Comment le segment racleur d'huile doit-il s'adapter ? Segments racleurs d'huile et augmentation de la consommation d'huile

Pour les automobilistes novices, il ne s'agit que d'un ensemble de mots: segments de compression de piston. Pour que ce soit plus clair, commençons par comprendre ce qu'est ce mécanisme.

Le but de la bague de compression dans l'ensemble de piston d'une voiture

Ce produit simple est un cercle ouvert, qui a un petit espace (en taille, il peut atteindre plusieurs centièmes de millimètre). L'anneau est planté dans un moteur à piston, qu'il soit à combustion interne ou à vapeur. Quel que soit l'endroit où il est utilisé, il remplit trois fonctions principales. Tout d'abord, il scelle parfaitement les chambres de combustion. Deuxièmement, c'est un transmetteur de chaleur à travers les parois du cylindre - il filtre la chaleur du piston et empêche la surchauffe. Troisièmement, il semblerait qu'un élément aussi simple, mais il réduit également parfaitement la consommation d'huile moteur, si, bien sûr, on en utilise une.

Comme vous pouvez le voir, les fonctions sont importantes, donc à ce stade, il est impossible d'imaginer un moteur sans segment de piston. Analysons plus en détail le dispositif de notre élément. Peu importe le type, tout le monde a un antivol, il s'agit d'un joint entre l'extrémité de notre segment, qui se comprime de quelques centièmes de millimètre lorsque le piston rentre dans le cylindre. Les anneaux de compression servent à sceller la chambre afin de créer le résultat souhaité. Le plus souvent, leur section transversale a une forme rectangulaire et, tout au bord, un profil cylindrique. Pendant le fonctionnement, il peut légèrement se tordre, s'adaptant ainsi au rodage.

Segments de compression et racleurs d'huile - quelle est la différence ?

Les segments de piston sont divisés en compression et racleur d'huile. Les anneaux racleurs d'huile ne sont pas utilisés partout. Par exemple, dans les moteurs à essence à deux temps, cette pièce n'a pas de sens, car l'huile brûle avec le carburant. Après tout, la fonction principale du segment racleur d'huile est d'éliminer l'excédent. Ces petites pièces sont disponibles en deux types différents : fonte (fonte avec une fente) et acier (composé utilisant des ressorts expanseurs).

L'anneau de compression doit empêcher le passage de l'excès de liquide et d'air dans la chambre de combustion.

Nous passons en douceur au principe de fonctionnement des types d'anneaux de compression. Pour créer un piston fiable qui sera de haute qualité et d'un fonctionnement efficace, il est nécessaire d'utiliser des segments de piston étroits. Il convient de noter qu'à l'état libre, l'anneau a un diamètre plus grand et fait un angle de la serrure vers l'extérieur. C'est cette conception qui permet, après l'installation de l'anneau, de se plaquer plus fermement contre les murs. Cela augmente l'efficacité de notre part.

L'anneau est également activement pressé par la force du gaz et du liquide de travail pendant le fonctionnement du moteur. Ils pénètrent progressivement dans les rainures du piston avec une pression, qui à son tour est plusieurs fois supérieure à la force de tension du segment. Ils le poussent hors de la rainure et, par conséquent, minimisent tout type de tentatives de gaz de travail pour remplir la chambre de vilebrequin.

Comment un segment de compression de piston peut-il tomber en panne ?

Pour un fonctionnement stable du moteur, un anneau suffit. Par exemple, sur les scooters ou les motos à moteur faible, un piston à un seul segment est installé. Mais si vous ne tenez pas compte du moteur du scooter, certains appareils ont des pistons avec une pièce de travail chargée, où 5 segments ou même plus peuvent être utilisés sur le piston.

Comme toute partie d'une voiture, les segments de piston peuvent se briser ou être endommagés d'une manière ou d'une autre lors d'un accident ou d'un autre impact physique sur la voiture. Le plus souvent, les pistons se cassent à cause d'un grand nombre de charges élevées pendant le fonctionnement.

Lors du test de rupture, vous pourrez observer des lignes tramées à la surface du site d'impact, ce qui peut vous permettre d'identifier les dommages et de donner une évaluation de l'état général du piston. Lorsque le piston s'use, des fissures de contrainte thermique peuvent également être observées. En règle générale, ils sont situés au bas du piston et, bien sûr, il sera beaucoup plus difficile de les voir.

Nomination des segments de piston

Les segments de piston sont conçus pour assurer l'étanchéité de l'espace intra-cylindre, c'est-à-dire pour empêcher la percée des gaz de cet espace dans le carter. Dans le même temps, les segments de piston détournent la majeure partie de la chaleur perçue par la tête de piston vers les parois des cylindres et empêchent la pénétration d'huile du carter dans les cylindres.
Dans les moteurs modernes à grande vitesse et à haute compression, les segments de piston sont utilisés en trois types :

Segments de piston de compression
Segments de piston racleur d'huile
Segments de piston racleur d'huile de compression (combinés)

anneaux de compression. Les segments de piston de compression fonctionnent dans des conditions très sévères, ils sont exposés à des températures élevées, fonctionnent dans des conditions de frottement semi-fluide avec une grande vitesse de glissement variable, et sont également exposés à des forces de pression de gaz importantes, des forces élastiques internes et des forces de frottement. Les anneaux de compression doivent empêcher la pénétration des gaz d'échappement de la chambre de combustion dans la chambre de vilebrequin.
Pour assurer l'étanchéité nécessaire, un espace minimum entre le piston et la paroi du cylindre, la présence d'un film d'huile stable dans cet espace et une finition de surface de haute qualité du cylindre et du piston sont nécessaires. Les bagues de compression scellent le piston en créant un labyrinthe et en pressant les bagues contre la surface du cylindre. En traversant ce labyrinthe, constitué d'espaces terminaux et radiaux entre les anneaux et les parois des rainures annulaires, les gaz se dilatent progressivement, ce qui entraîne une diminution de leur pression et de leur débit.

Anneaux racleurs d'huile. Le but de leur travail est de réduire au maximum la consommation d'huile, avec une lubrification constante et suffisante des pièces coulissantes et en même temps une perméabilité minimale aux gaz. En raison de l'action de pompage des anneaux de compression, ainsi que du vide dans le cylindre lors de l'aspiration, l'huile pénètre dans la chambre, où elle brûle partiellement. Les anneaux racleurs d'huile éliminent l'excès d'huile des parois du cylindre et empêchent autant que possible l'huile de lubrification de pénétrer dans la chambre de combustion.

Segments racleurs d'huile de compression (combinés). Les segments de compression et racleurs d'huile combinent la fonction principale des segments de compression et racleurs d'huile, ce qui signifie qu'ils empêchent principalement les gaz d'échappement de pénétrer dans le carter et éliminent l'excès d'huile de la paroi du cylindre.

photo de bagues	description des segments de piston
	R- Segment de piston de compression cylindrique. HE- Segment de piston de compression semi-trapézoïdal. J- Segment de piston de compression trapézoïdal 6º/15 .
	M- Segment de compression de piston conique. SM- Segment de compression de piston conique avec un angle d'inclinaison réduit de la surface de travail. N- Segment de piston de compression racleur. NM- Segment de piston de compression conique racleur.
	S- Segment de piston racleur d'huile fendu.
	g- Segment de boîte de piston racleur d'huile avec chanfreins parallèles.
	ré- Segment de boîte de piston racleur d'huile à chanfreins convergents.
	FSS- Segment de piston racleur d'huile fendu en forme de boîte.
	GSF- Segment de piston de boîte de racleur d'huile parallèle biseauté avec extenseur de ressort hélicoïdal.
	DSF- Segment de piston en forme de caisson racleur d'huile avec chanfreins convergents et expanseur à ressort torsadé.

Les bagues et les bouchons racleurs d'huile sont parfois appelés les éléments les plus importants du moteur. Voyons quelles sont ces pièces, où elles se trouvent et comment le remplacement est effectué - afin de fournir les premiers soins à votre cheval de fer à tout moment.

Apprendre à connaître les segments racleurs d'huile

Ainsi, les segments de piston, qui comprennent les segments racleurs d'huile, jouent un rôle énorme dans le dispositif d'un véhicule. Ce kit est composé de trois éléments : compression supérieure, racleur d'huile de compression et segment racleur d'huile inférieur. De nombreux paramètres dépendent de leurs performances : il s'agit de la puissance d'accélération, de la toxicité des gaz d'échappement, des propriétés de démarrage du moteur et de l'huile. Il est donc très important de les surveiller.

Ainsi, la fonction principale de ces segments est d'évacuer la chaleur du piston. Sinon, divers défauts apparaîtront dessus - brûlures, éraflures - ce qui entraînera un fonctionnement incorrect. La pièce se bloquera dans le cylindre. Grâce à eux, l'étanchéité de la chambre de combustion est assurée et, par conséquent, le mouvement des gaz du cylindre vers le carter et vice versa est minimisé. De plus, la lubrification des éléments d'accouplement est réglementée. Après tout, le manque de pétrole et son excès entraînent des conséquences négatives. Et le débit de liquide dans la chambre de combustion doit être très limité ou complètement exclu.

Avant de parler de dysfonctionnements, de remplacement et de décokage des segments racleurs d'huile, prêtons un peu attention à leurs caractéristiques de conception. Aujourd'hui, les pièces monoblocs ont perdu leur popularité et sont même abandonnées. En raison de leur rigidité accrue, ils ne peuvent pas adhérer suffisamment à la surface et éliminer complètement l'huile.

Il y a des parties composées de deux et trois parties. Le premier kit comprend l'anneau lui-même et le ressort hélicoïdal. Leurs avantages incluent une flexibilité accrue, grâce à laquelle un ajustement parfait aux parois du cylindre est assuré. Le ressort est tellement pressé contre la face interne de l'anneau que la structure est solide. Les anneaux en trois parties se composent d'un ressort d'espacement et de deux plaques d'acier. Fondamentalement, ils ont trouvé leur application dans les moteurs à essence. Les avantages incluent l'ajustement le plus ajusté sur tout le périmètre.

