Remplacement des segments

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce cours, l’élève sera capable de : - expliquer le rôle des segments dans l’étanchéité d’un moteur à combustion interne ; - identifier les différents types de segments (de compression, racleur, d’huile) et leurs emplacements sur le piston ; - réaliser le tierçage (répartition équidistante) des segments autour du piston selon les normes constructeur ; - vérifier l’écart entre les extrémités des segments et le cylindre à l’aide d’un jeu de cales ; - appliquer les consignes de sécurité et d’hygiène lors du démontage, du contrôle et du remontage des segments. **Prérequis** : connaissances de base sur le fonctionnement d’un moteur à quatre temps, notions de métrologie (utilisation du pied à coulisse, du micromètre et du jeu de cales), lecture d’un schéma de piston et de cylindre, règles de sécurité en atelier (port des EPI, verrouillage‑étiquetage). --- ### Introduction contextualisée Dans les moteurs thermiques utilisés au Cameroun (groupe électrogène, motoculture, véhicules légers), l’étanchéité entre le piston et le cylindre est assurée par les segments. Un mauvais positionnement ou un usure excessive des segments entraîne perte de compression, augmentation de la consommation d’huile et risque de casse mécanique. Le tierçage des segments consiste à répartir les ouvertures (fentes) des trois segments autour du piston de façon à ce qu’elles ne soient jamais alignées, afin d’éviter les fuites de gaz et d’huile. Cette opération, réalisée lors du remontage ou du remplacement des segments, est une compétence essentielle pour le technicien de maintenance. --- ## I. Tierçage des segments ### A. Notions fondamentales > **Segment** : anneau métallique fendu, placé dans une rainure du piston, assurant l’étanchéité de la chambre de combustion et le contrôle de l’huile. > **Tierçage** : répartition angulaire de 120 ° entre les fentes des trois segments (compression supérieure, compression inférieure, racleur d’huile) afin d’éviter leur alignement. > **Jeu axial** : espace entre les extrémités d’un segment et la paroi du cylindre, mesuré avec un jeu de cales ; doit respecter les valeurs constructeur (généralement 0,02 – 0,05 mm). ### B. Types de segments et leurs fonctions | Type de segment | Position sur le piston | Fonction principale | |-----------------|------------------------|---------------------| | Segment de compression supérieur | Rainure supérieure | Étanchéité de la chambre de combustion, transmission de la pression au piston | | Segment de compression inférieur | Rainure intermédiaire | Renforce l’étanchéité, limite le passage des gaz de combustion | | Segment racleur d’huile (ou segment d’huile) | Rainure inférieure | Raclage de l’excès d’huile sur la paroi du cylindre, retour vers le carter | ### C. Procédure de tierçage (pas à pas) 1. **Préparation** - Porter les EPI (lunettes de protection, gants anti‑coupure, chaussures de sécurité). - Nettoyer le piston et les rainures avec un dégraissant et un chiffon non pelucheux. - Vérifier l’état des rainures (absence de bavures, d’usure excessive). 2. **Mesure du jeu axial** - Insérer un segment dans sa rainure sans le forcer. - À l’aide d’un jeu de cales, mesurer l’écart entre les extrémités du segment et la paroi du cylindre. - Noter la valeur ; si elle dépasse la tolérance constructeur, remplacer le segment. 3. **Positionnement initial** - Placer le segment de compression supérieur dans sa rainure, la fente orientée vers le haut (position 12 h). - Effectuer un repère sur le piston (marquage à la craie ou pointeau) pour retenir cette orientation. 4. **Tierçage des deux autres segments** - Faire tourner le piston de 120 ° dans le sens des aiguilles d’une montre et installer le segment de compression inférieur dans sa rainure, fente maintenant à 4 h. - Tourner à nouveau de 120 ° (soit 240 ° du départ) et placer le segment racleur d’huile, fente à 8 h. - Vérifier visuellement que les trois fentes forment un triangle équilatéral autour du piston. 5. **Contrôle final** - Faire tourner le piston lentement à la main ; aucune fente ne doit se retrouver alignée avec une autre. - Re‑mesurer le jeu axial de chaque segment pour s’assurer qu’il reste dans les limites après le tierçage. - Appliquer une fine couche d’huile moteur sur les segments avant le remontage dans le cylindre. > **Règle de sécurité** : Lors du maniement des segments, éviter toute force excessive qui pourrait les déformer ou provoquer des éclats métalliques. Utiliser uniquement des outils en laiton ou en plastique pour les ajuster. ### D. Exemple chiffré de vérification du jeu axial Supposons un moteur de motoculture dont le constructeur prescrit un jeu axial de 0,03 mm ± 0,01 mm pour chaque segment. - On introduit un jeu de cales de 0,02 mm ; le segment ne passe pas → jeu trop faible. - On ajoute une cale de 0,01 mm (total 0,03 mm) ; le segment glisse avec une légère résistance → jeu conforme. - On essaie avec 0,05 mm ; le segment joue librement → jeu excessif, segment à remplacer. Ainsi, le jeu axial mesuré doit être compris