segment de dépasser le diamètre supérieur du piston. Travaillez le segment ouvert vers le bas depuis le haut du piston jusqu'à la rainure d'huile. Placer le segment bien droit dans la rainure du piston en prenant soin de le maintenir à plat. Relâchez la tension de l'outil d'installation de l'anneau.
Lorsque vous utilisez une huile en deux parties, installez le ressort à bosse dans la rainure, puis suivez les instructions ci-dessus.
Bien que dans de nombreux cas, la plupart des anneaux de compression ressemblent au mécanicien qui les installe, il existe cependant de nombreux changements de conception subtils qui dictent la manière dont l'anneau est correctement installé.
Non seulement le segment doit être installé avec le bon côté vers le haut du piston, mais il est également impératif que le segment soit installé dans la bonne rainure.
Les segments installés dans la mauvaise rainure ou du mauvais côté vers le haut peuvent entraîner un pompage excessif de l'huile, un soufflage excessif et, dans certains cas, assécher complètement l'alésage, provoquant des éraflures des segments et des cylindres ainsi qu'une usure accélérée. N'importe lequel de ces problèmes, bien sûr, constitue un échec en ce qui concerne la révision ou la reconstruction du moteur.
Disposez les anneaux en groupes de tops ring et 2nd rings sur le banc. Vérifiez les marques TOP (marques DOT ou laser).
Avec l'huile, les segments de contrôle chargés sur le piston, à l'aide d'un outil d'installation de segment approprié, ouvrez les deuxièmes segments de rainure avec la marque supérieure vers le haut, juste assez pour permettre au segment de dépasser le diamètre supérieur du piston.
Travaillez le segment ouvert vers le bas du haut du piston jusqu'à la deuxième rainure, placez le segment carrément dans la rainure du piston en prenant soin de le maintenir à plat, relâchez la tension de l'outil d'installation de segment (le segment est maintenant installé).
Répétez ce même processus avec les anneaux de rainure supérieure. (Les segments de compression ne doivent jamais être en spirale sur le piston.)
Une fois que les segments de piston sont sur le piston, "décalez" les espaces d'extrémité. Il est important que les espaces des extrémités des anneaux ne soient pas alignés. Cela empêche l'huile de s'écouler au-delà des anneaux.
Les bagues installées dans les mauvaises rainures ou du mauvais côté peuvent entraîner une consommation d'huile excessive, un soufflage et une éventuelle éraflure des cylindres. Ces problèmes peuvent entraîner une panne du moteur.
Les segments de piston maintiennent la compression du gaz entre le piston et la paroi du cylindre. Les segments de piston assurent l'étanchéité du cylindre afin que les gaz de combustion générés au moment de l'allumage ne fuient pas dans l'ouverture entre le piston et le cylindre.
La rainure la plus haute du piston est constituée d'un segment de compression dont la fonction principale est de sceller tout type de fuite à l'intérieur de la chambre de combustion pendant le processus de combustion. Lorsque le mélange air-carburant est enflammé. La pression des gaz de combustion est appliquée à la tête du piston, forçant le piston vers le vilebrequin.
Les gaz sous pression passent à travers l'espace entre la paroi du cylindre et le piston et dans la rainure du segment de piston. Pendant le processus de combustion, la force des gaz à haute pression presse le segment de piston contre la paroi de la chemise de cylindre, ce qui l'aide à former une étanchéité efficace. Cette pression poussant le segment de piston est proportionnelle à la pression des gaz de combustion.
L'ensemble suivant de segments dans le piston qui sont placés sous le segment de compression et au-dessus des segments d'huile sont appelés segments racleurs.
Ils ont une construction à face conique et sont utilisés pour sceller davantage la chambre de combustion. Comme leur nom l'indique, ils aident à nettoyer la paroi de la doublure de tout excès d'huile et d'impuretés. Si l'un des gaz de combustion a pu passer par l'anneau de compression. Ces gaz seront bloqués par le joint racleur en bon état.
Le dernier ensemble de segments est constitué de segments d'huile situés dans les rainures inférieures du piston les plus proches du carter. La fonction principale du segment racleur est de racler tout excès d'huile des parois de la chemise de cylindre lorsque le piston est en mouvement.
La majorité de l'huile essuyée est dirigée dans le carter vers le carter d'huile. Ces segments racleurs sont équipés d'un ressort monté à l'arrière dans un moteur 4 temps pour fournir une poussée supplémentaire pour essuyer la chemise.
Un segment de piston est un segment métallique fendu qui est fixé au diamètre extérieur d'un piston dans un moteur à combustion interne ou un moteur à vapeur.
Les segments de piston sont conçus pour sceller l'espace entre le piston et la paroi du cylindre. Si cet écart était trop petit, la dilatation thermique du piston pourrait signifier que le piston se grippe dans le cylindre, causant de graves dommages au moteur.
Les segments de piston agissent pour évacuer la chaleur du piston chaud vers la paroi/bloc de cylindre refroidi du moteur. L'énergie thermique circule de la rainure du piston dans le segment de piston, puis dans la paroi du cylindre, où elle sera éventuellement transférée dans le liquide de refroidissement du moteur.
Les 3 types de segments de piston sont - le segment de compression, le segment intermédiaire et le segment racleur d'huile. Le segment de compression est le segment le plus haut du piston attaché à son diamètre extérieur. La fonction principale du segment de compression est de sceller l'espace entre le piston et les parois du cylindre.