La journée de travail des segments racleurs d'huile

La plus grande charge tombe sur l'anneau de compression, il est donc composé principalement de matériaux alliés spéciaux. De plus, un revêtement résistant à l'usure est appliqué sur sa surface, car cet élément doit résister à la pression du gaz et aux températures élevées. Ainsi, à mesure que vous approchez du point critique supérieur, la quantité de lubrifiant diminue et une augmentation de la pression dans le cylindre contribue à un ajustement plus serré de l'anneau aux parois. La vitesse de déplacement diminue également et un arrêt complet entraîne complètement une rupture du film huileux. En d'autres termes, la pièce fonctionne en mode frottement sec, ce qui signifie qu'elle s'use très rapidement.

L'anneau du milieu subit beaucoup moins de stress. Il est fabriqué en fonte. Pour les moteurs améliorés, un revêtement résistant à l'usure est appliqué sur les éléments de compression et de raclage d'huile. Le fait est que le château a augmenté la pression. D'après leur nom, il est clair qu'ils remplissent non seulement des fonctions de compression, mais participent également à la gestion de la lubrification. Pour exclure la possibilité que de l'huile pénètre dans la chambre de combustion, la surface extérieure a une forme conique avec un angle d'inclinaison ne dépassant pas 0°80'. La tâche principale de ces éléments est d'éliminer l'huile des parois pendant la course descendante et de l'empêcher de pénétrer dans la chambre de combustion pendant la course ascendante.

Les derniers éléments sont uniquement chargés de retirer l'huile et de la vidanger dans le carter. Pour faire face à la tâche aussi efficacement que possible, la conception prévoit deux courroies, chacune éliminant les résidus d'huile. En conséquence, du liquide s'accumule à la fois entre ces courroies et sur le bord inférieur de la pièce. Pour l'éliminer, les bouchons inférieurs ont des fentes ou des trous oblongs à travers lesquels la substance est retirée au verso. De plus, il tombe déjà dans une casserole spéciale ou à l'extérieur du piston.

Grippage ou usure - quand est-il temps de vérifier l'état des anneaux ?

Comme vous pouvez le constater, les conditions de fonctionnement des chapeaux de piston et des segments ne sont pas faciles et, par conséquent, l'usure naturelle ne peut être évitée. En règle générale, le kit est suffisant pour 150 000 kilomètres, bien que certains propriétaires de voitures affirment que leurs moteurs parcourent jusqu'à 500 000 km. Mais nous ne pouvons parler de tels indicateurs qu'avec le bon fonctionnement de la voiture, sinon vous devrez penser à réparer le moteur beaucoup plus tôt. L'utilisation d'une huile de mauvaise qualité ou inadaptée et son remplacement intempestif affecteront négativement l'état des bagues, ce qui les rapprochera. De plus, il est nécessaire de surveiller l'état du filtre à air, surtout si vous devez constamment rouler dans des zones très poussiéreuses. L'exactitude du filtre à carburant est également importante.

Il est conseillé de ne pas surchauffer ou surcharger le moteur lui-même. La formation de suie dans les gorges de piston entraîne l'apparition de segments racleurs d'huile. Dans ce cas, le piston ne s'adapte pas suffisamment au cylindre et la voiture ne peut pas développer la puissance nécessaire. Vous pouvez retarder autant que possible l'apparition du segment racleur d'huile. Évitez les courts trajets en hiver, car le moteur n'a pas le temps de se réchauffer à la température souhaitée. Il est très dangereux de donner des charges excessives pendant cette période. S'il n'y a pas assez de lubrification dans le système, une surchauffe se produira. Cela entraînera un blocage et la formation de divers défauts sur les surfaces du piston et du cylindre. En conséquence, les capuchons peuvent être complètement endommagés ou les cloisons entre les rainures peuvent être détruites. Dangereux pour la voiture et temps d'arrêt constant dans les embouteillages de la ville.

Vous pouvez déterminer le besoin de réparation ou de remplacement par les signes d'usure suivants sur les segments racleurs d'huile. La consommation d'huile augmentera considérablement, de la fumée bleue peut apparaître - lors du démarrage du mouvement après un court arrêt, par exemple aux feux de circulation. Outre, signes alarmants d'usure - fuite et évaporation d'huile à travers les joints, les joints (bouchons) et à d'autres endroits. Faites attention à la couleur de ce liquide, si vous venez de le changer et qu'il est devenu noir, le remplacement des joints est inévitable. Suit toujours, ils doivent être propres, sinon vous devrez contacter la station-service ou effectuer vous-même des travaux de réparation.

Donc, si vous trouvez des signes d'usure sur votre voiture, vous devez vérifier les anneaux racleurs d'huile. Le diagnostic des bouchons est assez simple. Il est nécessaire de débrancher le tuyau du système de ventilation forcée. Si la pression du carter est augmentée, le problème est l'usure des bouchons.

La décarbonisation et sa signification

Mais un remplacement complet des pièces est-il toujours nécessaire ou est-il possible de prolonger d'une manière ou d'une autre leur durée de vie ? Dans le cas de la suie et de l'apparition d'anneaux, la décarbonatation aide souvent. Des gardiens expérimentés partagent la recette suivante pour restaurer de tels éléments sans démontage. Un mélange d'acétone et de kérosène est préparé en proportions égales. Ensuite, vous devez dévisser les bougies d'allumage et verser le décarburant dans le cylindre à travers les trous formés. Nous partons pour 9 heures. Une fois le temps écoulé, nous installons les bougies à leur place habituelle, démarrons le moteur et roulons à vitesse maximale (10-15 km suffisent). Après un changement d'huile et de filtre très souhaitable.

Vous pouvez également acheter des décarboniseurs spéciaux pour anneaux racleurs d'huile, d'autant plus qu'aujourd'hui, cette chimie ne manque pas. En principe, leur utilisation est similaire entre elles et à la méthode précédente, mais il existe quelques différences, alors assurez-vous de lire les instructions. Considérez l'un des schémas de décokage avec un liquide spécial. Nous soulevons la partie avant des voitures à traction avant avec un cric, pour les voitures à traction arrière, respectivement, l'arrière. Nous dévissons les bougies et plaçons les pistons en position médiane. Pour ce faire, vous devez allumer la dernière vitesse et, en faisant défiler le moteur par la roue, déterminer la position des pistons. Versez ensuite le décarburant dans les trous de la bougie. La désoxydation de la suie se produit généralement en 15 minutes, mais n'oubliez pas de spécifier ce temps dans les instructions.

Pour aider le liquide à décoker toute la surface, faites défiler la molette, changez l'angle de rotation. Mais pas en continu - ils l'ont déplacé plusieurs fois, l'ont laissé reposer quelques minutes, puis ont répété la procédure.

Pour éviter une panne de la bobine d'allumage lors du démarrage du moteur, vous devez retirer le fil central haute tension et le fixer quelque part dans un endroit sûr, sans oublier de maintenir une distance d'au moins 5 cm par rapport au sol et à la pointe métallique de le fil. L'étape suivante consiste à faire défiler le moteur avec le démarreur avec la transmission désactivée. 10 secondes suffisent. Cette étape est nécessaire, car c'est le seul moyen de jeter le décarbonaté restant hors du cylindre. Si cela n'est pas fait, après le démarrage du moteur, un coup de bélier peut se produire, ce qui entraîne une défaillance de l'ensemble du bloc d'alimentation. La décarbonisation est terminée, il reste maintenant à tout remettre à sa place habituelle et à démarrer la voiture. N'ayez pas peur si le moteur ne répond pas immédiatement, aidez-le avec du gaz. De plus, vous ne devriez pas être gêné par une forte fumée provenant du tuyau d'échappement. Démarrez la voiture et laissez-la tourner au ralenti pendant encore 15 minutes.

Remplacement étape par étape - aide pour un amateur

La décarbonisation n'aide que dans le cas de la suie, mais si nous parlons d'usure, seul un remplacement permettra d'économiser. Cela peut être fait à la main. Nous aurons besoin d'un extracteur spécial, d'un mandrin pour presser, d'une tige métallique, nous ne pouvons toujours pas nous passer d'une pince à épiler et d'un craquelin. Lors de l'achat de nouveaux capuchons et bagues, privilégiez la qualité - recherchez des pièces d'origine. N'oubliez pas que si vous obtenez un faux, vous ne pourrez profiter du bon fonctionnement du moteur que sur quelques milliers de kilomètres. De plus, le revêtement des anneaux supérieurs est parfois adapté au matériau du moteur. Et les éléments de compression et de raclage d'huile doivent correspondre au matériau de la chemise de cylindre. Si le remplacement est effectué par des analogues moins chers, le résultat peut s'avérer négatif.

La prochaine étape du remplacement des bagues et des bouchons racleurs d'huile sera le démontage des composants et des mécanismes afin de permettre l'accès aux pièces. Retirez d'abord le filtre à air, puis la pompe à carburant. Ne pas oublier le distributeur d'allumage. Pour démonter le carter d'entraînement des unités auxiliaires, il est nécessaire de déconnecter la connexion boulonnée, puis de retirer la borne négative de la batterie et la poulie crantée de l'arbre à cames. Ensuite, pour accéder au couvercle de tête, retirez le lecteur de masse. Enfin, les écrous de fixation des paliers d'arbre à cames avant et arrière sont dévissés.

La position de la clé d'arbre à cames ne peut être ignorée, si elle n'est pas assez serrée, elle doit également être démontée, sinon elle peut être perdue. Maintenant, l'accès à l'arbre à cames lui-même est devenu libre, nous le retirons ainsi que le joint d'huile. Maintenant, nous tournons la pièce de sorte que le piston soit au PMH et, après avoir retiré la bougie, nous insérons une tige métallique dans le trou formé, sinon la soupape tombera en panne. Ensuite, nous comprimons les ressorts de soupape avec un outil spécial et retirons deux craquelins avec une pince à épiler. Nous pressons les anneaux à l'aide de l'outil.

Installation maintenant. Nous retirons les ressorts des pièces neuves afin de ne pas les endommager. Avant l'installation, n'oubliez pas de lubrifier les éléments avec de l'huile moteur. Nous pressons la pièce et mettons les ressorts en place. L'installation des segments racleurs d'huile doit être effectuée strictement dans l'ordre inverse. Lors de l'installation de ceux du milieu, il est très important de ne pas confondre les côtés, sinon la consommation d'huile augmentera considérablement.

