Cahier technique

L'huile et les Moteurs

"L'huile c'est l'huile", voilà une expres-sion désabusée entendue bien sou-vent. La qualité de l'huile était alorsrarement mise en cause . La situationest devenue toute autre ces dernièresannées. A la suite des importantschangements techniques qu'a connu laconstruction des moteurs et des modifi-cations survenues dans les modesd'utilisation des véhicules, l'importancedes huiles de graissage a nettementaugmenté. Ces raisons se combinentd'ailleurs mutuellement et conduisent àmodifier les spécifications d'un jour àl'autre . Ce qui hier encore était accep-table apparaît rapidement comme peusatisfaisant . La qualité des lubrifiantsest devenue en très peu de tempsd'une importance capitale .

Castrol a toujours milité pour fournirplus d'informations sur les huiles au-près des utilisateurs et des profession-nels de la réparation . La compréhen-sion des problèmes de graissage faittoujours mieux prendre conscience desdifférences de qualité et permet debien choisir le produit . Ce n'est que parun choix rigoureux que l'on peut mieuxprévenir les problèmes . Cet ouvrage sepropose d'améliorer les connaissancessur la technique de graissage dumoteur. Ce n'est pas pour rien queCastrol a organisé autant de cours surles huiles .

Les nombreuses notes de grandevaleur décrivant les situations pratiquesvécues par les concessionnaires ontfinalement conduit à la réalisation decet ouvrage . Nous profitons de ce rap-pel pour adresser nos plus vifs remer-ciements à tous ceux qui ont apportéune contribution à cet ouvrage, maisplus particulièrement à Monsieur P . N .Klaver sans qui cette publication n'au-rait jamais vu le jour .

A la suite des nouveaux développe-ments dans le domaine des huilesdans les deux ans qui ont suivi la publi-cation de la première édition de cetouvrage, il s'est révélé utile de procé-der à la révision de quelques pointsimportants, Les nouvelles spécifica-tions sur les huiles sont exposées danscette dernière édition qui prend la placede la précédente et qui devrait avoirencore plus de succès que la précé-dente .

Castrol considère qu'avec cet ouvrageune nouvelle étape est franchie sur lavoie d'une meilleure connaissance desproblèmes que posent les huiles . Enconclusion, nous rappelons le slogande Castrol : "la bonne huile est celle quise fait oublier" .

1

Sommaire

1 . Avant-propos 3

2. Structure des moteurs modernes 4

2.1 La technique multisoupape2.2 Les moteurs multicylindriques 62.3 La suralimentation 82.4 détails de structure 122.5 Les moteurs Diesel 16

3. La lubrification 19

3.1 La consommation de carburant à la baisseet les puissances à la hausse 19

3.2 De plus en plus compliqué 193.3 L'huile est à considérer comme

un composant essentiel du moteur 203.4 Le circuit d'huile 20

4. Le cahier des charges de l'huile 24

4.1 Les spécifications de l'huile 244.2 Les spécialistes de l'huile 244.3 Le graissage 244.4 Refroidir 284.5 Les autres fonctions

de l'huile de graissage 294.6 Les exigences de qualité 304.7 Vaut-il mieux traiter les problèmes

quand ils se présententou s'efforcer de les précéder ? 33

4.8 Les constructeurs automobiles 33

5. Le développementd'une nouvelle technique des huiles 34

5.1 Les raisons 345.2 Les liaisons de coopération 345.3 L'huile "amie" des catalyseurs 35

6 Les problèmes pratiques 39

6.1 Influences extérieures 396.2 Les facteurs techniques 396.3 Les vrais raisons

des dégradations du moteur 416.4 Les raisons de l'usure

du train de distribution 426.5 Consommation d'huile 436.6 La boue noire 446.7 Les vidanges d'huile 456.8 Les additifs de l'huile 45

7. Recommandations 46

7.1 Recommandations générales 467.2 Arguments pour s'écarter

du livret d'entretien 467.3 Utilisez une huile moteur

de qualité supérieure 46

8. Rôle des sigles 48

Le mot de la fin 48

Illustration de la couvertureNouveau moteur V-12 BMW

1 Avant-proposCe document a en particulier pour objet de bienfaire apparaître qu'une huile de première qualitéest nécessaire pour résoudre les problèmestechniques de graissage et pour empêcherl'encrassement des moteurs. On va parlerd'abord des problèmes qui se posent et on don-nera ensuite des conseils qui se veulent avanttout clairs et pratiques .Il existe beaucoup de raisons qui exigent quel'on utilise des huiles spéciales pour faire faceau développement technique des moteurs etdes systèmes de transmission . On exposeraces raisons de façon détaillée dans le texte dece document.Pour ceux qui connaissent peu de choses surles huiles, le sujet ne doit cependant pasparaître trop ardu afin de permettre de prendrel'affaire à ses débuts . En outre, on ne s'étendrapas trop sur les lubrifiants eux-mêmes, car ilexiste suffisamment d'articles publiés sur lesujet pour que ceux qui veulent en savoir pluspuissent aisément s'instruire .Il faut d'abord faire une liste des concepts afinque vous n'en veniez pas, au premier termeétranger, à ne plus pouvoir suivre l'histoire . Enoutre, une telle liste permet également de serafraîchir la mémoire .En utilisant une huile de première qualité, nonseulement on prévient bien des problèmes,mais on obtient d'autres avantages : une plusgrande durée de vie, de plus grands intervallesentre les vidanges moteur, une plus faibleconsommation d'huile et de carburant . Afin defaire comprendre la nécessité d'utiliser les nou-velles technologies en matière d'huile, on parle-ra tout d'abord des développements tech-niques . Les huiles doivent assurer leur serviceen permanence dans des moteurs et des boitesde vitesse qui ne sont pas seulement utilisés enrégime continu, mais qui doivent fonctionnerégalement dans des conditions d'emploi trèsfluctuantes .Même si vous pensez que ces problèmes neconcernent que les moteurs de tourisme et nonpas ceux des véhicules industriels, sachez qu'ils'agit cependant de la même histoire . On parle-ra parfois des motocycles car il arrive qu'ilssoient en avance pour certains développementstechniques.

Avant-propos 3

4

2.1 LA TECHNIQUE MULTISOUPAPE

Per Gillbrand, directeur du développementmoteur de Saab, a dit : "Le passage de la culas-se à deux soupapes à la culasse à quatre sou-papes par cylindre est comparable au passagedu moteur à soupapes latérales à celui à sou-papes en tête". Actuellement, presque tous lesconstructeurs fabriquent un moteur à quatresoupapes par cylindre mais certains ne fabri-quent plus d'autres types de moteur . La raisonprincipale de ce développement si rapide résidedans le fait que le moteur à quatre soupapespar cylindre peut développer une plus grandepuissance et un plus grand couple que le mo-teur à deux soupapes par cylindre .Un autre avantage important réside dans le faitque les chambres de combustion de ces mo-teurs à quatre soupapes par cylindre présententune forme plus favorable . En effet, la bougie estplacée au centre, ce qui augmente la vitesse decombustion et permet en conséquence d'aug-menter le rapport de compression et de réduirela consommation de carburant .En ce qui concerne la technique de graissage,les moteurs à arbre(s) à cames en tête ont deplus grandes exigences que les moteurs àarbres à cames dans le carter-cylindres . Il fauttoujours plus de temps pour que l'huile atteignetoutes les pièces à lubrifier . Un arbre à cameslogé dans le bloc-cylindres est lubrifié presquedirectement par l'huile car les canalisationsd'huile sont beaucoup plus courtes et le graissa-ge par projections s'établit rapidement .

2 .1 .1 L'ouverture et la fermeturerapide des soupapes

Afin d'éliminer les gaz d'échappement nocifs(chargés en CO), les constructeurs de moteursveillent à ce que les soupapes d'admission etd'échappement s'ouvrent et se ferment rapide-ment et à ce que le croisement de l'ouverturedes soupapes soit le plus faible possible . Lessoupapes des moteurs à quatre ou cinq sou-papes par cylindre sont plus petites et donc pluslégères et il est plus facile de les mettre enmouvement que les soupapes plus lourdes desmoteurs à deux ou trois soupapes par cylindre .Les contraintes mécaniques du train de distribu-tion restent cependant élevées . A haut régimedu moteur, la pression spécifique sur les camespeut même être augmentée car la charge tend àaugmenter comme le carré de la vitesse derotation du moteur .

2.1 .2 L'étanchéité des guidesde soupapes

Les guides de soupapes posent un autre problè-me de graissage . Les joints des soupapes peu-vent durcir par l'action de certains additifs conte-nus dans l'huile de graissage, et ensuite, lorsd'une utilisation en frein moteur, de l'huile estaspirée dans le cylindre à travers le jeu entre latige et le guide de soupape . Ceci n'augmente passeulement la consommation d'huile mais consti-tue une véritable pollution de l'environnement par

Les problèmes des moteurs modernes

2 Structures des moteurs modernesl'huile, et risque de former sur les tiges des sou-papes d'échappement des dépôts qui peuventbloquer le déplacement des tiges de soupapes,ce qui conduit bien évidemment à des brûlagesou à des ruptures des soupapes d'échap pernent età la mise hors service du moteur.