Le segment de piston soutient le piston afin que le piston puisse se déplacer en douceur vers le haut et vers le bas.
Le coût de remplacement des segments de piston se situe entre 1 000 $ et 5 000 $, selon le modèle de voiture et les coûts de main-d'œuvre. Les segments de piston coûtent entre 40 $ et 200 $ selon le nombre de cylindres de votre voiture. Le travail de la main-d'œuvre est compris entre 1 000 $ et 4 000 $.
Il s'agit du segment de compression supérieur, puis du segment de compression intermédiaire et enfin du segment de contrôle d'huile. Ces pièces sont de taille relativement petite mais jouent un rôle important dans le bloc-cylindres principal de votre moteur.
La plupart des pistons ont au moins deux segments de piston par cylindre. Les moteurs à pistons automobiles ont généralement trois segments par cylindre. Les deux anneaux supérieurs, appelés anneaux de compression, servent principalement à sceller la chambre de combustion.
Les anneaux font le joint entre le piston et le cylindre, sans eux, il n'y aura presque pas de compression, ce qui rend peu probable que le carburant et l'air soient aspirés correctement dans le cylindre ou même explosent, si c'est le cas, ce sera une explosion relativement faible et une grande partie de la pression s'échappera au-delà du piston.
Cela dépend de combien de temps avez-vous conduit avec un mauvais segment de piston, certains travaux d'usinage peuvent être nécessaires pour chemiser le cylindre endommagé. Pour certaines voitures, il est plus facile d'obtenir un nouveau moteur (d'occasion). Sinon, le remplacer peut valoir la peine, même s'il reste beaucoup de travail pour démonter le moteur.
Cela peut être dû à la détonation et au cliquetis du carburant provenant de l'injecteur qui fuit ou lorsque le carburant est mélangé à de l'air sale. Une mauvaise qualité de carburant ou d'huile de cylindre, un mauvais processus de combustion, un mauvais calage du carburant, une chemise usée, etc. sont la cause normale de l'usure des segments de piston.
Oui. Si le moteur doit être séparé aussi loin, il est généralement plus facile de le retirer en premier. Si vous devez retirer les pistons, je suppose au moins que vous prévoyez de remplacer les segments. Dans de nombreux cas, l'alésage du cylindre doit être travaillé pour obtenir le meilleur résultat et cela nécessiterait de retirer le bloc de la voiture.
Avec les bagues retirées, mesurez la hauteur axiale (c'est l'épaisseur de la bague) et la largeur radiale (la largeur de la bague du bord extérieur au bord intérieur) de l'ensemble de bague d'huile avec un jeu d'étriers calibrés ou un micromètre , celui auquel vous avez facilement accès.
L'anneau inférieur est connu sous le nom d'anneau de contrôle d'huile ou anneau racleur et contrôle la quantité d'huile de lubrification qui monte ou descend les parois du cylindre.
Une extrémité supérieure de moteur comprend toutes les pièces qui se fixent sur le dessus du bloc-cylindres. Cela comprend les culasses, les soupapes, parfois les arbres à cames et d'autres composants connexes.
Une fois après l'usure des segments de piston et des parois des cylindres du moteur, ils ne sont plus parfaitement ronds et les parois des cylindres deviennent coniques, les segments de piston deviennent ovales pour s'user en forme de cylindre. Après la période de rodage des segments de piston et l'usure du cylindre, les segments ne tournent pas autant et restent proches du même emplacement.
Les segments de piston sont généralement construits pour durer aussi longtemps que le moteur. En conséquence, les segments de piston durent généralement entre 50 000 milles et 250 000 milles selon leur entretien. En moyenne, la durée de vie des segments de piston est d'environ 160 000 km.
Si le moteur est en bon état mais qu'il a surchauffé et que les bagues de contrôle d'huile ont perdu leur tension, de sorte que le moteur brûle de l'huile, alors oui, c'est OK pour remplacer les bagues. Mais vous devez vérifier l'usure des cylindres et réaléser avec de nouveaux pistons et segments surdimensionnés si une usure excessive est présente.
Voici une liste des symptômes les plus courants des segments de piston défectueux :
Le moyen le moins cher de "réparer temporairement" ce moteur est d'utiliser une huile plus épaisse que la normale. L'huile plus épaisse aidera vos segments à mieux sceller la chambre de combustion que l'huile normale. Continuez ainsi jusqu'à ce que le moteur s'effondre ou au moins attendez qu'il s'use davantage.
Après avoir remplacé les segments de piston, ils doivent remonter le moteur et le réinstaller dans votre véhicule. L'ensemble du processus prendra plus de 10 heures en moyenne . Le mécanicien automobile moyen facture entre 100 $ et 200 $ de l'heure pour effectuer un travail de remplacement de cette ampleur.
Les segments endommagés présenteront un matériau érodé, un jeu accru de la paroi du piston et du cylindre et une usure axiale et radiale visible. Cela peut provoquer ce que l'on appelle un "claquement de piston". Le claquement de piston est le bruit causé par un basculement excessif du piston. Cela résulte d'un trop grand jeu de piston et de cylindre.
Le carburant déborde. Les segments de piston sont souvent endommagés par l'inondation de carburant. Le film d'huile sur la paroi du cylindre souffre beaucoup de l'inondation de carburant, ce qui fait que les segments de piston frottent le métal contre la paroi du cylindre et perdent très rapidement l'épaisseur de la paroi radiale.
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