Les segments de piston pour les moteurs à combustion interne doivent répondre à toutes les exigences d'un joint linéaire dynamique. Ils doivent non seulement résister aux charges thermiques et chimiques, mais également remplir un certain nombre de fonctions. De plus, ils doivent avoir les propriétés suivantes :

Fonctions des segments de piston

Prévention (grâce à l'étanchéité) de la percée de gaz de la chambre de combustion dans le carter, afin d'éviter une diminution de la pression des gaz et, par conséquent, de la puissance du moteur
Étanchéité, c'est-à-dire empêchant l'huile de lubrification de pénétrer dans la chambre de vilebrequin (carter) dans la chambre de combustion
S'assurer qu'un film d'huile d'épaisseur précisément définie est présent sur la paroi du cylindre
Répartition de l'huile de lubrification le long de la paroi du cylindre
Stabilisation du mouvement du piston (oscillation du piston) - en particulier sur un moteur froid et un grand écart entre le piston et le cylindre
Transfert de chaleur (évacuation de la chaleur) du piston au cylindre

Propriétés des segments de piston

Faible frottement pour éviter une perte importante de puissance du moteur
Haute résistance à l'usure et résistance à la fatigue thermomécanique, aux contraintes chimiques et à la corrosion à chaud
Le segment de piston ne doit pas provoquer une usure excessive du cylindre, sinon la durée de vie du moteur sera considérablement réduite.
Longue durée de vie, fiabilité opérationnelle et rentabilité sur toute la durée de vie

2. Fonctions principales des segments de piston

2.1. Étanchéité contre la percée des gaz d'échappement

La fonction principale des segments de piston de compression est d'empêcher la pénétration de gaz entre le piston et les parois du cylindre dans le carter. Dans la plupart des moteurs, ceci est réalisé en utilisant deux segments de piston de compression pour former un labyrinthe pour les gaz.

En raison des caractéristiques de conception, les segments de piston des moteurs à combustion interne n'offrent pas une étanchéité à 100 %, de sorte qu'une petite quantité de gaz pénètre toujours dans le carter. C'est un phénomène normal, il est impossible d'éliminer complètement la percée de gaz en raison des caractéristiques de conception des anneaux.

Cependant, dans tous les cas, des gaz d'échappement trop chauds doivent être évités entre le piston et la paroi du cylindre. Dans le cas contraire, cela entraînerait une diminution de la puissance, une augmentation de l'échauffement des composants et l'arrêt de la lubrification. Tout cela nuirait à la durée de vie et au fonctionnement du moteur. Les diverses fonctions d'étanchéité et autres des anneaux, ainsi que les gaz de soufflage résultants, seront discutés plus en détail ci-dessous.

Étanchéité contre la percée des gaz d'échappement.

2.2. Enlèvement et distribution d'huile

Les segments de piston assurent non seulement l'étanchéité entre la chambre de combustion et la cavité du carter, mais régulent également l'épaisseur du film d'huile. Les segments répartissent uniformément l'huile le long de la paroi du cylindre. L'évacuation de l'excès d'huile s'effectue principalement par le segment de piston racleur d'huile (3ème segment), ainsi que le segment combiné compression/racleur (2ème segment).

Enlèvement et distribution d'huile

2.3. Dissipation de la chaleur

Une autre fonction importante des segments de piston est de réguler la température du piston. La majeure partie (environ 70%) de la chaleur absorbée par le piston lors de la combustion du carburant est évacuée par les segments de piston vers le cylindre. Les segments de piston de compression jouent ici un rôle décisif.

L'absence de dissipation thermique constante par les segments de piston entraînerait une éraflure du piston ou même une fonte du piston en quelques minutes seulement. A cet égard, il est évident que les segments de piston doivent toujours avoir un contact optimal avec la paroi du cylindre. L'ovalisation du cylindre ou le blocage des segments de piston dans les rainures annulaires (accumulation de carbone, saleté, déformation) entraînent au fil du temps des dommages au piston causés par une surchauffe due à une dissipation thermique insuffisante.

Dissipation de la chaleur

3. Types de segments de piston

3.1. Segments de piston de compression

Segments de piston de compression cylindriques

Les segments de piston de compression cylindriques sont des segments de section rectangulaire. Dans de tels anneaux, les surfaces latérales sont parallèles entre elles. Ce type de segments de piston de compression est le plus simple et le plus répandu. Actuellement, les segments de ce type sont principalement utilisés comme premier segment de compression dans toutes les essences, et parfois dans les moteurs diesel des voitures particulières. La présence de chanfreins et d'angles internes provoque une torsion des anneaux à l'état installé (contraint). Un chanfrein ou un coin intérieur le long du bord supérieur provoque une "torsion positive de l'anneau". Pour une description plus détaillée des effets de la torsion de l'anneau, voir 6. Torsion de l'anneau.

Segments coniques - segments de piston de compression avec fonction de racleur d'huile

COMMENTAIRE

Les bagues coniques sont utilisées sur les moteurs de tout type (essence et diesel, pour voitures et camions) et sont généralement installées dans la deuxième rainure annulaire.

Ces anneaux ont un double objectif. Ils aident le segment de compression à résister à la percée de gaz et le segment racleur d'huile à réguler l'épaisseur du film d'huile.

La surface de travail des anneaux coniques (Fig. 2) a une forme conique. Selon la conception, l'écart angulaire de la surface de travail par rapport à un anneau rectangulaire est de 45 à 60 minutes d'arc. En raison de cette forme, la nouvelle bague conique entre en contact avec la surface du cylindre uniquement le long du bord inférieur. Pour cette raison, une pression mécanique élevée sur la surface se produit dans cette zone et l'enlèvement de matière souhaité se produit. En raison de cette usure planifiée qui se produit pendant la période de rodage, même après une courte période de fonctionnement, un bord parfaitement arrondi se forme, ce qui assure une étanchéité optimale. Sur une période de fonctionnement de plusieurs centaines de milliers de km, la surface de travail de l'anneau perd sa forme conique et l'anneau conique commence à fonctionner comme un anneau rectangulaire. Maintenant avec les propriétés d'un anneau rectangulaire, l'ancien anneau conique fournit toujours une étanchéité fiable. Du fait que les gaz exercent également une pression sur le segment par l'avant (en raison de la pénétration de gaz dans l'espace entre le cylindre et la surface de travail du segment de piston), l'augmentation de l'effet de la pression du gaz est quelque peu réduite. De ce fait, lors du rodage de la bague, la pression de contact et le degré d'usure sont légèrement réduits.

Les segments coniques remplissent non seulement la fonction de segments de piston de compression, mais ont également de bonnes propriétés de raclage de l'huile. Ceci est facilité par le bord supérieur de l'anneau déplacé vers l'intérieur. Lorsque le piston monte, du point mort bas au point mort haut, le segment glisse sur le film d'huile. Sous l'action des forces hydrodynamiques (formation d'un coin d'huile), la bague s'éloigne légèrement de la surface du cylindre. Lorsque le piston se déplace dans le sens opposé, le bord du segment pénètre plus profondément dans le film d'huile et élimine ainsi la couche d'huile en la détournant vers le carter. Sur les moteurs à essence, les bagues coniques sont également installées dans la première rainure annulaire. Un chanfrein ou un coin intérieur, par rapport au bord inférieur, provoque une torsion négative de l'anneau (voir 6. "Torsion de l'anneau").

Pression de gaz sur la bague conique

Anneaux racleurs

Au niveau de l'anneau racleur, qui assure à la fois l'étanchéité contre les infiltrations de gaz et l'évacuation de l'huile, le bord inférieur de la surface de travail présente une rainure rectangulaire ou arrondie. Une certaine quantité d'huile s'accumule dans cette rainure, qui retourne ensuite dans le carter d'huile.

Auparavant, les segments racleurs étaient rectangulaires et étaient installés comme deuxième segment de piston de compression sur de nombreux modèles de moteurs.

Actuellement, à la place des anneaux racleurs de section rectangulaire, on utilise majoritairement des anneaux racleurs coniques. Les segments racleurs sont également installés sur les pistons des compresseurs de frein à air, principalement en tant que premier segment de piston de compression.

L'anneau racleur conique est un type amélioré d'anneau racleur rectangulaire. Grâce à la surface de travail conique, le processus d'élimination de l'huile est amélioré. Dans le cas des compresseurs à pistons, des segments racleurs coniques sont installés non seulement dans la seconde, mais également dans la première rainure annulaire.

Sur certains segments racleurs coniques, la gorge arrondie n'atteint pas l'extrémité butée, améliorant ainsi la fonction d'étanchéité au soufflage. Ainsi, par rapport aux segments racleurs coniques traditionnels, de tels segments permettent de réduire la percée des gaz dans le carter (voir également 6. « Écart thermique »).

Anneaux trapézoïdaux

Pour les anneaux de section trapézoïdale symétrique, les deux surfaces latérales ne sont pas parallèles l'une à l'autre, mais à un angle, de sorte que la section transversale prend la forme d'un trapèze. L'angle d'inclinaison est généralement de 6°, 15° ou 20°.

Pour les anneaux de section trapézoïdale asymétrique, la surface latérale inférieure n'a pas d'angle d'inclinaison et est située perpendiculairement à la surface de travail.

Des anneaux de section trapézoïdale ou trapézoïdale asymétrique sont utilisés pour éviter la formation de carbone et donc le coincement des anneaux dans les gorges annulaires. S'il y a une température très élevée à l'intérieur de la gorge du piston, des dépôts de carbone sont susceptibles de se former du fait de l'effet de cette température sur l'huile présente dans la gorge. Dans le même temps, dans les moteurs diesel, la formation non seulement de suie d'huile, mais également de suie est possible. La présence de suie accélère l'accumulation de dépôts dans la gorge annulaire. Si, à la suite de l'accumulation de dépôts, les segments de piston étaient coincés dans les rainures, les gaz d'échappement chauds pénétreraient librement dans l'espace entre le piston et la paroi du cylindre et provoqueraient une surchauffe du piston. Cela ferait fondre la tête de piston et l'endommagerait gravement.

