Les segments de pistons raclent l’huile moteur et assurent l’étanchéité entre la chambre de combustion et le carter de vilebrequin. Ils revêtent donc un rôle-clé au sein du moteur.
Les segments de pistons se présentent la plupart du temps par jeux complets, généralement de trois. Les deux segments supérieurs du piston sont de purs segments de compression servant à assurer l’étanchéité de la chambre de combustion entre l’alésage du cylindre et le piston. Une tâche fastidieuse : d’une part parce que des pressions considérables se forment dans la chambre de combustion (en particulier sur les moteurs diesel pour lesquels des pressions d’allumage supérieures à 200 bars sont pratiquement la norme) et d’autre part parce que les gaz de combustion sont si chauds qu’ils peuvent embraser des pièces du système d’échappement. Tandis que le piston monte et descend dans l’alésage du cylindre, les segments de pistons glissent avec lui sur la surface de glissement du cylindre pour garantir l’étanchéité et racler en même temps l’huile, et cela, un nombre incalculable de fois !

Le troisième segment de piston, dit segment racleur, veille à ce que la plus grande partie de l’huile reste à l’intérieur du moteur. Le film huileux ne doit en effet se former qu’entre la jupe du piston et la surface de glissement du cylindre. Le segment de piston central s’occupe de la petite quantité d’huile que le segment racleur d’huile ne peut pas retenir. Et l’infime quantité d’huile qui reste sur la paroi du cylindre au-dessus du segment central est la bienvenue pour le segment de piston supérieur. Celui-ci a en effet la tâche la plus dure de tous, car il doit supporter les plus hauts pics de pression et les températures les plus élevées. Une partie de la très petite quantité d’huile moteur qui lubrifie le segment supérieur s’évapore et brûle ensuite dans la chambre de combustion. Une légère consommation d’huile est donc un bon signe : cela signifie que le segment supérieur de piston est alimenté en huile.

Toujours plus petits, toujours plus légers Les segments de piston doivent être très résistants. C’est ainsi seulement qu’ils peuvent générer les forces nécessaires (tangentielles et radiales). On a recours pour cela soit à des fontes sphérolitiques, soit à des fontes à graphites sphériques. Certains segments de piston sont aussi formés à partir de profils en acier laminé. La question de la taille constitue un défi supplémentaire pour la conception et la fabrication : tandis que les segments racleurs d’huile mesuraient encore quatre ou cinq millimètres de haut il y a quelques années encore, ils ne mesurent même plus la moitié sur les moteurs actuels. Il faut en effet des segments tout petits pour que le piston puisse être lui aussi de petite taille (et donc léger !), facteur indispensable pour obtenir des moteurs à la fois économiques et performants.

Protection active : Le revêtement
Les surfaces de glissement des segments de pistons glissent en permanence sur la paroi du cylindre. La hauteur d’un segment de piston est toutefois très petite par rapport à la surface du cylindre à racler. Il est donc nécessaire de protéger le segment de piston, en particulier le segment supérieur (qui a le moins d’huile à sa disposition), au niveau de la surface de glissement. Pour cela, on applique par exemple par galvanisation une couche de chrome, qui est un matériau très dur et résistant à l’usure. L’épaisseur de la couche de chrome est comprise entre 100 et 200 µm.

Le molybdène est également un métal extrêmement dur et donc résistant à l’usure. On a notamment recours au molybdène pour recouvrir la surface de glissement des bagues de compression utilisées sur les moteurs diesel soumis à des sollicitations importantes. Pour cela, de la poudre fine de molybdène est fondue dans un faisceau plasma. Le plasma propulse les gouttes de métal liquide sur la surface de glissement du segment de piston. Après durcissement, on obtient ainsi une surface résistante à l’usure et dure, mais en même temps poreuse. La surface poreuse absorbe l’huile moteur afin de constituer en quelque sorte une lubrification de réserve : en cas de sollicitations importantes et d’états de lubrification critiques, cette huile stockée servira à lubrifier la surface de glissement du segment. C’est une garantie de fiabilité même dans des conditions extrêmes. Certains revêtements chromés spéciaux (multicouches, céramique chrome) permettent eux aussi d’obtenir des canaux fins et des petites ruptures dans la couche de chrome afin d’y stocker l’huile moteur.

Piston, segments de piston et paroi du cylindre : L’unité parfaite Les revêtements des segments de piston sont choisis lors de la mise au point du moteur. MAHLE est partenaire de l’industrie des moteurs pour le développement. Les ingénieurs et spécialistes MAHLE conçoivent et testent en série et en collaboration avec les clients dans le monde entier, les segments idéalement adaptés à telle ou telle application. Les pistons, les segments de pistons et la paroi du cylindre doivent être parfaitement ajustés. C’est essentiel pour assurer un fonctionnement optimal du moteur et une grande longévité. Des revêtements supplémentaires (par exemple en phosphate ou en étain) sur toute la surface du segment permettent d’optimiser également les propriétés des segments de pistons.

Les revêtements annoncent la couleur
Il peut arriver que l’on change les segments de pistons sur des pistons existants. Lorsque les segments d’un piston sont modifiés, MAHLE s’efforce de mettre le modèle actuellement monté en série aussi rapidement que possible sur le marché des pièces de rechange. Parfois, un segment de compression dont les surfaces de glissement étaient auparavant simplement chromées va ainsi recevoir une couche de phosphate supplémentaire et les segments autrefois argentés (« shiny ») vont désormais être livrés en noir. Une autre possibilité est qu’un segment de piston chromé, puis phosphaté soit remplacé par un segment avec revêtement multicouches spécial sans phosphate, si bien que le nouveau modèle sera d’une couleur argentée brillante et non plus noire.

Segments de piston mahle : La qualité des matériaux et des finitions
Les segments de pistons MAHLE répondent en tout point aux exigences rigoureuses de l’équipement de première monte grâce à des matériaux de haute qualité et des finitions précises. La liste des références est éloquente : les segments de pistons made by MAHLE équipent les véhicules de toutes les grandes marques internationales à leur sortie d’usine, d’Alfa Romeo à Volvo, en passant par Audi, BMW et Mercedes. Pour le marché des pièces de rechange, MAHLE propose une large gamme de jeux de segments de pistons en qualité première monte. Vous trouverez plus de détails à ce sujet dans le catalogue actuel « Jeux de segments de pistons ». Celui-ci est disponible au choix sous forme imprimée ou sur CD-ROM (intégré dans la gamme complète des pièces de moteur).