Finition des segments de piston, de l'huile et des parois des cylindres

En ce qui concerne les segments de piston, vous avez un segment de compression, qui scelle la compression, mais vous avez également un segment de contrôle d'huile. Parfois, le deuxième anneau d'un ensemble traditionnel à trois anneaux n'a qu'une compression d'environ 20 %. Même si cela s'appelle un anneau de compression, il s'agit en fait d'un contrôle de l'huile à 80 %.

Ce qui est unique dans un ensemble de segments de piston, ce n'est pas seulement qu'il s'agit d'un joint pour la compression, il contrôle et distribue également l'huile sur les parois du cylindre du bloc. Non seulement une bague est un joint, mais c'est aussi un composant lubrifié. Une bonne lubrification dans n'importe quelle pièce, n'importe où, est simplement décrite par les quatre R - la bonne huile, le bon endroit, le bon moment et la bonne quantité. La bonne huile signifie que c'est la bonne viscosité et le bon ensemble d'additifs pour l'application, et vous devez l'obtenir au bon endroit au bon moment dans la bonne quantité.

"J'ai vraiment vu cela se révéler en termes de moteurs et de segments de piston, et ce que je vois, c'est qu'il y a un écart", déclare Lake Speed ​​Jr. de Total Seal. vous ne le mettez pas là où il est censé être quand vous en avez besoin et en quantité suffisante, cela n'a pas d'importance."

Lorsque vous pensez à l'huile, les gens ont tendance à la considérer comme un lubrifiant, mais en ce qui concerne le segment de piston, il fait en fait deux choses. Non seulement il lubrifie la bague, car c'est un composant lubrifié, mais c'est aussi le joint.

"J'aime dire que l'huile est le joint", déclare Speed. "Il y a des irrégularités et l'huile est le joint qui comble ces irrégularités qui créent le joint. Le segment de piston peut se conformer à un niveau macro à l'alésage, mais au niveau micro, il ne le peut pas. Le joint est l'huile. C'est le joint entre le segment et la portée du segment et le segment et la paroi du cylindre. Il est important d'avoir suffisamment d'huile pour pouvoir être ce joint. "

Ce qui a également aidé la relation entre le pétrole et l'anneau, c'est la taille des anneaux aujourd'hui. En passant à un jeu de segments de 1 mm, 1 mm, 2 mm, cela a également permis à la conception du piston de changer.

"Dans de nombreux cas, cela a permis une rainure de bague d'huile ininterrompue", explique Joe Maylish de Mahle. "Ce changement a permis à la conception d'utiliser une bague plus flexible et d'améliorer la puissance et le couple car les jeux de bagues de 1 mm, 1 mm et 2 mm sont plus flexibles et peuvent adhérer aux incohérences qui peuvent survenir dans la paroi du cylindre."

Joe dit qu'il est utile de considérer le piston et les segments comme une unité qui agit comme une pompe. Si cette pompe peut atteindre une étanchéité optimale et constante, cela se traduira par des performances optimales. Cela a été réalisé en optant pour une conception d'anneau qui offre également moins de contact potentiel avec le cylindre en raison de moins de matériau utilisé.

Une autre chose dont Lake Speed ​​Jr. a pris note au fil des ans, c'est que le carburant est l'ennemi de votre pétrole. L'une des exigences de l'huile moteur est d'essayer de faire face au fait qu'il y a un coup de combustion et une dilution du carburant se produisant dans l'huile.

"Quand je regarde des échantillons d'huile, ceux qui sont le plus usés sont ceux qui contiennent le plus de carburant neuf fois sur 10", déclare Speed. "La seule fois où vous voyez une usure élevée sans niveaux élevés de carburant, c'est lorsqu'il y a un problème de composant, ce qui est assez rare. La plupart du temps, c'est le carburant qui tue l'huile."

Le carburant a une viscosité inférieure à celle de l'huile. La caractéristique la plus importante de tout lubrifiant est la viscosité. C'est votre principal mode de protection. Lorsque vous avez une dilution élevée du carburant, vous diminuez la viscosité et réduisez les caractéristiques de lubrification de l'huile. Cela revient aux problèmes de segments de piston.

"Les bagues d'aujourd'hui sont en acier, car l'acier est un meilleur matériau que la fonte", dit-il. "Il peut supporter plus de chaleur. Il est plus malléable. Les gens se font une idée fausse qu'un segment doit être solide et très rigide. Ce n'est pas un composant structurel du piston. L'axe de poignet est - c'est l'épine dorsale du piston et doit être solide et rigide. Le segment est un joint. Vous ne mettriez pas un joint en fonte entre le bloc et la culasse pour le sceller. ."