En raison de l'effet des températures élevées et de la formation de suie, les anneaux trapézoïdaux sont installés principalement sur les moteurs diesel, dans la rainure annulaire la plus élevée et parfois dans la deuxième rainure annulaire.

ATTENTION!

Les anneaux (symétriques et asymétriques) de section trapézoïdale ne peuvent pas être installés dans des rainures rectangulaires ordinaires. Les rainures annulaires du piston dans lesquelles les segments trapézoïdaux doivent être installés doivent toujours avoir la forme appropriée.

Fonction nettoyage : en raison des particularités de la forme des anneaux de section trapézoïdale et de leur mouvement dans la rainure annulaire en raison du balancement du piston, un broyage mécanique des dépôts de carbone se produit.

3.2. Segments de piston racleur d'huile

Objectif

La conception des segments de piston racleur d'huile permet de répartir l'huile le long de la paroi du cylindre et d'en éliminer l'excès d'huile. Pour améliorer les fonctions d'étanchéité et d'évacuation de l'huile, les segments de piston racleur d'huile sont généralement équipés de deux courroies de racleur d'huile. Chacune de ces courroies de travail élimine l'excès d'huile de la paroi du cylindre. Ainsi, tant au niveau du bord inférieur du segment de piston racleur d'huile qu'entre les courroies de travail, une certaine quantité d'huile s'accumule, qui doit être éliminée de la zone du segment. Étant donné que le mouvement du piston oscille à l'intérieur du cylindre, la fonction d'étanchéité est d'autant mieux assurée que les courroies de travail de l'anneau sont proches les unes des autres.

Tout d'abord, l'huile évacuée par la bande de travail supérieure et accumulée entre les deux bandes doit être évacuée de cette zone, sinon elle risque de pénétrer dans la zone située au-dessus du segment de piston racleur d'huile, ce qui nécessitera son élimination par le deuxième segment de compression. A cet effet, les segments racleurs d'huile en forme de boîte et les segments racleurs d'huile en 2 parties ont des fentes ou des trous longitudinaux entre les bandes de travail. A travers ces trous dans l'anneau lui-même, l'huile retirée par la bande de travail supérieure est évacuée vers l'arrière de l'anneau.

COMMENTAIRE

Dans les moteurs à deux temps, le piston est lubrifié par l'huile contenue dans le mélange carburé. Par conséquent, pour des raisons de conception, l'utilisation d'un segment de piston racleur d'huile peut être omise.

À partir de là, une élimination supplémentaire de l'huile retirée peut être effectuée de différentes manières. L'une de ces méthodes consiste à vidanger l'huile à travers des trous dans la rainure du piston jusqu'à la surface intérieure du piston afin qu'elle puisse retourner dans le carter d'huile. En présence de ce que l'on appelle des rainures de surface (fente de couverture) (Fig. 1), l'huile retirée est refoulée vers la surface extérieure du piston à travers un évidement situé autour du bossage. Une variante combinée est également utilisée, lorsque l'huile est éliminée immédiatement par les deux méthodes.

Ces deux méthodes d'évacuation d'huile ont fait leurs preuves et sont utilisées avec succès, selon la forme du piston, le processus de combustion ou le but de l'application. Théoriquement, il est difficile de donner une réponse générale laquelle de ces méthodes est la meilleure. Pour cette raison, le choix de la méthode optimale pour un piston particulier dépend des résultats de divers tests pratiques.

Segments de piston racleur d'huile en forme de boîte

Dans la construction de moteurs modernes, les segments de piston racleurs d'huile en forme de boîte ne sont plus utilisés. Leur élasticité n'est fournie que par leur propre section. Par conséquent, ces segments sont relativement plus rigides, ont moins de mobilité et sont moins bien ajustés à la paroi du cylindre, ce qui a pour résultat que leur capacité d'étanchéité est inférieure à celle des segments de piston racleur d'huile en plusieurs pièces.

Les segments racleurs d'huile à fentes sont en fonte grise.

Types de construction

Il s'agit de la version la plus simple avec des bandes racleuses d'huile rectangulaires et des fentes pour le drainage de l'huile.

Contrairement au segment racleur d'huile fendu, ce segment présente des bords chanfreinés sur les courroies de travail, ce qui améliore la pression de surface.

Les courroies de travail de cet anneau ne sont chanfreinées qu'à partir des bords en direction de la chambre de combustion. Cela améliore le processus d'élimination de l'huile lorsque le piston descend.

Ces segments de piston racleur d'huile se composent du segment lui-même (partie annulaire) et d'un ressort hélicoïdal situé derrière celui-ci. La section transversale du segment est beaucoup plus petite que celle d'un segment de piston racleur d'huile en forme de boîte. Cela donne à la bague une relative souplesse et lui permet de s'adapter de manière optimale contre la paroi du cylindre. La rainure pour l'expanseur à ressort, située à l'intérieur de l'anneau, est soit semi-circulaire, soit en forme de V.

L'élasticité en tant que telle est fournie par un ressort de pression hélicoïdal en acier à ressort résistant à la chaleur. Il est situé à l'intérieur de l'anneau et le presse contre la paroi du cylindre. Pendant le fonctionnement, le ressort s'adapte parfaitement à l'arrière de l'anneau, formant un tout avec lui. Bien que le ressort dans l'anneau ne tourne pas, l'ensemble de l'anneau - tout comme les autres anneaux - tourne librement dans la rainure annulaire. Avec les segments racleurs d'huile en 2 parties, la pression radiale est toujours répartie de manière symétrique, car la pression de contact a la même valeur sur toute la circonférence du ressort hélicoïdal.

Le meulage des ressorts sur le diamètre extérieur, des spires plus serrées au niveau du blocage du segment de piston et une protection avec une gaine en téflon augmentent la durée de vie des ressorts. Ces mesures réduisent l'usure par frottement entre l'anneau et le ressort hélicoïdal. Les segments racleurs d'huile en deux parties eux-mêmes sont en fonte grise ou en acier.

Segment racleur d'huile fendu avec extenseur à ressort

Le type de conception le plus simple qui offre une étanchéité plus efficace qu'un racleur d'huile de type boîte à fentes conventionnel.

Segment racleur d'huile avec chanfreins parallèles et extenseur à ressort

Le segment a la même forme de surface de roulement qu'un segment racleur chanfreiné parallèle en forme de boîte classique, mais fournit une étanchéité plus efficace.

L'anneau a la même forme de surface de roulement qu'un anneau racleur d'huile à boîte convergente conventionnel, mais offre une étanchéité plus efficace. Les segments de piston racleur d'huile de ce type sont largement utilisés. Ils peuvent être utilisés sur tous les modèles de moteurs.

Ce segment a les mêmes propriétés qu'un segment racleur traditionnel en forme de boîte avec des chanfreins convergents et un extenseur à ressort, cependant, il a une résistance à l'usure accrue et, par conséquent, une durée de vie plus longue. Par conséquent, il est parfaitement adapté aux moteurs diesel.

Cet anneau est en tôle d'acier profilée et revêtu sur toutes ses faces d'une couche de protection contre l'usure. Il est très flexible et se casse moins fréquemment que les anneaux en fonte grise mentionnés ci-dessus. L'huile est évacuée de la cavité entre les courroies de travail à travers des trous ronds estampés. Les segments de piston racleur d'huile de ce type sont principalement utilisés sur les moteurs diesel.

Segments de piston racleur d'huile en 3 parties

Ces segments racleurs d'huile se composent de 3 parties : deux plaques d'acier minces (segments) et un ressort d'expansion d'espacement qui presse les segments contre les parois du cylindre. Les segments de piston racleur d'huile à lamelles en acier sont chromés ou nitrurés sur toutes leurs faces.

Ces derniers se distinguent par une résistance à l'usure accrue tant au niveau de la surface de travail qu'au point de contact entre le ressort d'expansion et les plaques (usure secondaire).

Les segments racleurs d'huile en 3 parties sont fixés de manière optimale aux parois des cylindres et sont principalement utilisés dans les moteurs à essence des voitures particulières.

3.3. Disposition typique des segments de piston

Les exigences complexes des segments de piston ne peuvent pas être satisfaites en utilisant un seul segment de piston. Cela ne peut être fait qu'avec plusieurs types de segments de piston différents. Dans la construction de moteurs automobiles modernes, une solution bien établie est une combinaison d'un segment de piston de compression, d'un segment de piston combiné de compression et racleur d'huile et d'un segment de piston racleur d'huile séparé. Les pistons à plus de trois segments sont relativement rares aujourd'hui.

Segment de piston de compression
Segment combiné compression et racleur d'huile

3.4. Le segment de piston le plus adapté

Il n'y a pas de meilleur segment de piston, pas de meilleure combinaison de segments de piston. Chaque segment de piston est un "spécialiste" dans son domaine. En fin de compte, toute conception et combinaison d'anneaux est un compromis pour répondre à des exigences complètement différentes et quelque peu opposées. Un changement d'un seul segment de piston peut perturber l'équilibre de l'ensemble des segments.

La sélection finale des segments de piston pour une nouvelle conception de moteur est toujours basée à la fois sur les résultats d'essais intensifs sur banc d'essai et sur la base de conditions de fonctionnement normales.

Le tableau ci-dessous ne prétend pas à l'exhaustivité, mais montre de manière générale comment les différentes caractéristiques des anneaux se traduisent dans leurs différentes fonctions.

4. Termes des segments de piston

Jeu dans la serrure du segment de piston desserré
bout à bout
L'arrière de la bague (à l'opposé des bouts)
Surface de travail de l'anneau
Surface latérale de l'anneau
La surface intérieure de l'anneau
Écart thermique (écart froid)
Diamètre du cylindre
Épaisseur de paroi radiale
Jeu axial
Hauteur du segment de piston
Diamètre du cylindre
Diamètre intérieur de la rainure
Hauteur de rainure
Jeu radial

5. Conception et forme des segments de piston

5.1. Matériaux des segments de piston

Les matériaux pour la fabrication des segments de piston sont sélectionnés en tenant compte des propriétés antifriction et des conditions dans lesquelles les segments de piston doivent fonctionner. Une élasticité et une résistance à la corrosion élevées sont tout aussi importantes qu'une résistance élevée aux dommages dans des conditions de fonctionnement extrêmes. La fonte grise est toujours le matériau principal à partir duquel les segments de piston sont fabriqués. D'un point de vue tribologique, la fonte grise et les inclusions de graphite qu'elle contient offrent des propriétés optimales en fonctionnement de secours (lubrification sèche au graphite).