2 .1 3 La course à la puissanceOn recherche d'abord à augmenter la puissancedu moteur . D'un moteur de deux litres de cylin-drée à quatre soupapes par cylindre, on "tire"

Chez Alla Roméo on ne se contente pas de la culasse à quatre soupapes par cylindre. Le moteur à deuxsoupapes et à deux bougies par cylindre peut fournir un couple très élevé à bas régime gràce à des mem-branes à l'admission. Une culasse à trois soupapes par cylindre présente une section d'admission plusimportante que celle de la culasse à deux soupapes mais on prévoit encore deux bougies pour obtenir unebonne combustion. Le pionnier pour ce type de culasse est Howw qui fabrique encore quelques moteursde cyclomoteurs de ce genre. La culasse ALFA RowEo à quatre soupapes par cylindre est de structure clas-sique avec une bougie au centre.

ainsi 110 kw et même 150 kw avec un "turbo" .Lorsque l'on utilise vraiment cette puissance,c'est-à-dire à vitesse élevée ou en montagne, latempérature de l'huile atteint des valeurs vrai-ment élevées . En effet, l'huile n'est pas utiliséeseulement pour lubrifier mais aussi pour refroi-dir certaines parties du moteur . Si l'on songeque la contenance du carter moteur est restéesensiblement la même au cours de ces der-nières années alors que la puissance du moteura augmenté d'au moins 40%, on comprend

De nombreux constructeur fabriquent encore des moteurs à deux soupapes par cylindre, on voit ici lemoteur de la Mercedes 190-E. Bien que le montage en V des soupapes permette de disposer d'une sec-tion avantageuse pour les soupapes et d'un emplacement favorable pour la bougie, les moteurs à quatresoupapes par cylindre sont encore plus avantageux de ce point de vue, notamment l'actuel 2,5116 sou-papes. Les repères chiffrés qui figurent ici, ne sont pas à prendre en considération.

pourquoi les températures d'huiles ont tendance tallent pas de radiateur d'huile onéreux, car ilà grimper ! De nombreux constructeurs consi- s'agit d'un radiateur sous-pression . Le plus sou-dèrent que la puissance maximale ne sera utili- vent, on se contente d'installer un échangeur desée que pendant de courtes périodes, et n'ins-

chaleur eau-huile dans le filtre à huile .

La culasse à trois soupapes par cylindre de Toyota vise à obtenir une forte turbulence dans le mélange . Lapetite soupape d'admission s'ouvre avant et se ferme après la grande soupape d'admission .

Les problèmes des moteurs modernes

Avec cette culasse expérimentale à trois soupapespar cylindre, Renault suit le chemin entre-tempsabandonné par Honda . Les deux soupapesd'admission permettent d'admettre la même quan-tité de mélange qu'une culasse à quatre soupapespar cylindre. La soupape d'échappement uniquede grande section est mieux à môme de traiter lesgaz d'échappement d'un moteur classique car ellelaisse de l'espace pour loger la bougie .

5

Grâce à l'échangeur eau-huile logé dans le filtre àhuile, cette dernière est réchauffée par l'eau derefroidissement après un démarrage à froid et estrefroidie dès que la température de l'huile devientsupérieure à celle du liquide de refroidissement.

Opel est venu sur le marché avec l'un des pluspuissant moteur à quatre soupapes par cylindre .Remarquez les tiges de soupapes étroites et les

Honda a abandonné en 1988 la culasse à trois soupapes par cylindre et a mis sur le marché une version longs poussoirs de 50 mm de haut . Opel utiliseadaptée de la culasse de la Triumph Dolomite. Un arbre à cames en tête actionne les seize soupapes tan- complètement l'avantage des culasses à quatredis que la bougie logée entre les culbuteurs d'admission fait saillie au centre de la chambre de combustion . soupapes par cylindre pour obtenir aussi bien unHonda utilise des godets profonds (pour le graissage à cuillère) sous les cames de l'arbre à cames pour couple élevé à bas régime qu'une puissance maxi-assurer la lubrification immédiate dès que le moteur tourne.

male .

6

2.1 .4 Les problèmes de graissageCelui qui élabore des huiles voit sans arrêtapparaître des problèmes nouveaux à résoudre .Afin d'assurer la lubrification immédiatementaprès le démarrage, l'huile doit présenter unefaible viscosité et même, en cas de froid extrê-me, elle doit rester 'fluide" comme dit le profa-ne. Si l'on utilise des poussoirs de soupapehydrauliques - ce qui simplifie l'entretien - l'huiledoit toujours présenter un fort pouvoir nettoyantou détergent, doit éviter le moussage et assurerune protection contre la corrosion .Un autre problème auquel on doit faire face, estcelui de la charge élevée des paliers dans lesmoteurs en V. Les bielles "tirent" sur le manetonselon des angles différents . Ceci signifie quel'huile de graissage doit avoir une viscosité éle-vée à haute température et doit donc être épais-se, ce qui ne va pas de soi . Il s'agit ici descharges sur la tête de bielle, c'est-à-dire, pour leprofane, la "grosse tête" de la bielle montée surle vilebrequin .

2 .1 .5 L'avenirLe développement de la technique muftisoupa-pe se poursuit. Toyota a même réalisé un mo-teur à mélange pauvre à quatre soupapes parcylindre . On combine ainsi les qualités de faibleconsommation du moteur à mélange pauvreavec la technique multisoupape qui assure despuissances élevées .Il y a également en cours de fabrication desmoteurs à cinq soupapes par cylindre (Yamahaet Mitsubishi) .

i

Audi a construit une culasse à cinq soupapes parcylindre et l'a utilisée pour une tentative de recordvictorieuse . La solution à trois soupapesd'admission et à deux soupapes d'échappement aégalement été considérée comme la plus favorablepar Yamaha. Des moteurs prototypes ont mêmeété équipés de sept soupapes par cylindre mais,avec deux bougies, ils se sont révélés présenterune structure vraiment trop compliquée .Le premier moteur de formule 1 de Yamaha n'apas été un succès.

Structure des moteurs modernes

Afin de pouvoir courir dans la classe des 500 cmj avec un moteur à quatre temps, les ingénieurs de ladivision motocycles de Honda ont du particulièrement innover . En effet, le nombre maximum de cylindresautorisés est de quatre et il faudrait disposer d'au moins huit cylindres pour développer la puissancemaximale. Des pistons ovales ont paru constituer la solution du problème et c'est ainsi qu'est apparu ce V4très remarquable avec des pistons ovales à huit soupapes par cylindre.

Maserati construit depuis des années un moteurV6 à deux turbos, le Biturbo . Ces moteurs ont troissoupapes par cylindre avec une disposition trèsparticulière de l'entraînement.Afin de participer à la course à la puissance,Maserati a construit des culasses à six soupapespar cylindre, solution qui avait été envisagéeautrefois pour des moteurs Diesel.Ces solutions n'ont cependant pas encore atteintle stade de la production en série

D'autres constructeur s'intéressent également àde telles structures (Audi) et ont même construitdes moteurs à six soupapes par cylindre(Maserati) . Le bloc moteur développé parHonda pour un motocycle est tout à fait particu-lier en ce sens qu'il comporte des pistonsovales à huit soupapes par cylindre .

2 .2 LES MOTEURSMULTICYLINDRIQUES

Ce n'est pas seulement le nombre de soupapespar cylindre qui augmente, le nombre de moteurà plus de quatre cylindres augmente également .Jusqu'aux environs de 1983, le mode de réali-sation standard était le moteur à quatre cylin-dres, à deux soupapes par cylindres et le plussouvent avec un arbre à cames en tête .Le moteur à quatre cylindres reste une sourcede puissance intéressante . Grâce à sa compa-cité, il se loge facilement en position transversa-le dans les tractions avant modernes . Cepen-dant, son manque de souplesse à bas régime etles vibrations qu'il engendre à haut régimeconduisent de nombreux constructeurs à déve-lopper des six cylindres . Certains, tels queMercedes et Audi, choisissent une solutionintermédiaire en construisant des cinq cylindres .

Le moteur à trois cylindres de Daihatsu est dével-oppé à partir du principe selon lequel la capacitépar cylindre ne doit pas être trop faible. Grâce àune culasse à quatre soupapes par cylindre et àun turbo, on obtient une puissance très élevée àpartir de ce moteur .