entre 0,02 mm et 0,04 mm pour être accepté. ### E. Normes et références camerounaises - Arrêté n° 001/MINESEC du 12 janvier 2022 relatif aux référentiels de compétences en maintenance des moteurs thermiques. - Guide technique « Maintenance des moteurs à combustion interne » – IGE, édition 2021, chap. 4.3 (tierçage des segments). --- ## Synthèse du chapitre - Les segments assurent l’étanchéité et le contrôle d’huile dans le cylindre. - Le tierçage consiste à espacer les fentes des trois segments de 120 ° afin d’éviter toute alignement. - Procédure : nettoyage, mesure du jeu axial, positionnement du segment supérieur, rotation de 120 ° pour chaque segment suivant, contrôle visuel et métrologique. - Jeu axial acceptable : généralement 0,02 – 0,05 mm (selon constructeur). - Sécurité : port des EPI, utilisation d’outils non métalliques, vérification de l’état des rainures avant remontage. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | Segment | Anneau métallique fendu placé dans une rainure du piston pour assurer l’étanchéité ou le raclage d’huile. | | Tierçage | Répartition angulaire de 120 ° entre les fentes des trois segments du piston. | | Jeu axial | Espace entre les extrémités d’un segment et la paroi du cylindre, mesuré avec un jeu de cales. | | Segment de compression | Segment situé dans les rainures supérieures, chargé d’étanchéité de la chambre de combustion. | | Segment racleur d’huile | Segment inférieur qui racle l’excès d’huile sur la paroi du cylindre. | | Rainure | Canal usiné dans le piston destiné à recevoir un segment. | | Jeu de cales | Ensemble de lames d’épaisseur connue utilisé pour mesurer des écarts très faibles. | | EPI | Équipements de Protection Individuelle (lunettes, gants, chaussures de sécurité). | | Alignement des fentes | Situation où deux ou plusieurs fentes de segments se trouvent sur la même ligne génératrice du cylindre, à éviter. | | Tolérance constructeur | Intervalle de valeurs accepté par le fabricant pour un paramètre (jeu axial, usure, etc.). | --- ## Exercices d'application corrigés **Exercice 1** Un piston de moteur de camionnette présente trois segments neufs. Après mesure, le jeu axial du segment de compression supérieur est de 0,06 mm, celui du segment inférieur de 0,03 mm et celui du racleur d’huile de 0,02 mm. Le constructeur prescrit un jeu axial de 0,03 mm ± 0,01 mm pour tous les segments. *Que faut‑il faire ?* **Corrigé** - Segment supérieur : jeu trop élevé (0,06 mm > 0,04 mm) → remplacer ce segment. - Segment inférieur : jeu dans la tolérance (0,03 mm) → conserver. - Segment racleur d’huile : jeu légèrement bas mais encore acceptable (0,02 mm ≥ 0,02 mm) → conserver, surveiller à l’usage. Après remplacement du segment supérieur, répéter la mesure et procéder au tierçage comme décrit. **Exercice 2** Lors du remontage d’un moteur de motoculture, le technicien place les trois segments avec leurs fentes toutes orientées vers le même côté (position 12 h). Après démarrage, le moteur présente une perte de puissance et une consommation d’huile anormale. *Expliquer la cause et proposer la correction.* **Corrigé** L’alignement des fentes crée une voie de fuite directe pour les gaz de combustion et l’huile, d’où perte de compression et consommation d’huile accrue. Correction : démonter le piston, repositionner les segments en appliquant le tierçage (120 ° d’écart entre chaque fente), vérifier le jeu axial, puis remonter le moteur. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de sécurité / bonne pratique | |------------------|-------------|------------------------------------| | Forcer un segment dans une rainure trop étroite | Déformation ou fissure du segment, risque de casse moteur | Vérifier l’état de la rainure ; utiliser un outil d’ajustement en laiton si nécessaire ; ne jamais frapper le segment avec un marteau métallique. | | Négliger le nettoyage des rainures avant remontage | Accumulation de dépôts pouvant empêcher le bon siège du segment → fuites | Nettoyer soigneusement avec dégraissant et chiffon non pelucheux ; inspecter visuellement chaque rainure. | | Aligner les fentes des trois segments | Fuites de gaz et d’huile, perte de compression, surconsommation | Appliquer systématiquement le tierçage (120 °) ; utiliser un repère sur le piston pour contrôler l’orientation. | | Utiliser un jeu de cales hors tolérance pour mesurer le jeu axial | Lecture erronée pouvant conduire à un montage avec jeu inadéquat | Vérifier l’étalonnage du jeu de cales avant usage ; respecter les plages de tolérance constructeur. | | Omettre le port des lunettes de protection lors de la manipulation des segments | Risque de projection de particules métalliques dans les yeux | Porter systématiquement des lunettes de protection anti‑impact lors de tout travail sur les segments. | | Monter le piston sans vérifier l’orientation du segment de compression supérieur | Risque de montage à l’envers, entraînant un mauvais fonctionnement | Marquer le piston avant démontage ; respecter la orientation initiale ou suivre le schéma de montage du constructeur. | --- *Fin du cours.*