Ces propriétés sont particulièrement importantes lorsque la lubrification à l'huile moteur s'arrête et que le film d'huile a déjà été détruit. De plus, les veines de graphite dans la structure annulaire servent de réservoirs d'huile et résistent à la dégradation du film d'huile dans des conditions de fonctionnement défavorables.

Matériaux utilisés à base de fonte grise

Fonte à graphite lamellaire (fonte à graphite lamellaire), alliée et non alliée
Fonte à structure globulaire graphitée (fonte nodulaire), alliée et non alliée

L'acier au chrome à microstructure martensitique et l'acier à ressort sont utilisés comme matériaux d'acier. Pour augmenter la résistance à l'usure, la surface des matériaux est durcie. Cela se fait généralement par nitruration.*

*Dans la littérature technique, le terme nitruration fait référence au processus d'enrichissement en azote (apport d'azote) afin de durcir la surface de l'acier. La nitruration est généralement effectuée à une température de 500 à 520 °C ; le temps de traitement est de 1 à 100 heures. À la suite de la diffusion d'azote, une couche de liaison de surface très dure de nitrure de fer se forme à la surface de la pièce. Selon le temps de traitement, il peut atteindre une épaisseur de 10 à 30 microns. Les méthodes les plus courantes sont la nitruration en bain de sel (ex. vilebrequins), la nitruration gazeuse (segments de piston) et la nitruration plasma.

5.2. Matériaux pour couvrir la surface de travail

Avec une couverture complète des bords

Bord central enduit

Avec revêtement partiel du bord de travail

Des revêtements peuvent être appliqués sur les courroies de roulement ou les surfaces de roulement des segments de piston pour améliorer les propriétés tribologiques. La priorité est donnée à l'augmentation de la résistance à l'usure, ainsi qu'à la lubrification et l'étanchéité dans des conditions extrêmes. Le matériau de revêtement doit être compatible à la fois avec les matériaux des segments de piston et des parois du cylindre et avec le fluide lubrifiant. L'application de revêtements sur les surfaces de travail des segments de piston est largement utilisée. Les segments de piston des moteurs de production sont souvent recouverts de chrome, de molybdène et de ferroxyde.

La tribologie (en grec : la doctrine du frottement) étudie l'ordre d'interaction des surfaces des corps en mouvement les uns par rapport aux autres. Cette science traite de la description du frottement, de l'usure et de la lubrification.

5.2.1. Revêtements de molybdène

Pour éviter les marques de brûlure, la surface de travail des segments de piston de compression (pas de racleur d'huile) peut être remplie de molybdène ou complètement recouverte de molybdène. Pour cela, des méthodes de projection à la flamme et au plasma sont utilisées. En raison du point de fusion élevé du molybdène (2620 °C), une résistance à des températures extrêmement élevées est assurée. De plus, la technologie de revêtement conduit à la formation d'une structure poreuse du matériau. Les microvides qui se forment sur la surface de travail du segment (Fig. 2) peuvent accumuler de l'huile moteur. Cela garantit la présence d'huile moteur pour lubrifier la surface de travail de l'anneau même dans des conditions de fonctionnement extrêmes.

Propriétés

Résistance aux hautes températures
Propriétés optimales pour le fonctionnement d'urgence
Plus doux que le chrome
La résistance à l'usure est inférieure aux bagues chromées (sensibilité accrue à la contamination)
Sensibilité accrue aux vibrations des segments de piston (de ce fait, le molybdène peut s'effriter sous des charges extrêmes, par exemple lors de la combustion par cliquetis et d'autres perturbations de la combustion)

5.2.2. Galvanoplastie

Chromage

La plupart des chromages sont galvanisés.

Propriétés

Longue durée de vie (résistance à l'usure)
Surface dure et stable
Réduction de l'usure du cylindre (environ 50 % par rapport aux segments de piston non revêtus)
Les propriétés de repli sont pires que les revêtements de molybdène
En raison de la résistance élevée à l'usure, le rodage dure plus longtemps qu'avec des segments de piston non renforcés, des segments racleurs en acier laminé ou des segments racleurs U-Flex.

Revêtements CK (Chrome Ceramic) et DC (Diamond coated)

Ces revêtements sont constitués d'une couche électroplaquée de chrome avec un réseau de microfissures dans lesquelles des matériaux durs sont solidement intégrés. Des céramiques (CK) ou des microdiamants (DC) sont utilisés comme charges.

Propriétés

Perte de friction minimale grâce à une surface extrêmement lisse
Résistance maximale à l'usure et longue durée de vie grâce au remplissage avec des matériaux durs
Haute résistance aux marques de brûlure
Auto-usure insignifiante de la couche appliquée sur le segment de piston, tout en maintenant une usure insignifiante du cylindre

Revêtements PVD

Le PVD, abréviation de Physical Vapor Deposition, est une technologie de revêtement sous vide dans laquelle des couches de matériaux à haute résistance (CrN, nitrure de chrome (III)) sont déposées directement sur la surface des segments de piston.

Propriétés

Grâce à la surface extrêmement lisse, les pertes par frottement sont minimisées.
En raison de la structure très fine et dense de la couche de haute dureté, une très haute résistance à l'usure est assurée.
En raison de la résistance élevée à l'usure, le contour de la bague est conservé pendant une durée de vie plus longue. Cela permet, par exemple, de réduire encore l'élasticité du segment racleur d'huile à revêtement PVD, ce qui offre des avantages significatifs en termes de pertes par frottement.

5.3. Décollage des revêtements

Dans certains cas, il se produit un délaminage des couches de molybdène et de ferroxyde déposées sur les surfaces de travail. Cela est principalement dû à des erreurs dans l'installation des segments de piston (trop d'étirement lors de l'installation sur le piston ou déformation des segments, comme illustré à la Fig. 1). Si le segment n'est pas correctement installé sur le piston, le revêtement ne se décollera que dans la zone du dos du segment (Fig. 2). L'écaillage du revêtement au niveau des bouts indique une vibration du segment de piston à la suite d'une combustion anormale (par exemple, lors d'une combustion par détonation).

Riz. une.

Riz. 2.

5.4. Traitement des surfaces de travail (tournage, rodage, meulage)

Les surfaces de travail des segments de piston en fonte non renforcée ne sont généralement traitées que par tournage fin. En raison du rodage rapide des bagues non renforcées, leurs surfaces de travail ne sont pas soumises à un rodage ou à un meulage. Les surfaces des bagues revêtues ou trempées sont soit meulées soit rodées. Cela est dû à leur haute résistance à l'usure, qui prendrait trop de temps pour que les faces de l'anneau s'arrondissent et commencent à se sceller correctement. Les conséquences possibles seraient une perte de puissance et une consommation d'huile élevée.

5.5. Surface de travail convexe

Une autre raison de rodage ou de meulage est liée à la forme de la surface de travail. Pour les segments de piston rectangulaires (non renforcés), la surface de roulement devient convexe après un certain temps (Fig. 1) en raison de leur mouvement alternatif et rainuré (torsion du segment). Cela a un effet positif sur la formation d'un film d'huile et la durée de vie des segments.

Riz. une.

Les surfaces de glissement des segments de piston revêtus reçoivent une forme légèrement convexe lors du processus de fabrication. Pour cette raison, ils ne nécessitent pas de rodage supplémentaire à la forme souhaitée. Cela évite une usure accrue pendant la période de rodage et donc une consommation d'huile accrue. En raison du contact ponctuel de la surface de travail de l'anneau, une pression spécifique accrue contre la paroi du cylindre est obtenue, améliorant ainsi l'étanchéité contre la pénétration de gaz et la pénétration d'huile. De plus, le risque de contact avec les bords dû aux bords encore tranchants des anneaux est réduit. Les bords des anneaux chromés sont toujours lissés pour éviter que le film d'huile ne soit traversé pendant le rodage. Avec une conception de bague sous-optimale, le chromage dur pourrait entraîner une usure et des dommages importants à la paroi du cylindre, qui est faite d'un matériau beaucoup plus doux.

Les surfaces de travail des anneaux de forme convexe symétrique (Fig. 2), formées à la suite d'un rodage ou réalisées au stade de la fabrication, ont des propriétés antifriction optimales et créent un film d'huile d'une épaisseur donnée. En raison de la convexité symétrique, l'épaisseur du film d'huile reste la même pendant le mouvement alternatif du piston. Les forces agissant sur le segment et assurant son glissement sur le film d'huile sont les mêmes lorsque le piston se déplace dans les deux sens.

Riz. 2.

Si le renflement est créé lors du processus de fabrication, il est possible de lui donner une forme asymétrique pour améliorer le contrôle de la consommation d'huile. Dans ce cas, le point le plus élevé du renflement ne sera pas situé au milieu de la surface de travail, mais un peu plus bas (Fig. 3).

Riz. 3.

La séparation asymétrique de la surface de travail permet la formation de différentes surfaces de glissement de l'anneau lors de son mouvement alternatif. Lors de la montée, la bague, en raison de l'augmentation de la surface de travail dans la partie supérieure, est davantage poussée par l'huile ("la bague flotte"), ce qui réduit l'extraction d'huile de la paroi du cylindre. Lors du déplacement vers le bas, la zone réduite en bas aide le segment à moins flotter et donc à évacuer plus d'huile (Figures 4 et 5). Ainsi, des bagues à surfaces de roulement asymétriques de forme convexe permettent également de maîtriser la consommation d'huile, notamment dans des conditions de fonctionnement défavorables des moteurs diesel. De telles conditions surviennent, par exemple, à la suite d'un ralenti prolongé après un fonctionnement à pleine charge, lorsque la prochaine fois que vous appuierez sur la pédale d'accélérateur, de l'huile est souvent soufflée dans le système d'échappement et de la fumée bleue est générée.