Mazda a développé pour les rallyes et pour laroute un moteur à quatre cylindres et à quatresoupapes par cylindre avec turbo . Depuis que cemoteur est construit, presque tous les cons-tructeurs ont en fabrication des moteurs avecdeux arbres à cames en tête, des poussoirshydrauliques et quatre soupapes par cylindre, avecet sans suralimentation.

Le moteur Honda de deux litres à cinq cylindresest disposé longitudinalement.Remarquez l'emplacement du différentiel .

Les problèmes des moteurs modernes

Dans la nouvelle BMW à quatre cylindres, la forme de la chambre de combustion est centrée. Grâce audéplacement des soupapes, la bougie bénéficie de l'espace nécessaire pour sa disposition au centre .Dans la M3, BMW utilise une culasse à quatre soupapes par cylindre mais les autres moteurs n'ont, defaçon 'courante', que deux soupapes par cylindre .

Des moteurs à cinq cylindres sont fabriqués parMercedes, Honda et Audi. Grâce à ses succès enrallye, le moteur Audi est devenu célèbre . Commele moteur Audi est monté longitudinalement, un sixcylindres est trop long pour être combiné à unetransmission avant . En utilisant une culasse àquatre soupapes par cylindres, on développe unepuissance suffisante avec un turbo .

7

Le fait que les Italiens sont des constructeurs de talent ressort du plan ci-dessus . Ce moteur de Lancia estdéveloppé pour être utilisé en rallye. Afin de pouvoir raccorder de façon simple un double turbo au systèmed'admission, on a choisi une disposition diamétrale des soupapes . Les soupapes sont ainsi disposées parpaires diagonalement opposées dans la culasse, ce qui constitue une disposition déjà utilisée par BMWdans un moteur de course de Formule 2 .

8

2.2.1 Les "plus de cinq cylindres"Comme les moteurs à six cylindres en ligne nepeuvent pas facilement être montés transversa-lement, on a développé des moteurs V6 . Dèsque ces moteurs ont été considérés comme"courants", on a commencé a développer desmoteurs V8 ; ces moteurs sont, sur le plan de lastructure, tout à fait différents des vieux V8américains, car ceux-ci fonctionnaient avec unarbre à cames en position basse au centre, destiges de poussoirs et des culbuteurs . Certainsdes nouveaux moteurs V8 sont construits com-me pour les anciens moteurs de Formule 1,c'est-à-dire avec deux arbres à cames en têteet quatre soupapes par cylindre . Comme si cesmoteurs n'étaient pas suffisamment compli-qués, on a développé et mis sur le marché, desmoteurs V10 et V12 . Cizeta en Italie a mêmetravaillé sur des moteurs V16 .

2 .2.2 L'avenirLes moteurs polycylindriques peuvent fournirdes puissances très élevées . En version course,le moteur de formule 1 de 3,51 V10 de Renauftdélivre une puissance de plus de 440 kw et cecisans turbo . Le V 12 de Honda délivrait égale-ment une puissance de cet ordre .Les moteurs polycylindriques demandent beau-coup de soin pour l'établissement du circuit del'huile de graissage et également pour l'huile degraissage elle-même .

Un moteur Ferrari se doit d'être exceptionnel, celaest vrai également pour un moteur à huit cylindresqui remplace un douze cylindres. Dans une ver-sion adaptée, ce moteur est utilisé pour entraînerla Lancia Thema, ce qui permet à cette voitured'afficher des performances de très haut niveau.Les huit cylindres en V ont été classiques pendantdes dizaines d'années aux Etats-Unis, mais cemoteur Ferrari est construit de façon tout à fait dif-férente. Chevrolet a maintenant placé un moteurLotus V8 dans la Corvette. Il s'agit d'un moteur quiressemble beaucoup à celui de Ferrari .

Les problèmes des moteurs modernes

2.3 LA SURALIMENTATION

Ces techniques multisoupape et polycylin-driques ainsi que la suralimentation ont déjà étéexploitées. Juste avant la guerre, il y avait déjàdes moteurs à seize cylindres et pas seulementdans le domaine des compétitions . Une marquecomme Bugatti livrait des moteurs à huitcylindres en ligne et des moteurs à trois ouquatre soupapes par cylindre . Un compresseurà entraînement mécanique constituait alors,pour les voitures de prestige, un équipementcourant .Il faut se souvenir qu'aspirer de l'air atmosphé-rique n'est pas aussi simple que cela pour unmoteur. Il est plus facile de comprimer de l'air etde le "souffler" ensuite dans le cylindre. On arri-ve au moteur suralimenté ou moteur turbo .

En fart, la suralimentation, ou remplissage souspression, convient mieux aux moteurs Dieselqu'aux moteurs à essence ou moteurs à alluma-ge commandé . En effet, les moteurs Dieselfonctionnent continuellement à pleine aspirationet on y injecte juste la quantité de carburantnécessaire pour obtenir une puissance détermi-née . Grâce à l'air en excès, ils sont bien refroi-dis intérieurement et fument moins . Les moteursà essence rencontrent des problèmes lorsqueleur taux de compression est trop élevé, en par-ticulier lorsque le mélange air-carburant estchaud . Il se produit alors une combustion incon-trôlée qui est connue sous les termes de clique-tis ou de cognement, et constitue effectivementune détonation . On décrira plus particulièrementce phénomène au chapitre 6.3.8 .

Ce moteur Toyota Camry montre qu'un moteur V6 moderne peut être une copie d'un ancien V6 deFormule 1 . Comme chez tous les autres constructeurs, ce V6 comporte deux blocs à trois cylindres accou-plés à un unique vilebrequin mais ce V6 est si compact qu'il peut être placé en position transversale alorsque ce serait bien difficile de faire la même chose avec un six cylindres en ligne .

Le nouveau six cylindres de BMW .Ce moteur M50 est équipé de poussoirs de sou-pape hydrauliques. On remarquera la chaîned'arbre à cames courte.

Dans son programme de fabrication, Alfa Roméo aun V6 très particulier du fait qu'il n'utilise qu'unarbre à cames en tète par rangée de cylindres,mais avec une disposition spéciale de la distribu-bon . Les cames agissent directement sur les pous-soirs des soupapes d'admission, mais, par contre,elles commandent les soupapes d'échappementpar l'intermédiaire de poussoirs, de tiges de pous-soirs et de culbuteurs .

Structure des moteurs modernes 9

Les moteurs V12 ont quelques chose de magique . Ils sont considérés comme le summum dans le domainede la souplesse quels que soient le régime et la charge. Il n'existe qu'un petit nombre de constructeurs quise soient penchés sur le développement de moteurs aussi compliqués . BMW est l'un d'entre eux. C'estpresque par vocation que des marques renommées telles que Ferrari, Lamborghini et Jaguar construisentdepuis longtemps des V12 .

Le premier, Alfa Roméo a construit un moteur V10 à allumage commandé, alors que cette structure demoteur était déjà courante pour les moteurs Diesel de véhicules industriels . Le moteur développé pour AlfaRoméo peut, bien entendu, être monté sur un modèle de prestige, mais également dans une version pluscivilisée". Les moteurs V10 fournissent, grâce à leur régime plus élevé, une puissance plus importante quecelle d'un V8 de même cylindrée et ils sont plus courts que les V12. Leur bruit d'échappement est trèsproche de celui d'unfcinq cylindres Audi, mais dans une tonalité plus haute .

1 0

2 .3 .1 . Les "turbo"

