Un flottement des segments peut se produire en particulier sur les moteurs à essence à charge moyenne et régime élevé. On appelle flottement tant le soulèvement d'un segment de piston de sa surface d'appui inférieure que la perte d'effet d'étanchéité du segment suite à une perte de contact radial avec la paroi du cylindre (collapsus). Les deux entraînent une perte de puissance et une forte consommation d'huile vu que la fonction d'étanchéité est dégradée, voir supprimée.
FLOTTEMENT AXIAL DES SEGMENTS
Le flottement axial du segment commence généralement aux bords de la coupe, vers l'intérieur du segment. Compte tenu de leur exposition, les bords de la coupe ont tendance à se soulever de la surface d'appui inférieure si les conditions de fonctionnement sont défavorables. Les bords de la coupe se mettent à vibrer et transmettent les vibrations à l'ensemble du segment de piston.
ATTENTION
Les segments de faible hauteur ont moins tendance au flottement en raison de forces d'inertie inférieures. Une pression d'appui supérieure aux bords de la coupe agit contre la tendance au flottement.
Causes de flottement axial des segments
- Jeu en hauteur du segment trop important
- Perte de tension du segment (usure), d'où une moins bonne pression aux bords de la coupe, notamment sur les segments de piston à répartition de la pression radiale en forme de poire
- Contact mécanique entre le piston et la culasse suite à des erreurs de rectification, notamment sur les moteurs diesel (Fig. 1)
- Combustion détonante suite à des défauts dans la gestion du moteur (constitution du mélange, allumage) et à une qualité du carburant insuffisante (indice d'octane trop bas, additifs diesel)
- Gorges de segment de piston usées
- Volume de gaz en fond de gorge trop faible suite à des dépôts de calamine dans le fond de la gorge (cause : températures de combustion trop élevées) et/ou mauvaise qualité d'huile moteur
FLOTTEMENT RADIAL DES SEGMENTS
Une augmentation excessive de la pression de gaz sur la surface de glissement des segments pendant la combustion (Fig. 2) détruit brièvement le rapport de forces, le segment de piston se soulève de la surface de glissement et ne peut plus assurer correctement l'étanchéité. La répétition permanente de ce processus conduit au flottement du segment de piston.
Causes de flottement radial des segments
- Segments de piston usés (diminution de l'épaisseur de paroi radiale) et perte consécutive de force d'appui du segment de piston sur la paroi du cylindre ainsi que baisse de rigidité du segment
- Alésages de cylindre excentriques et pénétration consécutive accrue de la pression de combustion dans l'interstice d'étanchéité entre la surface de glissement du segment et l'espace du segment
- Déplacement oblique du piston suite à la déformation de la tige de bielle : le segment décrit une trajectoire légèrement ovale suite à son déplacement oblique à l'intérieur de l'alésage de cylindre. Ainsi, une quantité supérieure de gaz de combustion entre dans la zone du cordon de feu et entre le segment de piston et la paroi du cylindre sur le côté du cylindre ou le piston est moins en contact
- Usure bombée excessive sur la surface de glissement du segment de piston suite à un jeu en hauteur du segment trop important
- Arêtes du segment endommagées suite à un honage incorrect (constitution d'un voile métallique) : le segment est déchiré et effiloché au niveau des arêtes (concerne surtout les segments en fonte simples, sans revêtement de la surface de glissement), du gaz pénètre dans l'interstice d'étanchéité et soulève le segment de piston de la surface de glissement.