Riz. quatre.

Riz. 5.

5.6. Traitement de surface

Selon la version, les surfaces des segments de piston peuvent être laissées brutes ou phosphatées ou cuivrées. Cela n'affecte que les propriétés anti-corrosion des anneaux. Les bagues neuves non finies, bien qu'elles aient un bel éclat, ne sont absolument pas protégées de la formation de rouille. Les anneaux phosphatés ont une surface noire mate et sont protégés contre la rouille par une couche de phosphate qui leur est appliquée.

Les anneaux cuivrés sont également bien protégés contre la rouille et offrent une certaine protection contre la formation de marques de brûlure pendant la période de rodage. Le cuivre a un certain effet de lubrification à sec, améliorant les propriétés de fonctionnement d'urgence pendant la période de rodage.

Le traitement de surface des anneaux n'a cependant aucun effet sur leur fonctionnalité. Par conséquent, la couleur du segment de piston n'est pas un indicateur de sa qualité.

6. Objet et propriétés

6.1. Contrainte tangentielle

Le diamètre des segments de piston libres est supérieur au diamètre des segments installés dans le cylindre. Cela est nécessaire pour qu'après l'installation de la bague, la pression de serrage requise soit exercée sur toute la circonférence du cylindre.

En pratique, il est difficile de mesurer la pression de serrage dans le cylindre. Par conséquent, la force diamétrale pressant l'anneau contre la paroi du cylindre est déterminée à l'aide d'une formule basée sur la force tangentielle. Sous la force tangentielle comprendre la force nécessaire pour comprimer les extrémités bout à bout pour former un espace thermique

(Fig. 1). La force tangentielle est mesurée à l'aide d'un ruban d'acier flexible enroulé autour de l'anneau. Cette bande est serrée jusqu'à ce que le jeu thermique spécifié du segment de piston soit atteint. Après cela, la valeur de la force tangentielle est lue à l'aide d'un dynamomètre. Si nous parlons de segments de piston racleur d'huile, la mesure est toujours effectuée avec le ressort d'expansion installé. Pour garantir la précision de la mesure, l'appareil de mesure est soumis à des vibrations, ce qui permet au ressort d'expansion de prendre sa position naturelle derrière l'anneau. Si des mesures sont prises sur des anneaux en 3 pièces avec ressort et plaques en acier, alors en raison de leur conception, une fixation axiale supplémentaire de l'ensemble de l'anneau est nécessaire, sinon les plaques en acier se déplaceront sur le côté et la mesure deviendra impossible. Sur la Fig. 1 montre schématiquement le processus de mesure de la force tangentielle.

COMMENTAIRE

En raison de l'usure radiale causée par un frottement semi-sec ou un fonctionnement à long terme, les segments de piston perdent la contrainte tangentielle. Par conséquent, il est logique de mesurer cette contrainte uniquement pour les nouveaux anneaux avec une section encore pleine.

Riz. une.

6.2. Répartition de la pression radiale

La pression radiale dépend du module d'élasticité du matériau, de l'espace dans le verrouillage du segment de piston non contraint et, enfin et surtout, de la section transversale du segment. Il existe deux principaux types de distribution de pression radiale. La forme la plus simple est la distribution de pression radiale symétrique (Fig. 2). Il se produit principalement dans les segments de piston racleur d'huile composites, constitués d'un anneau élastique lui-même ou de plaques d'acier avec une contrainte interne relativement faible. Un ressort expanseur installé à l'intérieur presse l'anneau ou, respectivement, les plaques d'acier contre la paroi du cylindre. Du fait que le ressort détendeur à l'état comprimé (après installation) est pressé contre la face arrière de l'anneau ou des plaques d'acier, la pression radiale est répartie symétriquement.

Riz. 2.

Les segments de piston de compression des moteurs à combustion interne à quatre temps n'utilisent pas une répartition symétrique de la pression radiale, mais en forme de poire (ovale positif), ce qui empêche les vibrations des extrémités des segments à grande vitesse (Fig. 3). La vibration commence toujours aux bouts et est transmise de ceux-ci à l'anneau sur toute sa circonférence. Sous l'action d'une force de serrage accrue, les extrémités du segment de piston sont pressées plus fortement contre la paroi du cylindre, grâce à quoi la vibration du segment est effectivement réduite ou arrêtée.

Riz. 3.

6.3. Augmentation de la pression descendante due à la pression de combustion

Beaucoup plus importante que la tension interne des anneaux est l'augmentation de la pression descendante résultant de la combustion du mélange pendant le fonctionnement du moteur.

Jusqu'à 90 % de la force de contact totale du premier segment de piston de compression est générée par la pression de combustion pendant la course motrice. Comme le montre la Fig. 1, le segment de piston de compression est soumis à cette pression depuis l'arrière et pressé plus fort contre la paroi du cylindre. La force de serrage accrue agit principalement sur le premier anneau de compression et dans une moindre mesure sur le deuxième anneau de compression.

La pression de gaz sur le deuxième segment de piston peut être ajustée en modifiant le jeu thermique du premier segment de piston de compression.

Riz. une. Augmenter la pression vers le bas

Avec une petite augmentation de cet espace, la pression de combustion agissant sur le côté opposé du deuxième segment de piston de compression augmente, ce qui entraîne également une augmentation de la pression. Avec une augmentation du nombre de segments de piston de compression, une nouvelle augmentation de la pression de serrage sous l'action de la pression des gaz formés lors de la combustion, à partir du deuxième segment, ne se produit pas.

Les segments de piston racleur d'huile fonctionnent uniquement en raison de leur contrainte interne. En raison de la forme spéciale de ces bagues, la pression du gaz n'entraîne pas d'augmentation de la force de serrage. De plus, la répartition de la force sur le segment de piston dépend de la forme de la surface de travail du segment de piston. Avec des segments coniques et des segments de piston convexes rectifiés, la pression de gaz agit également dans l'espace entre la surface de contact du segment de piston et la paroi du cylindre, contrecarrant la pression de gaz derrière le segment de piston (voir chapitre 1.3.1 "Compression des segments de piston").

La force axiale qui presse le segment de piston de compression contre la surface latérale inférieure de la rainure n'est due qu'à la pression des gaz. La contrainte interne des anneaux dans le sens axial n'agit pas.

COMMENTAIRE

Lors d'un fonctionnement au ralenti, du fait d'une diminution du taux de remplissage des cylindres, on observe une diminution de l'effort d'appui des anneaux. Ceci est particulièrement visible dans les moteurs diesel. Les moteurs qui tournent au ralenti pendant une longue période ont augmenté la consommation d'huile, car le processus d'élimination de l'huile se détériore en raison de la diminution de la pression du gaz. Souvent, après avoir tourné au ralenti pendant une longue période puis enfoncé la pédale d'accélérateur, les moteurs émettent des bouffées de fumée bleue du tuyau d'échappement. Cela est dû à l'accumulation d'huile dans les cylindres et dans le système d'échappement et à sa combustion après avoir appuyé sur la pédale d'accélérateur.

6.4. Pression de contact spécifique

Riz. 2 et Fig. 3. Élasticité annulaire et force de serrage spécifique

La pression de serrage spécifique dépend de l'élasticité de la bague et de la zone de son contact avec la paroi du cylindre.

Doubler la valeur de l'effort spécifique de serrage est possible de deux manières : soit en doublant la valeur de l'élasticité de la bague, soit en divisant par deux la surface d'emmanchement de la bague dans le cylindre. Sur la Fig. 2 et Fig. 3, on peut voir que la force résultante (force de pression spécifique = force × surface) agissant sur la paroi du cylindre reste toujours inchangée, malgré le fait que l'élasticité de l'anneau soit respectivement doublée ou doublée.

ATTENTION!

Lors de l'évaluation de la pression de contact et des propriétés d'étanchéité, il ne suffit pas de prendre en compte uniquement l'élasticité de l'anneau. Lors de la comparaison des segments de piston, il faut toujours faire attention également à la surface de la surface de travail.

Des anneaux plus plats sont de plus en plus installés sur les nouveaux moteurs pour réduire la friction interne dans le moteur. Cela n'est cependant possible qu'en réduisant la surface de contact effective de l'anneau avec la paroi du cylindre. Lorsque la hauteur du segment est divisée par deux, l'élasticité du segment de piston et, par conséquent, le frottement sont également divisés par deux.

Étant donné que la force restante agit sur la zone réduite, la pression vers le bas spécifique sur la paroi du cylindre (force × surface) à deux fois la surface et la résilience est la même que lorsque la surface et la résilience sont doublées.

6.5. Écart thermique

Le jeu thermique (Fig. 1) est une caractéristique de conception importante nécessaire pour garantir une performance correcte du segment de piston. Il peut être comparé à l'écart dans l'entraînement des soupapes d'admission et d'échappement. Lorsque les composants sont chauffés, en raison de la dilatation thermique naturelle, leur longueur ou leur diamètre augmente, respectivement. En fonction de la différence entre la température de fonctionnement et la température ambiante, un certain jeu à froid est nécessaire pour assurer un bon fonctionnement à température de fonctionnement.

Riz. une. Écart thermique à l'état monté

La condition principale pour le bon fonctionnement des segments de piston est leur libre rotation dans les rainures.

Les segments de piston calés dans des gorges n'assurent ni étanchéité ni dissipation thermique. L'écart thermique, qui doit encore être présent à la température de fonctionnement, garantit que la circonférence du segment de piston dilaté thermiquement est toujours inférieure à la circonférence du cylindre. Si, à la suite de la dilatation thermique du segment de piston, l'écart thermique disparaît complètement, ses extrémités bout à bout commenceront à se presser l'une contre l'autre. Avec une augmentation supplémentaire de cette pression, une déformation du segment de piston se produira, provoquée par une augmentation de la longueur de sa circonférence due au chauffage. Étant donné que le segment de piston ne peut pas se dilater radialement en raison de la dilatation thermique, une augmentation de sa circonférence ne peut être compensée que dans le sens axial. Sur la Fig. La figure 2 montre comment la bague se déforme lorsqu'il n'y a pas assez de place dans le cylindre.