Depuis 1980, on utilise de façon croissante desturbo pour augmenter la puissance des mo-teurs . En fait, la dénomination des turbo, quiétaient déjà connus pour les moteurs d'avions àpistons utilisés pendant la dernière guerre mon-diale, était "groupe de suralimentation utilisantles gaz d'échappement" . Mais le terme "turbo-compresseur", déjà largement utilisé en aéro-nautique et qui a été abrégé en "turbo", s'esttrouvé chargé d'une telle réputation et est deve-nu un tel symbole de haute technologie à la dis-position du public, qu'on a même vu des fabri-cants d'aspirateurs affubler du terme "turbo"leur dernière génération d'aspirateur !L'idée d'utiliser les gaz d'échappement avait étéproposée par le français Rateau avant la fin dela première guerre mondiale où l'on se préoccu-pait déjà du rétablissement de la puissance desmoteurs d'avion en altitude . En fait, ce n'est quegrâce aux matériaux réfractaires actuels, utili-sés pour les turbines, et aux techniques degraissage particulières qui ont été mises aupoint, que le "turbo" a vraiment trouvé sa placesur les moteurs des véhicules automobiles, quece soient les véhicules industriels à moteurDiesel ou les voitures de tourisme à moteurDiesel ou à allumage commandé (à essence) .Les moteurs "turbo" n'ont pas que des avan-tages. Un inconvénient bien connu, qu'ignorentceux qui n'en ont jamais utilisé, est dû au faitque l'attelage des rotors (de turbine et de com-presseur) du turbo présente une très grandeinertie par rapport au couple moteur qui leur estappliqué et qu'il faut couramment près d'unedizaine de secondes pour mettre en régime ceséquipages (de 30.000 tours par minute pour lesgros turbo à 100 .000 tours par minute pour lespetits turbo) . Il s'ensuit que pour une voiture,comme pour un camion, il s'écoule toujours un"certain" temps entre le moment où l'on écrasel'accélérateur et le moment où la pleine puis-sance "sort" du moteur .Par contre, si l'on n'est pas pressé à la secondeprés, on obtient de la puissance, surtout si l'onutilise des assistances complémentaires anti-détonation, comme l'injection d'eau dans lecylindre, ou destinées à améliorer le remplissa-ge massique (en poids d'air), comme un radia-teur de refroidissement de l'air d'admission .Avec les moteurs turbo de Formule 1, on étaitmême arrivé à des puissances de 900 kw, c'est-à-dire supérieure à la puissance du moteur dufameux chasseur Spitfire et ceci avec un moteurde 1,5 I de cylindrée alors que le Spitfire devaitavoir une cylindrée de l'ordre de 14 litres et uneadmission sans soupape, donc théoriquementplus performante, et deux turbo de rétablisse-ment de la puissance en altitude (dont un spé-cial pour la' haute altitude, qui rendait alorsl'avion imbattable dans ce domaine) .Les moteurs de Formule 1 "turbo" ont d'abordété développés par Renault qui a du, pour leurpermettre d'être plus performants que lesmoteurs atmosphériques de 3 litres contre les-quels le turbo devait lutter, supprimer le défautque nous avons mentionné au début, à savoir leretard entre la commande de l'accélérateur et la

Structure des moteurs modernes

L'appareil imaginé par l'inventeur suisse Büchi pour utiliser l'énergie contenue dans les gaz d'échappe-ment, le groupe de suralimentation par les faz d'échappement dénommé en abrégé "turbo". Les gazd'échappement chauds et sous pression s'écoulent depuis la volute de la turbine radialement vers l'inté-rieur et sortent du corps de turbine axialement (au centre). Le rouet (rotor) du compresseur est monté surl'axe de la turbine et l'air de suralimentation est aspiré axialement, est refoulé radialement vers la périphé-rie du rotor de compresseur, puis tangentiellement à la sortie du corps de compresseur vers l'admission dumoteur. Comme l'air de suralimentation est réchauffé par la compression et par les frottements sur le rotorde compresseur, on installe souvent un réfrigérant d'air à l'admission qui permet d'augmenter la massed'air aspiré à chaque coup de piston et donc la quantité de carburant utilisable à chaque coup de piston. Legraissage de l'équipage tournant pose des problèmes redoutables car l'huile sous pression, refoulée par lapompe à huile du moteur pour lubrifier les paliers du turbo, est chauffée par toutes les pièces portées àtempérature élevée par les gaz d'échappement qui peuvent atteindre 1000". En fait, l'huile sert autant àrefroidir les paliers qu'à les lubrifier, et il est dangereux, pour le turbo, d'arrêter brutalement le moteur aprèsune période de fonctionnement du moteur à charge élevée . Beaucoup de "turbo" sont détruits prématuré-ment de cette façon, mais le moteur tourne toujours, c'est pourquoi il ne faut pas mettre les moteurs turboentre les mains d'utilisateurs incompétents car le 'tigre dans le moteur" se transforme en 'veau".

puissance à la sortie du moteur . Malgré la puis-sance impressionnante des moteurs turbo "enrégime", on n'aurait jamais pu gagner une cour-se de Formule 1 avec des moteurs turbo à"reprise lente" . Pour vaincre ce défaut, RenaultSport a conçu des turbo à directrices réglablesà l'admission au compresseur . L'inclinaison desdirectrices à l'admission au compresseur estréglée en fonction de la position de l'accéléra-teur, lui-même commandé non par un câblemais électriquement par un "potentiomètre derecopie" . Grâce à cette disposition, le turbotourne presque à pleine vitesse lorsque l'accé-lérateur est relâché, (ce qui sur une Formule 1correspond au frein moteur à fond), car le com-presseur fonctionne alors en turbine d'entraîne-ment actionnée par l'aspiration du moteur quitourne en frein moteur à haut régime . A causede la complication de leur réalisation et de leurcommande, de tels "turbo" ne sont pas encore"sortis de la Formule 1" .

2 .3 .2 Les compresseursLe compresseur entraîné par le moteur, quiparaissait démodé, revient, mais parfois sousune nouvelle "robe". Le grand avantage de ceprocédé de suralimentation réside dans le faitqu'à bas régime on peut refouler beaucoup d'airet donc obtenir un fort couple à bas régime, ce

Les pompes à palettes refoulent l'air du mélangeair-carburant du fait que l'espace entre les palettesse réduit au cours de la rotation. A l'heure actuelle,il n'existe pas en fabrication de moteur équipé d'uncompresseur à palettes, mais il y a beaucoupd'études en cours, entre autres chez Pierburg.

qui est fondamental pour donner de la souples-se au moteur . Il existe diverses structures decompresseurs, qui ont toutes pour but d'obtenird'un petit moteur une puissance plus élevée, etsurtout un fort couple à bas régime . Le fait d'uti-liser un petit moteur permet de réduire la con-sommation tout en conservant de bonnes per-

Le compresseur Comprex est entraîné par le vile-brequin du moteur et tourne à environ 20 000 tourspar minute. Le fait qu'il existe des "accords deflûte" entre les courants d'admission et d'échappe-ment des gaz, ne surprendra personne, UnComprex ressemble un peu à une flûte de pan.Mazda a maintenant acquis la totalité des droits ettravaille sur un rotor à rotation indépendante .

ZIMM

Le compresseur Comprex à impulsions de pres-sion, développé par BBC, utilise comme le turbol'énergie des gaz d'échappement pour comprimeret refouler l'air d'admission. Les gaz d'échappe-ment sont injectés dans les chambres d'un tam-bour tournant, et viennent alors y comprimerdevant eux l'air d'admission . Pendant que le tam-bour tourne, les gaz d'échappement abandonnentleur énergie et sont aspirés en retour vers l'échap-pement. Ensuite, de l'air extérieur est aspiré desorte que la compression peut à nouveau com-mencer.

formances grâce au compresseur et grâce à laréduction du poids du véhicule que permet cettesolution . Aussi la Golf 1,8 I, équipée du com-presseur G, présente les mêmes courbes decouple qu'un moteur V6 d'environ 2,5 I, alorsque le poids et l'encombrement du groupe motopropulseur sont fortement réduits .

Structure des moteurs modernes

Les frères Roots ont imaginé, au tout début de cesiècle, un appareil qui permettait de refouler souspression et à grand débit, l'air d'admission. Lecouple et la puissance du moteur augmentant ainsiconsidérablement à tous les régimes. L'appareillui-même est plutôt une pompe qu'un compres-seur. Comme la pompe refoule toujours plus d'airque le moteur ne peut en aspirer par aspirationnaturelle, il existe toujours une surpression àl'admission, d'où le nom de compresseur Roots .

2 .3 .3

Le graissageCompte tenu des efforts très élevés exercés surles paliers - dus aux pressions élevées dans lescylindres -, la technique de graissage est sour-ce de soucis . L'huile doit présenter une viscosi-té élevée à haute température, c'est-à-direqu'elle doit être épaisse . C'est extrêmement dif-ficile à réaliser car les températures des pistonsdans ces moteurs sont supérieures aux valeurshabituelles et les pistons doivent être refroidispar l'huile de graissage . L'huile doit résister auxhautes températures et ne pas se combiner troprapidement à l'oxygène de l'air, sinon elle seraitoxydée en permanence ce qui conduirait à sonépaississement et à son acidification . Dans les'turbos", l'huile ne doit pas se cokéfier sinon legraissage des paliers serait en danger . Actuel-

1 1

Les rotors des compresseurs Roots présententparfois en coupe une forme de huit, parfois uneforme trilobée comme on le voit à gauche. Lesrotors doivent tourner de façon parfaitement syn-chrone l'un par rapport à l'autre, ce qui ne poseplus de grands problèmes lorsque l'on utilise desengrenages de précision et pratiquement sansjeux . On peut aussi appliquer sur les lobes unecouche de matière plastique relativement élastiquequi, après une courte période de rodage, autoriseun jeu d'entraînement minimal .