En ayant un segment en acier, parce qu'il a plus de force élastique, il peut bouger, il est plus ductile, il peut mieux gérer le travail d'un segment de piston que la fonte. La mise en garde est que lorsque vous utilisez des anneaux en acier, vous n'avez pas la porosité de la fonte.

"Cette porosité lui permet de retenir le pétrole, ce qui nous ramène aux quatre R - le bon pétrole, le bon endroit, le bon moment et la bonne quantité", dit-il. "Cette porosité des anneaux de la vieille école retenait l'huile, donc vous auriez l'huile non seulement pour le joint, mais aussi pour lubrifier l'anneau. Cela a fait en sorte que la finition de la paroi du cylindre et de la finition n'avait pas besoin d'être aussi exacte, donc les gars auraient des alésages vraiment rugueux.

"Avec les anneaux chromés, parce que le chrome était dur, il avait besoin de cette surface rugueuse pour l'enfoncer car il y a des irrégularités d'un chrome plaqué. Qu'avez-vous fait pour s'adapter à cela ? Vous aviez une finition d'alésage très rugueuse pour abraser ce chrome, afin qu'il puisse s'user. C'est pourquoi les moteurs à anneaux chromés ont mis une éternité à se roder. "

Pour en revenir à toute l'idée de la bonne huile, du bon endroit, du bon moment et de la bonne quantité, ces anneaux de la vieille école avaient cette porosité pour faire une partie du travail pour vous. La finition de surface pourrait être mauvaise car elle pardonne. Avec les bagues en acier d'aujourd'hui, qui sont d'un meilleur matériau et qui sont nitrurées au gaz ou revêtues de PVD, il n'y a pas de rétention d'huile. Maintenant, votre rétention d'huile doit être dans l'alésage, donc maintenant la finition de surface de l'alésage est cruciale.

"Vous devez entrer dans les chiffres et les termes tels que Ra, Rpk, Rvk, Rk - vous feriez mieux de vous habituer à ces termes car vous devez les connaître", explique Speed. "Ra, comme la plupart des gens le savent, est votre moyenne de rugosité. Le problème est qu'un pic et une vallée en termes de Ra sont exactement la même chose, sauf que l'un fait mal de s'asseoir et que l'autre est OK. Ra seul ne suffit pas.

"Pour rendre les choses plus complexes, dans le monde d'aujourd'hui, nous avons également de nombreux matériaux différents pour les alésages. Auparavant, tout le monde avait de la fonte grise. Aujourd'hui, vous avez de la fonte grise, de la fonte à graphite compacté (CGI), de l'aluminium, de l'Alusil, etc. .

"C'est probablement la leçon que j'ai le plus apprise au cours des 12 derniers mois, c'est de voir différentes personnes avoir des succès et des échecs différents avec les mêmes produits et de ne pas comprendre ce qui manquait - c'était la finition de surface. C'est la différence, et la raison pour laquelle la finition de surface n'était pas cohérente est le fait que le matériau du bloc, le matériau de l'alésage lui-même, varie. Il y a beaucoup de variance, même dans les manchons durcis, d'un fabricant à l'autre. "

Les constructeurs de moteurs doivent faire face à ces variables, d'un bloc en fonte grise à un bloc à haute teneur en nickel à un bloc tout en aluminium coulé avec des manchons par rapport à un bloc en billette avec des manchons. Vous devez également tenir compte de la taille de ces manches. Combien as-tu retiré des manches ? Sont-ils très minces ? Sont-ils très épais ? Tout cela entraîne des différences non seulement dans les irrégularités de finition de surface, mais également dans la distorsion de l'alésage.

"Ce sont les défis que nous voyons qui le rendent amusant", déclare Speed. "Ce qui est génial avec un moteur, c'est qu'un moteur est une chose toujours complexe. Aucun d'entre eux n'est identique. L'environnement dans lequel ils fonctionnent est complètement différent, donc il n'y a pas de réponse magique. Nous souhaitons tous pouvoir simplement consulter le livre de Smokey ou le livre de Grumpy et simplement tourner à la page 15 et il y a la réponse, allez-y. J'aurais aimé que ce soit aussi simple, mais ce n'est pas le cas. C'est ce qui le rend amusant. "

Ces différents matériaux ont également conduit les fabricants de pistons à augmenter l'utilisation de revêtements sur les jupes et les têtes de piston car ils sont efficaces pour minimiser l'usure des composants.