Riz. 2.

Les calculs suivants, utilisant l'exemple d'un segment de piston d'un diamètre de 100 mm, montrent comment la circonférence de sa circonférence change à la température de fonctionnement.

Dans cet exemple, un écart thermique d'au moins 0,6 mm est nécessaire pour assurer le bon fonctionnement de la bague. Cependant, en raison du chauffage à la température de fonctionnement, non seulement le piston et les segments de piston se dilatent, mais le diamètre intérieur du cylindre augmente également.

Pour cette raison, l'écart thermique peut être légèrement inférieur à celui calculé. Cependant, sous l'action de la chaleur, le diamètre du cylindre augmente beaucoup moins que le segment de piston. En effet, d'une part, la structure du bloc-cylindres est plus rigide que celle du piston. Deuxièmement, la surface du cylindre ne chauffe pas autant qu'un piston avec des segments de piston.

De plus, le diamètre intérieur du cylindre augmente de manière inégale sur toute la surface de travail du cylindre. Sous l'action de la chaleur de combustion, la partie supérieure du cylindre se dilate plus que la partie inférieure. En raison d'une dilatation thermique inégale du cylindre, une déviation de la forme cylindrique se produit, qui prend légèrement la forme d'un entonnoir (Fig. 3).

Riz. 3. Cylindre en forme d'entonnoir à température de fonctionnement

6.6. Surfaces d'étanchéité des segments de piston

Les segments de piston assurent l'étanchéité non seulement du côté de la surface de travail, mais également dans la zone de la surface latérale inférieure. La surface de travail de la bague est responsable de l'étanchéité entre la bague et la paroi du cylindre, et la surface latérale inférieure de la rainure sert à sceller la face arrière de la bague. Par conséquent, un ajustement serré du segment est nécessaire non seulement sur la paroi du cylindre, mais également sur la surface latérale inférieure de la rainure du piston (Fig. 1). En l'absence d'un ajustement serré, de l'huile ou des gaz d'échappement peuvent pénétrer par l'arrière de l'anneau.

Les illustrations montrent clairement qu'en raison de l'usure (due à la saleté ou à un fonctionnement prolongé), l'étanchéité de l'arrière du segment n'est plus assurée et davantage de gaz et d'huile pénètrent par la gorge du piston. Par conséquent, installer de nouveaux segments dans des rainures usées n'a pas de sens. Des irrégularités sur la surface latérale de la rainure empêchent un ajustement serré de l'anneau, et la hauteur accrue de la rainure permet à l'anneau de se déplacer dans de grandes limites. En raison de l'augmentation du jeu en hauteur, la position correcte de la bague dans la rainure est perturbée, de sorte que la bague est beaucoup plus facile à séparer du côté inférieur de la rainure, l'huile est pompée (Fig. 2 et Fig. .3), des vibrations de la bague se produisent et l'étanchéité se détériore. De plus, la surface de travail de l'anneau acquiert une forme excessivement convexe. Ceci conduit à une augmentation de l'épaisseur du film d'huile et à une augmentation de la consommation d'huile.

Riz. une. Étanchéité due à la surface latérale inférieure de la rainure

Riz. 2.

Riz. 3.

6.7. Écart d'étranglement et percée de gaz

Étant donné que la conception des segments de piston utilisés dans la construction de moteurs ne fournit pas une étanchéité à 100%, une percée des gaz dits de carter se produit.

Les gaz d'échappement pénètrent dans le carter du moteur par les plus petits espaces au niveau des pistons et des segments de piston. Dans ce cas, la quantité de gaz pénétrants est déterminée par les dimensions de la fenêtre d'étranglement (x et y sur la Fig. 4), qui découlent des valeurs de l'écart thermique et de la moitié de l'écart de travail du piston. En réalité, la fenêtre d'étranglement, contrairement à celle représentée sur la figure, est négligeable.

Riz. quatre. Fenêtre de limitation

A titre indicatif, la valeur maximale de la quantité de gaz de soufflage est prise égale à 0,5% de la quantité d'air consommée par le moteur. La quantité de gaz s'échappant dans le carter pendant le fonctionnement du moteur dépend de la position des segments de piston. Si les espaces thermiques des premier et deuxième segments de piston de compression sont situés dans les rainures annulaires l'une au-dessus de l'autre, la percée de gaz est légèrement augmentée.

Lors du fonctionnement du moteur, cette situation se répète régulièrement, puisque les anneaux font plusieurs tours par minute dans les rainures. Si les écarts thermiques des segments se trouvent sur les côtés opposés du piston, alors en raison de l'augmentation du chemin à travers le labyrinthe d'étanchéité, la percée des gaz est légèrement réduite. Les gaz d'échappement pénétrant dans le carter sont déviés par le système de ventilation du carter vers le conduit d'admission, puis pénètrent dans les chambres de combustion. La nécessité d'une telle solution est due au fait que ces gaz sont nocifs pour la santé. Suite à une combustion répétée dans le moteur, ils sont rendus inoffensifs. Une ventilation est également nécessaire pour réduire la pression dans le carter, sinon la surpression dans sa cavité entraînerait une augmentation des fuites d'huile à travers les joints de vilebrequin du moteur.

L'augmentation de la percée de gaz est associée soit à une usure importante des segments de piston en raison de leur fonctionnement à long terme, soit à la présence de fissures dans la tête de piston par lesquelles les gaz d'échappement pénètrent dans le carter. De plus, la violation de la géométrie des cylindres entraîne également une augmentation de la percée des gaz dans le carter.

Sur les moteurs fixes ou les moteurs installés sur un banc d'essai, la percée de gaz est constamment mesurée, surveillée et utilisée comme indicateur d'avertissement des dommages au moteur. Si la quantité mesurée de gaz s'échappant dépasse la valeur maximale autorisée, le moteur est automatiquement coupé. Cela évite des dommages graves et coûteux au moteur.

Riz. une.

L'écart de hauteur de segment (Fig. 1) n'est pas le résultat de l'usure de la rainure de segment. Il s'agit d'un paramètre fonctionnel important qui assure le bon fonctionnement des segments de piston. Du fait de la présence d'un interstice à la hauteur de la bague, sa libre rotation dans la gorge annulaire est possible.

Le jeu doit être suffisant pour que la bague ne se coince pas à la température de fonctionnement et que la pression de combustion agissant dans la rainure au dos de la bague soit suffisante.

D'autre part, le jeu en hauteur de la bague ne doit pas être trop important, sinon la stabilité de la bague dans le sens axial est réduite. En conséquence, l'anneau a tendance à vibrer et à se tordre. Cela entraîne une usure défavorable des segments de piston (convexité excessive de la surface de roulement) et une consommation d'huile accrue.

6.9. anneaux de torsion

La présence d'angles ou de chanfreins internes dans les segments de piston entraîne une torsion des segments à l'état installé sous contrainte. Les segments à l'état détendu (sur un piston non installé dans le moteur) ne se tordent pas (Fig. 2) et reposent à plat dans les rainures annulaires.

L'anneau installé dans le moteur, c'est-à-dire l'anneau dans un état contraint, dévie vers le côté le plus faible, où, en raison de la présence d'un chanfrein interne ou d'un coin interne, il y a moins de matière. L'anneau se tord.

Selon l'emplacement du chanfrein ou du coin - au bord inférieur ou supérieur - on distingue une torsion positive ou négative de l'anneau (Fig. 3 et 4).

Riz. 2.

Riz. 3.

Riz. quatre.

Anneaux de torsion en service

La torsion positive et négative des anneaux se produit lorsque l'anneau n'est pas soumis à la pression de combustion (Fig. 5). Dès que la pression de combustion commence à agir dans la rainure annulaire, le segment de piston est pressé étroitement contre sa surface latérale inférieure, améliorant ainsi le contrôle de la consommation d'huile (Fig. 6).

Les bagues rectangulaires (bagues cylindriques) et les bagues coniques à torsion positive ont toujours de bonnes propriétés de raclage de l'huile. Si un frottement se produit contre la paroi du cylindre pendant la course descendante du piston, ces segments peuvent encore se séparer légèrement du côté inférieur de la rainure, ce qui entraînera une pénétration d'huile dans l'espace et augmentera sa consommation.

L'anneau de torsion négative scelle la rainure annulaire sur la surface latérale inférieure à l'extérieur et sur la surface latérale supérieure à l'intérieur. Cela bloque la pénétration de l'huile dans la rainure. Ainsi, les bagues à torsion négative contribuent à une réduction de la consommation d'huile, notamment à charge partielle et lorsqu'il y a dépression dans la chambre de combustion (mode overdrive). Les bagues coniques à torsion négative ont un angle d'inclinaison de la surface de travail supérieur d'environ 2° aux bagues coniques conventionnelles. Cela est nécessaire car en raison de la torsion négative, l'angle d'inclinaison est partiellement réduit.

Riz. 5. Pas de pression de combustion

Riz. 6. Présence de pression de combustion

6.10. La capacité des segments de piston à adhérer aux parois du cylindre

La capacité du segment de piston à adhérer aux parois du cylindre s'entend comme son adaptation à la forme de la paroi du cylindre pour assurer une étanchéité efficace. Cette capacité dépend de l'élasticité du segment de boîte (pour les segments racleurs d'huile en 2 parties) ou des plaques d'acier (pour les segments racleurs d'huile en 3 parties) et de la pression de pression du segment/morceau contre la paroi du cylindre.

Dans ce cas, l'aptitude de la bague à adhérer à la paroi du cylindre est d'autant meilleure que la partie bague/bague est élastique et plus la pression de serrage est élevée. Les anneaux hauts et les anneaux de grande section ont une rigidité élevée et provoquent également une augmentation des forces d'inertie pendant le fonctionnement en raison de la masse plus importante. Par conséquent, leur capacité à adhérer aux parois des cylindres est moins bonne que celle des anneaux plus plats et des anneaux de faible section et, par conséquent, avec des forces d'inertie réduites.

Les anneaux racleurs d'huile en 2 ou 3 pièces ont le meilleur contact avec les parois du cylindre, car ils sont constitués d'un anneau très flexible ou de plaques d'acier très flexibles, sans nécessiter une élasticité élevée.