L'histoire se répète dans le cas du compresseur spiral. Depuis 1985, VIN a mis en fabrication cette idéevieille de quatre-vingts ans, tout d'abord pour un modèle de Polo et, en 1988, pour la Corrado. Grâce auxtechniques modernes de fonderie et d'usinage, on peut maintenant fabriquer ces compresseurs en série .L'air pénètre par la périphérie du corps et est refoulé vers l'intérieur par la double spirale . L'utilisation dematériaux autolubrifiants permet de se passer d'huile pour assurer la lubrification des spirales, ce qui assu-re l'alimentation du moteur en air propre, en quelque sorte intrinsèquement déshuilé .

lement, de nombreux turbos sont refroidis par leliquide de refroidissement et les températuresd'huile ne dépassent plus 300°C, températureau-delà de laquelle le graissage était en danger .Les moteurs Diesel ne connaissent pas ce pro-blème car la température des gaz d'échappe-ment, au maximum de 650°C pour un moteurDiesel, est plus basse que celle d'un moteur àallumage commandé, de l'ordre de 850°C etplus . Le graissage indépendant des paliers descompresseurs et de la turbine du turbo luimême n'est pas utilisé, car il est plus simple etefficace d'assurer une alimentation en huilesous pression de ces paliers à partir de lapompe à huile du moteur . Le retour de l'huile aucarter moteur est en général assuré par gravité.

12

2.4 DÉTAILS DE STRUCTURE

La technique moderne apparaît parfois, aucours des développements, par l'utilisation dedétails permettant d'améliorer les moteurs .Depuis un siècle d'histoire du moteur à combus-tion, on utilise des matériaux tout à fait nou-veaux tels que les céramiques et les matièresplastiques .

2 .4 .1 Les céramiquesOn connaissait déjà la céramique dans les bou-gies où elle est utilisée comme matériau d'isola-tion électrique résistant aux températures éle-vées . D'autres sortes de céramiques sont utili-sées sur les surfaces de frottement des culbu-teurs et des poussoirs de soupapes . Dans lesmoteurs Diesel, on a envisagé d'isoler complè-tement la chambre de combustion au moyen decéramique . Il est apparu entre temps que l'idéequi sous-tendait ce développement, à savoirl'économie de carburant, n'était pas applicable .Il est évident qu'une part importante de la cha-leur du carburant développée dans la chambrede combustion est perdue sur le plan de la pro-duction d'énergie et sert seulement à réchaufferle liquide de refroidissement . Mais l'isolation dela chambre de combustion a conduit à des tem-pératures si élevées que les processus detransmission de chaleur se développent defaçon tout à fait différente de ce qui était envisa-gé, ce qui a conduit à une consommation plusélevée pour obtenir la même puissance .Il n'existe pas d'huile de graissage disponiblesqui soit capable d'assurer le graissage des pis-

Structure des moteurs modernes

Wolkswagen a expérimenté des bielles utilisant des fibres de carbone qui sont plus résistantes et pluslégères que l'acier. A gauche, la bielle classique. La structure filamentaire au milieu est réalisée en utilisantdes bandes collées

tons et des cylindres à des températures si éle-vées, et il ne semble pas que les fabriquantsd'huile doivent commencer à développer detelles huiles .

2.4 .2 Les matières plastiquesLes matières plastiques ont connu un dévelop-pement très rapide . Les difficultés pour les utili-ser dans les moteurs proviennent avant tout destempératures élevées . Les résines, dans les-

La céramique a été largement essayée comme matériau isolant pour la chambre de combustion et lestubulures d'échappement et comme matériau pour les guides et les sièges de soupapes.La représentation en coupe de ce moteur prototype de Renault permet de voir clairement où la céramiqueblanche est utilisée .Actuellement, il existe des moteurs à chambres de turbulence en céramique qui montent très vite en tem-pérature et des moteurs à revêtement céramique des tubulures d'échappement. Cette dernière disposition

évite une éventuelle cambrure de la culasse et à déjà été utilisée à cet effet par Porsche pour des moteursà essence.

quelles sont noyées les fibres en matière plas-tique très résistante, se ramollissent au-dessusde 250°C. En outre, les fibres ne sont résis-tantes que lorsqu'elles travaillent en traction oubien sont comprimées sans flambage . Elles nepeuvent pas résister à des flexions importanteset on peut les couper avec de simples ciseaux .Comme les matières plastiques renforcées pardes fibres sont très légères, les constructeursde moteurs veulent les utiliser pour les piècesen déplacement alternatif, par exemple pour lesbielles . Sur le plan du graissage, il n'y a pas deproblèmes à prévoir : de nombreuses matièresplastiques présentent des qualités frottantes oulubrifiantes remarquables et les bielles sontéquipées de coquilles de palier classiques .

2 .4 .3 Les poussoirs de soupapeshydrauliques et les linguetsà rotule hydraulique.

Les poussoirs hydrauliques sont actionnésdirectement par l'arbre à cames et les appuis deculbuteurs hydrauliques ne le sont pas . Audébut, il y a environ cinquante ans, il s'agissaitdes poussoirs de soupapes hydrauliques quisont encore utilisés aux Etats-Unis pour lesmoteurs V8, V6 et six cylindres en ligne, à vites-se relativement lente et à soupapes en tête .Dans les moteurs modernes qui tournent trèsvite, on ne réussit pas à déplacer de tels pous-soirs suffisamment vite pour actionner correcte-ment les soupapes .Les poussoirs sont alors soumis à un effet depompage ou de battement qui empêche la fer-meture complète des soupapes .L'apparition du battement des soupapes pour-rait servir de limiteur de la vitesse moteur, maiselle met les soupapes en danger car elles peu-vent alors être brûlées par les gaz de combus-tion ou bien venir marteler le piston . C'est préci-

Structure des moteurs modernes

sément pour éviter le battement des soupapesque l'on utilise des appuis de culbuteurs à rat-trapage hydraulique . Pour cela, on vient appli-quer sur une came un linguet ou un levier for-mant poussoir . De nombreux moteurs à quatresoupapes par cylindre et à deux arbres à camesen tête utilisent des poussoirs hydrauliques qui,grâce à leur structure légère, autorisent desvitesses de rotation moteur atteignant 7000t/mn .Chez certains constructeurs, de petits poussoirshydrauliques sont montés dans les culbuteurset viennent appuyer sur les tiges de soupape .Quelques constructeurs, utilisent dans leursmoteurs, des clapets de retenue (clapets antiretour), qui empêchent la vidange des canalisa-tions d'huile vers le carter moteur dès que lemoteur s'est arrêté . Au démarrage du moteur, iln'est plus nécessaire de remplir les réservesd'huile de la culasse pour commencer le grais-sage par projection, et le rattrapage hydrauliquedu jeu sur les poussoirs hydrauliques, et sur leslinguets à rotule hydraulique est plus rapide . Lesclaquements de ces poussoirs, ainsi que lesdégradations que ces claquements provoquentsur le train de distribution, sont empêchés .

2 .4 .4 Les chaînes et les courroiescrantées

Actuellement, il est devenu courant d'entraînerà nouveau les arbres à cames avec une chaîneà la place d'une ou plusieurs courroies cran-tées. Une chaîne est moins encombrante etprésente maintenant une durée de vie égale àcelle du moteur . Mais le graissage de la chaîne,ainsi que son guidage et sa tension, doiventêtre maintenus parfaits . La mise sous tensionest réalisée par un tendeur hydraulique avec unblocage mécanique, ce système étant préférécar le tendeur est souple et bien amorti, et enconséquence fonctionne sans bruit .L'huile de graissage doit maintenir le tendeurpropre et ne doit pas attaquer la matière plas-tique ou l'élastomère des guides de chaîne . En

l

Dans la Honda V6, la distribution est particulièrement intéressante, compte tenu du fait que le moteur com-porte 24 appuis de culbuteur à rattrapage hydraulique .

BMW utilise dans son nouveau V12 une chaîne dedistribution très longue . Cette disposition permetde raccourcir le moteur, car une chaîne est plusétroite qu'une courroie crantée, et n'ayant pas àêtre protégée de l'huile qui au contraire la lubrifie,vient se loger à l'intérieur des carters-moteurs .

outre, l'huile doit protéger la chaîne de l'usure etassurer un film d'huile amortisseur des bruitsentre tous les constituants de la chaîne et despignons et roues de chaîne . Les arbres à cames

13

Un détail du moteur V6 de la Toyota Carry, déjàreprésenté à la page 8 . Une courroie crantéeentraîne les deux arbres à cames d'admission quisont couplés de façon synchronisée aux arbres àcames d'échappement par un engrenage à dentu-re hélicoïdale. L'une des deux roues d'engrenageest réalisée en deux moitiés qui sont légèrementdécalées l'une par rapport à l'autre sous l'action deressorts afin de supprimer complètement les jeuxde denture .

sont parfois accouplés par des roues dentées(Toyota), ou par une chaîne courte (VW -Porsche) . Sur le plan de la technique de grais-sage, ces chaînes ne posent pas plus de pro-blèmes que les chaînes d'entraînement desarbres à cames . Pour les roues dentées, c'estun peu plus compliqué .L'huile qui stagne entre les dents est refoulée parla denture hélicoïdale . Ceci est du au fait que lesdents, au cours de leur engrènement réciproque,glissent aussi longitudinalement l'une par rapportà l'autre, ce qui tend à chasser l'huile . L'huile doitsurtout ne pas être trop fluide à haute températu-re, sinon le film d'huile serait trop mince, et lestêtes et fonds de dents en contact viendraientglisser à sec, ce qui produirait à terme une usuredestructrice de la denture .