"La majorité des ensembles de pistons que nous proposons ont GRAFAL sur les jupes, ce qui réduit la friction et agit comme une propriété d'amortissement lorsque le piston et le cylindre entrent en contact", explique Maylish. "Le revêtement de phosphate profite en fait aux alésages des goupilles et aux rainures des segments jusqu'à ce que le système d'huile du moteur atteigne la pression de fonctionnement. L'avantage est qu'il aide à prévenir le grippage et le microsoudage. Nous vivons à une époque où les performances sont poussées et cela entraîne de nouveaux concepts, conceptions et façons de protéger le piston. "

En ce qui concerne les segments de piston fabriqués par Total Seal, ils le font pour de nombreuses applications différentes, car il n'y a pas de solution unique.

"Nous avons une armée ou un arsenal de technologies", déclare Speed. "Il n'y a pas un matériau, pas un revêtement, pas une conception. Ce qui est idéal pour un moteur turbo diesel sera différent de ce qui est idéal pour votre moteur de kart Honda Clone. Nous commençons par l'application, puis laissons l'application dicter le matériau, le revêtement et la conception. Tout est question d'efficacité, et lorsque vous avez besoin d'efficacité, c'est là que nous pouvons vous aider. "

Lorsqu'il s'agit de maximiser l'efficacité, il est essentiel de comprendre la friction, l'usure et la lubrification. En fait, 40% du frottement dans un moteur est le frottement du segment de piston contre la paroi du cylindre. Si vous essayez d'améliorer l'efficacité d'un moteur, la première chose que vous devriez regarder est votre ensemble de segments de piston.

"C'est pourquoi nous sommes passés de 5/64e anneaux dans les moteurs de production à des anneaux de 2,8 mm dans les moteurs de production aujourd'hui en raison de cette efficacité", explique Speed.

Bien qu'aucun style de segment de piston ne convienne parfaitement à toutes les applications de moteur, Lake admet qu'il y a beaucoup de promesses dans la combinaison de technologies vues dans l'anneau à orifice de gaz à finition diamantée.

"La finition diamant rend la bague plus lisse", dit-il. "Bien que vous ayez besoin d'avoir cette rugosité sur la paroi du cylindre pour retenir l'huile, vous ne voulez pas de rugosité sur la bague, car si vous essayez de sceller deux choses ensemble, il va y avoir du souffle. Le souffle signifie moins d'efficacité et plus de contamination par l'huile - deux mauvaises choses. Un anneau de production standard aura probablement un Ra quelque part dans la plage 13-14. sceller simplement en ayant une finition plus lisse."

Les anneaux dans l'environnement d'aujourd'hui ne scellent pas la tension statique. Autrefois, lorsque vous aviez d'énormes anneaux et une faible compression, cette tension de l'anneau était suffisante pour faire le joint. Dans un moteur à compression 17: 1 qui génère plus de 2 500 psi de pression de cylindre, vous ne pouvez pas sceller la tension.

"Ce qui le fait, c'est la pression du gaz derrière l'anneau, c'est pourquoi des gars comme Grumpy Jenkins mettaient des orifices de gaz dans les pistons pour donner au gaz un chemin plus court pour se rendre derrière l'anneau pour utiliser dynamiquement l'anneau", dit-il. "En mettant l'orifice de gaz dans l'anneau au lieu du piston, vous n'avez plus besoin de percer un trou dans le piston et vous récupérez ce bien immobilier. Maintenant, je peux avoir un orifice de gaz près de la poche de décharge de la soupape et je n'ai pas à m'inquiéter du fait que cet orifice soit trop près de la poche. Je peux avoir un nombre d'orifices uniformément espacés dans l'anneau et maintenant cette poche de soupape peut être plus profonde pour plus de levée de soupape ou quoi que ce soit que je doive faire.

"De plus, parce que les additifs détergents dans l'huile moteur sont efficaces sur l'acier et qu'ils ne sont pas aussi efficaces sur l'aluminium, je peux garder ce segment de piston propre plus longtemps afin que l'orifice de gaz ne se salisse pas et ne perde pas son efficacité avec le temps. Et, parce que je les ai espacés uniformément, je n'ai pas besoin d'autant de volume d'orifice. et le porter moins."

Selon Lake, les constructeurs de moteurs peuvent appliquer les avantages du portage de gaz à une gamme de moteurs plus large qu'auparavant. Ces bagues offrent une excellente étanchéité, ce qui signifie plus d'efficacité et prolonge la durée de vie du moteur. C'est la technologie des segments de piston qui a l'application la plus large.BE