Comme déjà décrit, la force de pression des segments de piston racleur d'huile, constitués de 2 ou 3 parties, est fournie par un ressort détendeur approprié. La pièce annulaire et les plaques en acier sont très flexibles et faciles à adapter.

La bonne capacité des segments de piston à adhérer aux parois du cylindre est particulièrement importante lorsque les alésages de cylindre perdent leur forme ronde. Cela se produit à la suite de déformations (thermiques et mécaniques) ou d'erreurs lors du traitement de la réparation et de l'installation.

Riz. une.

6.11. Mouvements des segments de piston

Rotation de l'anneau

Afin d'assurer un rodage réussi et une étanchéité encore optimale, les segments de piston doivent tourner librement dans les gorges annulaires. La rotation des segments se produit à la fois en raison du rodage (meulage croisé) et à la suite de l'oscillation des pistons aux points morts haut et bas. Aux petits angles de rodage, les anneaux tournent plus lentement ; aux grands angles, leur fréquence de rotation augmente. De plus, la rotation des anneaux dépend du régime moteur. Pour une idée générale : les segments de piston font en moyenne 5 à 15 tours par minute.

Dans les moteurs à deux temps, les anneaux sont bloqués en rotation. Cela empêche les bouts de pénétrer dans les canaux de gaz. Les moteurs à deux temps sont principalement utilisés dans les véhicules à deux roues, dans les outils de jardin, etc. Dans ce cas, on suppose que le blocage de la rotation des anneaux entraîne une usure inégale, une éventuelle formation de carbone dans les rainures annulaires et une réduction dans la durée de vie. Dans tous les cas, cette version est conçue pour une durée de vie du moteur plus courte. Les véhicules équipés d'un moteur à quatre temps conventionnel ont des exigences de kilométrage beaucoup plus élevées.

Le déplacement des verrous de segments de piston de 120° l'un par rapport à l'autre lors de l'installation ne sert qu'à améliorer le démarrage du nouveau moteur. Lors d'un fonctionnement ultérieur, les segments de piston peuvent occuper n'importe quelle position dans les gorges annulaires, si leur rotation n'est pas volontairement bloquée par des modifications de conception (moteurs à deux temps).

Rotation autour d'un axe

Idéalement, les anneaux doivent reposer contre les flancs inférieurs des rainures. Ceci est important pour assurer la fonction d'étanchéité des bagues, car elles scellent non seulement dans la zone des surfaces de travail, mais également dans la zone des surfaces latérales inférieures. La surface latérale inférieure de la rainure assure l'étanchéité contre la pénétration de gaz ou d'huile sur la face arrière de la bague. La surface d'étanchéité du segment de piston assure l'étanchéité de sa face avant contre la paroi du cylindre (voir les chapitres à partir de 1.6.6 « Surfaces d'étanchéité du segment de piston »).

En raison du mouvement alternatif du piston et du changement de sens de son mouvement, des forces d'inertie agissent également sur les anneaux, grâce à quoi les anneaux sont séparés des surfaces latérales inférieures des rainures. La séparation induite par l'inertie des segments de piston des flancs inférieurs des rainures est retenue par le film d'huile à l'intérieur des rainures. Les problèmes surviennent ici principalement lorsque les rainures annulaires, et donc les écarts de hauteur des anneaux, augmentent en raison de l'usure. Cela conduit à la séparation du segment de la surface de contact avec le piston et à sa vibration, qui commence aux extrémités des talons. En conséquence, le segment de piston n'est plus étanche et la consommation d'huile augmente.

Cela se produit principalement lors de la course d'admission, lorsque le mouvement vers le bas du piston et la formation de vide dans la chambre de combustion, le segment se sépare du fond de la gorge et l'huile qui a pénétré au fond du segment est aspirée dans la chambre de combustion. Lors de l'exécution des trois coups restants, les anneaux sont plaqués contre les rainures par la surface latérale inférieure sous l'action de la pression dans la chambre de combustion.

mouvement radial

En principe, les segments n'effectuent pas de mouvements radiaux par eux-mêmes, mais à la suite du mouvement du piston à l'intérieur du cylindre, au cours duquel il entre en contact avec l'une ou l'autre paroi du cylindre (déplacement du piston). Cela se produit aux points morts haut et bas de la position du piston. De ce fait, les bagues effectuent un mouvement radial dans les gorges annulaires. Cela conduit à la réduction de la couche de carbone d'huile résultante (en particulier lors de l'utilisation d'anneaux trapézoïdaux), ainsi qu'à la rotation des anneaux croisés.

anneaux de torsion

Du fait de l'action des forces d'inertie, de la torsion des anneaux et de la présence de lacunes en hauteur, les anneaux effectuent les mouvements représentés par les flèches sur les figures. Comme décrit au 5.5 "Forme convexe de la surface de roulement", la surface de roulement des segments de piston devient convexe avec le temps.

Les segments de piston sont des segments ouverts qui reposent avec un petit espace dans les rainures du piston. Parlons des segments de piston d'un moteur de voiture, quels sont leur objectif principal.

Qu'y a-t-il ?

Anneaux de compression- empêcher une ruée des gaz de la chambre de combustion vers le carter. Le diamètre extérieur de la bague à l'état libre est supérieur au diamètre intérieur du cylindre, donc une partie de la bague est découpée. La découpe dans le segment de piston s'appelle le verrou.

Anneaux racleurs d'huile- empêcher la pénétration d'huile du carter dans la chambre de combustion, en éliminant l'excès d'huile de la paroi du cylindre. Ils sont installés sous le niveau de compression. Contrairement aux anneaux de compression, ils ont des fentes traversantes.

Certains fabricants conçoivent initialement des moteurs avec une consommation d'huile accrue en raison de la conception spéciale des segments de piston. Ceci est fait, premièrement, afin de réduire les pertes par frottement; deuxièmement, pour une usure moindre du groupe cylindre-piston; troisièmement, l'huile est rafraîchie dans un large intervalle d'entretien.

De quoi sont-ils faits?

L'un des matériaux utilisés pour les segments de piston est la fonte. Sa structure lui permet de retenir l'huile, réduisant ainsi l'usure. Un dérivé de la fonte ductile, la fonte ductile, est également largement utilisé. Il possède la plupart des qualités de la fonte et peut être déformé de manière élastique, ce qui facilite l'installation des bagues.

Les segments de piston en acier inoxydable sont une amélioration par rapport aux segments en fonte chromée. En effet, l'acier inoxydable est un matériau qui contient une grande quantité de chrome. Et de tels anneaux ont des propriétés similaires à celles des anneaux chromés. L'acier inoxydable a également la capacité de résister à des températures élevées, supérieures à la fonte chromée.

Pour augmenter la durée de vie des bagues et assurer leur rodage rapide, des bagues en molybdène ont été créées. Sa base est en fonte revêtue de molybdène. Le molybdène possède de nombreuses propriétés anti-usure du chrome et, dans certains cas, peut avoir une plus grande résistance à l'usure. Au fil du temps, les anneaux en molybdène sont devenus un élément essentiel des moteurs car ils sont durables, relativement faciles à roder et plus fiables.

Anneaux de compression supérieurs

Il existe de nombreuses configurations de l'anneau de compression supérieur et les différences sont difficiles à dire. Par exemple, l'anneau peut avoir une légère torsion intentionnelle. En d'autres termes, les surfaces supérieure et inférieure de l'anneau ne reposent pas à plat dans la rainure de l'anneau, mais sont légèrement inclinées, seul le bord supérieur ou inférieur de la face entrant en contact avec l'alésage du cylindre.

Les segments sont conçus pour accélérer le rodage des surfaces des segments de piston et des parois des cylindres et aider à sceller le segment en haut et en bas de la rainure du segment. La quantité de torsion de l'anneau est très faible et se fait généralement en chanfreinant le bord intérieur de l'anneau.

Second segment de compression et racleur d'huile

La tâche principale du deuxième anneau de compression- assurant une étanchéité supplémentaire après le segment racleur d'huile supérieur. De ce fait, le deuxième anneau ne "suit" généralement que les gaz qui passent par l'anneau supérieur, et la pression et la température sont différentes des valeurs de l'anneau de compression supérieur. En conséquence, les matériaux et la conception du deuxième anneau sont moins critiques.

Le deuxième anneau a une fonction supplémentaire importante: il aide l'anneau racleur d'huile, agissant comme un "racleur", empêchant l'excès d'huile de pénétrer dans la chambre de combustion et de provoquer une détonation.

Certains deuxièmes segments de compression sont volontairement biseautés pour aider le segment racleur d'huile, le biseau étant le plus petit au bord supérieur du segment. Ce faisant, il a tendance à se déplacer au-dessus de l'huile lorsqu'il monte dans le cylindre et enlèvera l'huile lorsqu'il descend. Si l'élimination de l'huile est un problème, ce type d'anneau éliminera l'huile de force, bien qu'un deuxième anneau à face plate avec un anneau racleur à force "normale" soit tout ce qui est nécessaire.

Le deuxième anneau de compression sans espace est un nouveau design. Le terme «sans espace» utilisé ici est quelque peu incorrect, car il est impossible de fabriquer un anneau complètement sans espace - il sera impossible de l'installer sur le piston et l'anneau ne sera pas régulé même avec les plus petits écarts de forme de l'alésage du cylindre du cercle. Malgré cela, l'anneau peut être réalisé sans espace visible pour les gaz passant par l'anneau.

Lors de l'utilisation de ces anneaux, le moteur se brise plus rapidement pendant le processus de rodage et produit un peu plus de puissance lorsqu'il est testé sur le banc.

Le besoin d'anneaux sans espace dépend de la performance des autres anneaux. Alors que la bague de compression supérieure offre une bonne étanchéité, une deuxième bague de compression sans jeu est moins importante. En réalité, ce n'est pas le cas et un deuxième anneau de compression sans jeu peut être un moyen d'obtenir plus de puissance.

Les segments racleurs d'huile sont importants pour le fonctionnement des moteurs, en particulier lors de l'utilisation d'essence à faible indice d'octane. L'huile moteur contamine les chambres de combustion et les têtes de piston, ce qui entraînera une perte de puissance.