Dans le moteur Volkswagen à quatre soupapes par cylindre, les arbres à cames sont couplés par unechaîne courte .

14

2.4.5

Les pistonsPlus les pistons seront légers, plus les biellesseront légères et plus le vilebrequin sera léger,plus le moteur sera léger et plus le poids de lavoiture sera faible. On peut espérer aussi queles vibrations du moteur seront moindres car lesmasses en mouvement alternatif seront plusfaibles. Les frottements dans le moteur seronteux-même réduits, car les segments des pistonsseront moins hauts ou moins épais . D'ailleurs,moins il y aura de segments, moins il y aura defrottements alors que les moteurs modernessont équipés de pistons toujours plus courts .Quelques moteurs ont maintenant un segmentcoup de feu de moins de 2mm de hauteur .On a déjà essayé de fonctionner en utilisantseulement deux segments - un segment coupde feu et un segment racleur . Un moteur équipéde cette façon est déjà en fabrication . Il fauttenir compte dans cette affaire aussi bien dubruit que du graissage . Les pistons courts bas-culent plus vite d'un côté à l'autre que les pis-tons longs et l'huile est plus vite aspirée dansles chambres de combustion car l'étanchéitéassurée par les segments est moins bonne . Dufait de la plus grande puissance des moteurs etde la position de la chambre de combustionplus proche du segment coup de feu, la tempé-rature y atteint 250°C, ce qui pose des pro-blèmes ! Une huile de qualité médiocre s'ytransforme en un véritable sirop, avec formationde résine qui va coller et bloquer le segment .C'est à cette occasion qu'apparaissent nette-ment les différences de qualités entre les huilesde graissage moteur . De nombreux construc-teurs préconisent, pour éviter tout problème,d'utiliser des huiles de qualité supérieure .On consultera à ce sujet le chapitre 4 .

Les pistons de la BMW V12 sont très courts et lessegments d'étanchéité n'ont que 1,75mm de hau-teur, alors que le segment racleur (d'huile) a unehauteur de 3mm.

Structure des moteurs modernes

D

Un piston à deux segments est plus court et plusléger qu'un piston à trois segments. Ce développe-ment est réalisé par Associated Engineering (AE)et par VW.

2.4.6 Les arbres d'équilibrageLes constructeurs utilisent de plus en plus lesarbres d'équilibrage . Pour les moteurs à deux outrois cylindres, ces arbres tournent le plus sou-vent à la même vitesse angulaire que le vilebre-quin afin d'éliminer les forces d'inertie, généra-trices de vibrations, qui sont la conséquence deces types de moteur et des agencements de vile-brequins correspondants (cylindres opposés à

plat ou moteur en ligne) . Ce système d'équilibra-ge, proposé par Lanchester au début du siècle etsous une forme modifiée par Nègre dans lesannées 80, - arbres pour annuler les forcesd'inertie du 2ème ordre -, utilise deux arbresd'équilibrage qui tournent en sens inverse l'un del'autre à une vitesse angulaire double de celle dumoteur. Mitsubishi en a monté un en positionhaute et un en position basse dans le bloc-moteur afin de réduire encore les vibrations dumoteur à quatre cylindres . Après Porsche, Fiat-Lancia, Volvo, Saab, Honda et Citrêen en sonteux aussi venus aux arbres d'équilibrage .Pour lubrifier les paliers et aussi la chaîned'entraînement de tels arbres d'équilibrage,l'huile sous pression doit être disponible très rapi-dement après le démarrage à froid . Les conduc-teurs qui ont des fourmis dans le pied droit fontcouramment monter le régime du moteur froidau-delà de 3000 Umn . Les arbres d'équilibragetournent alors à 6000 t/mn et si la pressiond'huile n'arrive pas rapidement pour assurer lalubrification, les paliers de ces arbres sont irré-médiablement dégradés et les arbres d'équilibra-ge des vibrations se transforment en générateursde vibrations.

En 1988, Volvo a équipé un quatre cylindres de deux arbres d'équilibrage qui tournent à une vitesse angu-laire double de celle du vilebrequin.

2 .4.7 Soupapes commutablesMitsubischi a développé un système de distribu-tion dans lequel une soupape d'échappementest alternativement mise en service et misehors service par l'intermédiaire d'un ordinateur .L'idée qui est à la base du système est celle-ci :aussi longtemps que l'on ne demande qu'unepuissance réduite au moteur, une seule soupa-pe d'admission de taille réduite est bien suffi-sante . Le mélange air-carburant entrant,pénètre alors dans la chambre de combustionavec une vitesse très élevée qui assure une tur-bulence élevée qui garantit une bonne vaporisa-tion de l'essence et un excellent mélange, d'oùil s'ensuit une faible consommation . Dès que leconducteur sollicite une puissance plus élevée,un clapet à commande électromagnétique estouvert pour laisser passer l'huile sous pressiondu moteur qui vient repousser un plongeur,monté dans le culbuteur, pour l'appliquer contrela tige de la soupape commutable .Si l'huile n'effectue pas parfaitement son office,on peut imaginer ce qui va se passer : le signalde mise en service de la soupape est émis parl'ordinateur, mais le plongeur tend à coincer etse déplace avec difficulté ou avec retard, et leculbuteur vient frapper, avec un jeu de 5 ou 6millimètres, la tige de soupape . On a déjà expli-qué ce qui se passe en cas de fort claquementdes culbuteurs ! . . . au moins mal, on use rapide-ment les surface de portage . . . jusqu'à la cassede la distribution .Honda a réalisé un système analogue pour unmoteur de motocycle à quatre soupapes par

Structure des moteurs modernes

Le moteur Mitsubishi Starion est doté depuis 1984 de soupapes d'admission commutables, mais on peutvoir qu'il ne s'agit pas d'une structure simple ! . . .

cylindres où, à partir de 8500 t/mn, lesdeuxièmes soupapes d'admission et d'échappe-ment sont mises en service . Pour l'instant, lessoupapes commutables fonctionnent, mais c'estprobablement provisoire ou à titre d'essai . Eneffet, ce qui se révèle être un succès au Japon,peut très bien se révéler un "four" dans le restedu monde . Cela vient principalement du fait queles conditions de roulage peuvent être très dif-férentes en Europe Occidentale, aux Etats-Uniset au Japon qui constituent les trois grands mar-

15

chés automobiles de la planète .En Europe, on roule à des vitesses beaucoupplus élevées que dans les deux autres grandsmarchés et il s'ensuit que les températuresd'huile sont plus élevées, ce qui provoque uneoxydation de l'huile avec comme conséquenceun épaississement et une acidification de cettehuile . Seule une huile de première qualité peutéviter les incidents pendant la totalité de l'inter-valle entre deux vidanges .

Fiat travaille depuis une dizaine d'années à un mécanisme capable de modifier les instants et les angles d'ouverture des soupapes . Bien que des cames à profilconique dans le sens de la longueur puissent être usinées par rectification, le système représenté ci-dessus ne paraît cependant pas facile à réaliser .

1 6

2.4.8 Les distributionsà calage réglable

Les solutions les plus modernes ne sont pasencore assez modernes . Alors qu'Alfa Romeo aréalisé un arbre à cames d'admission réglable,d'autres veulent pouvoir régler non seulement lecalage (instants synchronisés d'ouverture et defermeture des soupapes) de la distribution maisaussi la hauteur de levée des soupapes . Etceci, bien sûr, en l'appliquant à un moteur V8comportant au total quatre arbres à cames entête et 32 soupapes . Il va sans dire qu'une telleidée n'est pas dépourvue d'intérêt . Pour com-mencer par la fin, si l'on réussit à régler l'ouver-ture et la fermeture des soupapes par l'intermé-diaire d'un ordinateur et ceci en fonction de lavitesse de rotation et de la charge du moteur,on a réalisé oeuvre utile ! En effet, on peut ainsiéconomiser du carburant et augmenter de façonsignificative le couple à bas régime.Il existe quelques solutions hydromécaniquespermettant de mettre en couvre un tel réglage .Cependant, rien n'est simple, même en ce quiconcerne le graissage.

Structure des moteurs modernes

Les cames à conicité axiale sont relativementfaciles à manier mais elles engendrent des sur-charges particulières sur le train de distribution .Le maintien de ces mécanismes dans un bonétat de propreté joue évidemment un grandrôle .

2 .4.9 Les autres développementsLes constructeurs automobiles veulent égale-ment faire varier le taux de compression soit enagissant sur les pistons (Mercedes), soit en ins-tallant dans la culasse un plongeur réglable(VW), soit en déplaçant l'axe du vilebrequin parrapport à la culasse . La variation du taux decompression présente des avantages aussibien pour les moteurs à allumage commandé (àessence), que pour les moteurs Diesel .Les moteurs Diesel équipés de turbos fonction-

Honda a mis sur le marché en 1989 ce système de calage variable de la distribution. En fonction de lacharge, de la vitesse de rotation et de la température de fonctionnement du moteur, il est commuté par lesdeux petites cames sur l'une et l'autre des grandes cames.

Les arbres à cames réglables, tel que celui d'Alfa Romeo n'assurent pas seulement une puissance maxi-male élevée mais réduisent également la consommation et les émissions polluantes, en particulier à faiblerégime. Les numéros de référence ne sont pas à prendre en compte mais les lecteurs les plus compétentspourront mettre un nom sur chaque pièce .

nent mieux avec un rapport de compressionélevé au démarrage quand le turbo ne produitpas de surpression et avec un rapport de com-pression plus faible à forte puissance quand lapression d'admission est augmentée par leturbo . Les moteurs à allumage commandé fonc-tionneraient beaucoup mieux à charge partiellesi leur taux de compression était porté au voisi-nage de la limite de cliquetis . Des systèmes àpistons réglables fonctionnent mais ils ne sontpas encore fabriqués en série . L'huile de grais-sage du moteur doit alors réaliser une fonctionparticulièrement difficile : elle doit repousser lapartie supérieure du piston, en contact avec lesgaz brûlés, sous l'action de la pression engen-drée par la pompe à huile et maintenir cette par-tie supérieure "en extension" à l'encontre de lapression formidable des gaz brûlés, et ceci,aussi bien pour un moteur froid au démarrageque pour le moteur très chaud à pleine puissan-ce . Il faut bien réaliser que l'huile qui se trouvesous la tête du piston est très chaude et risqued'être oxydée . Les fabriquants de lubrifiants nepeuvent pas se croiser les bras devant lesdéveloppements en cours, ils doivent les suivrepas à pas .

2 .5 LES MOTEURS DIESELIl existe deux types de moteurs Diesel qui sontutilisés pour les voitures de tourisme, lesmoteurs à injection directe (DI), et les moteurs àinjection indirecte (IDI) . La différence tient dansl'emplacement de la chambre de combustion .Les moteurs Diesel DI ont une chambre decombustion logée dans le piston et l'injection ducarburant s'effectue directement dans lecylindre tandis que les moteurs Diesel IDI sontéquipés d'une préchambre ou chambre de tur-bulence dans laquelle s'effectue l'injection ducarburant .

Il faut raconter les efforts faits par BMW pour réali-ser un moteur Diesel qui tourne de façon presqueaussi souple et silencieuse qu'un moteur à alluma-ge commandé. Le Diesel IDI, à six cylindres et àturbo, est d'abord apparu sur le marché, et a étésuivi de sa version à aspiration atmosphérique . Unproblème technique de graissage, qui se poseavant tout pour les Diesel IDI avec turbo, concernele segment coup de feu. Afin d'éviter qu'il soitchasser hors de la gorge, une rainure spéciale estprévue à fond de gorge . La température dans larainure peut monter à des valeurs telles que l'huilede graissage s'épaissit ou même se cokéfie, ce quibloque le segment . Une telle situation a pourconséquence une consommation d'huile importan-te et des pertes de compression.

Structure des moteurs modernes

En 1987, le Transporter Volkswagen a reçu cette nouvelle version du moteur Diesel connu VW IDI . On voitla chambre de turbulence avec l'injecteur et la bougie de préchauffage qui est nécessaire pour réchaufferl'air pendant le départ à froid . Les soupapes sont disposées parallèlement avec leur tulipe à proximitéimmédiate de la tête de piston .

Le cinq cylindre Diesel DI Audi est un moteur à distribution extérieure . Le moteur est équipé, comme la plu-part des moteurs Diesel pour les voitures de tourismes, d'une pompe d'injection à distributeur qui res-semble, par certains aspects, au distributeur de courant des moteurs à allumage commandé . Une largecourroie crantée entraîne non seulement la pompe d'injection mais également l'arbre à cames et l'arbreintermédiaire.

2.5 .1 Les intervallesdes vidanges d'huile

Ces différences internes entre les moteursDiesel ont de grandes conséquences en ce quiconcerne la technique de graissage . Lesmoteurs à injection indirecte produisent plus desuie et de boues et, en conséquence, salissentplus l'huile que les moteurs à injection directe.En pratique, ceci signifie que l'huile de graissa-

1 7

ge éprouve des difficultés pour maintenir la suieet les boues en suspension . L'huile devient enconséquence plus épaisse, ce qui rend lesdémarrages plus difficiles et retarde l'établisse-ment du graissage . Si l'on espace trop lesvidanges, les boues restent dans le carter, cequi met en danger le graissage car le filtre àhuile risque, à l'aspiration, d'être colmaté parces boues .

2-5-2 L'usure des arbres à camesLes arbres à cames en tête, en particulier surles moteurs diesel, courent des risques du faitque les additifs anti-usure ajoutés à l'huile degraissage peuvent servir également à mainteniren suspension les particules de suies forméespar combustion et relativement abrasives . On

C'est Fiat qui a sorti le premier un moteur Diesel àinjection directe pour voitures de tourisme . AustinRover a suivi immédiatement avec le moteur DliPrima.

18

en dira plus, et en bonne place, au chapitre 6,sur ces problèmes d'usure et d'encrassementdes moteurs qui ne peuvent se résoudrequ'avec des huiles dont les additifs anti-usureset anti-boues noires sont bien équilibrés .

2-5-3 Les émissionsdes gaz d'échappement

Aussi longtemps qu'il n'existera pas de régle-mentation sévère sur les émissions nocives desgaz d'échappement - c'est-à-dire que lesfumées noires à l'échappement - ou en d'autrestermes les particules de suie ne seront pas vrai-ment interdites, il existera un marché pour lesDiesels DI (rappel : à injection directe) . Fiat'aété le premier à introduire sur le marché unevoiture de tourisme équipée d'un moteur DieselDI, suivi immédiatement par Austin-Rover etAudi . C'est précisément l'émission de suie etd'autres substances solides qui constitue l'undes seuls domaines où le Diesel se révèle pluspolluant que les moteurs à allumage comman-dé . Nous rappelons que les moteurs Diesel ontun seul et unique inventeur Rodolphe Diesel,ingénieur extraordinaire intégrant deux cultures: né à Paris de parents allemands, éduqué enFrance, puis construisant en Allemagne aprèsla guerre de 1870 le premier moteur "Diesel"fonctionnant d'abord à la poussière de charbonpuis à l'huile lourde (à injection), puis revenanten France pour représenter le constructeur alle-mand et enfin disparaissant en 1913 dans descirconstances jamais élucidées au cours d'unetraversée de la Manche pour négocier unelicence de moteurs Diesel avec Vickers enAngleterre . Les moteurs à allumage commandé(terme générique qui regroupe tout ce qui estallumé dans un cylindre avec une ou plusieursbougies et brûle : de l'essence de pétrole, de

Le moteur Diesel de la Croma. Sous l'injecteurvient se loger la bougie de chauffage qui ne fonc-tionne que lorsque la chambre de combustion està basse température .

Structure des moteurs modernes

l'alcool, du gaz liquefié ou encore, autrefois, dugaz de gazogène à bois) ont des inventeurs dif-férents selon les pays : on les appelle parexemple moteurs Otto dans les pays germa-niques mais en devrait penser à l'inventeur ducarburateur, Maybach car si dans nos pays tousles constructeurs passent à l'injection d'essencepour des raisons d'antipollution pendant prèsd'un siècle les carburateurs auront été au coeurde la commande des moteurs depuis les voi-tures jusqu'aux avions en vol sur le dos - avantMaybach, on vaporisait l'essence à l'admissionen la chauffant avec l'eau chaude de refroidis-sement du moteur .Cela marchait sur les avions . . . mais sur les voi-tures c'était hoquetant ! . .

2-5-4 La suralimentationLes moteurs Diesel sont très bien adaptés àtoutes les formes de suralimentation et lesmoteurs Diesel des gros véhicules industrielssont actuellement presque tous livrés avec unturbo qui est souvent associé à un réfrigérantintermédiaire d'air dénommé en général "inter-cooler" par les constructeurs .Pour les voitures de tourisme, l'utilisation desmoteurs Diesel équipés d'un turbo s'est révéléeavantageuse mais relativement onéreuse . Lesmoteurs Diesel eux mêmes sont plus onéreux àfabriquer que les moteurs à allumage comman-dé car ils exigent des tolérances de fabricationplus étroites et à cause des fortes pressions decompression, des pièces de plus forte section etsurtout, les pompes d'injection et les injecteursexigent une haute précision et sont en consé-quence très onéreux .Pour obtenir un supplément de puissance sansaugmenter la cylindrée et donc le poids desmoteurs Diesel, le turbo est très utile car il aug-mente de façon décisive le poids (et donc enfait la quantité) d'air aspiré à chaque coup depiston . Pour obtenir la combustion complète ducarburant qui n'est pas mélangé sous formegazeuse, les moteurs Diesel ont souvent besoinde deux fois plus d'air (à carburant égal) que lesmoteurs à allumage commandé (à essence) .Les turbos fournissant une plus grande quantitéd'air au moteur Diesel permettent de brûler plus

Le moteur Diesel 1,6 I IDI bien connu deVolkwagen/Audi

de carburant et de disposer d'une plus grandepuissance à la sortie du moteur . De plus,comme l'admission d'air d'un moteur dieseln'est pas étranglée, le turbo lui fournit en per-manence une alimentation positive, à la diffé-rence du moteur à essence où la pression derefoulement du turbo est souvent "étranglée" àl'admission .

2-5-5 Les moteurs Dieselà grande vitesse

Un autre moyen directement efficace pour aug-menter la puissance des moteurs Diesel consis-te à augmenter leur vitesse de rotation maxima-le autorisée . Des petits moteurs Diesel IDI,notamment ceux équipant les voitures du grou-pe Peugeot Citroën tournent même à plus de5000 t/mn mais cela pose des problèmes delubrification redoutables . Les soupapes doiventalors s'ouvrir et se fermer très rapidement dansun espace mort (chambre de combustion auvolume minimal) qui est beaucoup plus réduitque celui d'un moteur à essence . Elles risquentalors de venir en contact avec le piston pendantla période de croisement des soupapes (ouver-ture simultanée des soupapes d'échappementet des soupapes d'admission) .L'huile doit alors être de première qualité pourlubrifier correctement le train de distribution et àces vitesses de piston très élevées, la tempéra-ture de l'huile tend à grimper si haut que lerisque de voir le film d'huile se rompre n'est pasnul . Les constructeurs automobiles européenspréconisent des huiles de qualité très spécialespour ces moteurs Diesel non plus rapides maistrès rapides, TGV en quelque sorte ! . .Les moteurs Diesel DI tournent à des vitessesplus raisonnables, surtout sur les véhicules utili-taires lourds où leur vitesse ne dépasse pas2500 t/mn . Cependant comme les intervalles devidange sont généralement très longs pour cesmoteurs - de 15000 à 20000 Km ou une vidan-ge par an, il est néanmoins vivement conseilléd'utiliser là aussi une huile de première qualité .Les moteurs Diesel tombent rarement en pannemais les pannes sont très onéreuses et ellessont le plus souvent dues à l'utilisation antérieu-re d'une huile de qualité insuffisante .Les économies sur la qualité de l'huile sont vrai-ment la dernière chose à faire sur un moteurDiesel (sauf si ce dernier est tellement usé qu'ilconsomme presque autant d'huile que de gazo-le ! . . .) On pourra se rapporter à ce sujet au cha-pitre 4 .

3 La lubrificationLe graissage des moteurs - on devrait dire ici lalubrification car ce terme plus "savant" sous-entend toutes les fonctions réalisées par l'huiledans un moteur, y compris le refroidissement oule réchauffement local - devient de plus en pluscritique . Cette situation est due en partie au faitque les moteurs sont maintenant conçus etconstruits pour assurer une durée de service(de vie) maximale . Les parois des bloc-cylindreset des culasses sont devenues si minces quelorsque le bloc-moteur est déculassé et extraitdu véhicule, il suffit d'exercer un effort sensible(50 kg par exemple) à l'un des angles dumoteur pour voir se déplacer l'aiguille d'un com-parateur qui mesure la cylindricité des alésagesdes cylindres . En d'autres termes, les compo-sants principaux du moteur n'ont plus qu'unerigidité structurelle réduite et le moteur neretrouve une rigidité suffisante que lorsqu'il estcomplètement assemblé et en place sur le véhi-cule qu'il entraîne .Les pistons sont également plus courts et doncplus légers . . . et sont équipés de segments plusminces . Les bielles sont devenues plus minces,avec des goujons et des écrous d'assemblageplus légers, tout ceci conduisant à des paliersde tête de bielle et de vilebrequin plus minces etde plus petite taille, pour des vitesses et descharges croissantes . Il n'en fallait pas tant pourfaire croître considérablement la température del'huile de graissage dans les paliers, dans lescylindres et surtout dans la gorge du segmentde coup de feu!

3.1 LA CONSOMMATIONDE CARBURANT À LA BAISSEET LES PUISSANCES À LA HAUSSE

3.1 .1 Moins d'huiledans le carter moteur

En réduisant le volume du carter d'huile dans lemoteur, on obtient des effets favorables surpre-nants . L'utilisateur pense tout d'abord qu'avecun volume réduit à renouveler, la vidange luicoûtera moins cher. Mais le moteur lui, seréjouit d'abord de voir monter plus rapidementl'huile en température après le démarrage .Chauffer un moteur coûte cher en essence .Pour un moteur de 2 litres de cylindrée de typecourant, il faut brûler 1 litre d'essence avantd'atteindre vraiment la température optimale del'eau du circuit de refroidissement, après unpremier démarrage par temps très froid . Audémarrage, l'huile est beaucoup trop épaisse etla lubrification du moteur est mal assurée, cequi se traduit par une consommation et uneusure importantes . Les parois métalliques exté-rieures du moteur peuvent être encore froides,si l'huile est déjà chaude, c'est-à-dire si sa tem-pérature dépasse légèrement 80°C, la lubrifica-tion du moteur est bien assurée et on peut êtreassuré que l'essence, ou même l'eau de con-densation qui s'échappe par l'étanchéité impar-faite des segments, seront évaporées et ne

La lubrification

viendront pas diluer l'huile dans le cartermoteur.Bien sûr les carters moteurs de faible capacitéprésentent des inconvénients en cas deconsommation d'huile élevée mais ils ontl'avantage technique de permettre un chauffagerapide de l'huile. N'oubliez pas que dans lespays très froids comme les Etats-Unis ou leCanada, les automobilistes dont la voiturecouche dehors devant chez eux, se précipitenten se levant le matin pour brancher la résistan-ce électrique qui va chauffer leur carter d'huilemoteur ! On a déjà expliqué que l'huile d'unmoteur est en fait principalement refroidie paréchange de chaleur indirect avec l'eau du circuitde refroidissement mais sur les moteurs trèschargés, à haut régime, la température del'huile peut atteindre 130°C dans le carter et ona déjà noté des températures de 170°C . Lafaible surface du carter d'huile ouverte sur l'airextérieur (même avec des nervures dites derefroidissement) ne permet pas un refroidis-sement supplémentaire efficace . Ces tempé-ratures extrêmes amènent à des spécificationsextrêmes pour les huiles moteurs et l'on vousen dira plus à ce sujet au chapitre 4 .

3 .1 .2 Réduire les débits d'huileexagérés

Pour réduire la consommation de carburantd'un moteur, il ne faut jamais oublier de réduired'abord les pertes mécaniques qui constituentdes pertes de puissance directes . Parmi cespertes directes, on oublie souvent la puissancenécessaire pour mettre en circulation et enpression l'huile de graissage du moteur .La pompe à huile des moteurs modernesconsomme, au régime de puissance maximaledu moteur, une puissance qui varie de 3 à 5 Kw,de quoi propulser un cyclomoteur à 100 km/h ! Aces régimes moteur, la totalité de l'huile du car-ter parcourt le moteur plusieurs fois par minute,et un tel débit d'huile peut alors être justifié parles besoins de refroidissement des pistons etdes paliers à la puissance maximale, besoinsqui ne peuvent alors être satisfaits que par unecirculation intense d'huile refroidissant en échan-ge de chaleur direct . La plupart du temps, leconducteur n'utilise pas la puissance maximaleet les débits d'huile énormes de la pompe àhuile qui, à haut régime moteur, passent pour laplus grande part en pure perte par le clapet delimitation de pression, et servent plus à "auto-réchauffer" l'huile moteur qu'à refroidir les pis-tons . Ceci explique pourquoi les "ingénieursmoteur" cherchent maintenant des systèmes quipermettraient de mieux proportionner les débitsd'huile moteur aux besoins réels du moteur. Sil'on y parvenait, les températures d'huile en ser-vice seraient plus constantes mais aussi plusélevées, ce qui serait avantageux pour éviter lacontamination, c'est-à-dire la dilution de l'huilepar le carburant et par l'eau de condensation,mais augmenterait les exigences concernant larésistance de l'huile à l'oxydation . Cette situation

19

risque de poser de nouveaux problèmes aumoment où l'on envisage de dépasser pour lesintervalles entre vidanges, l'année, ou bien pourles gros rouleurs, les 20 000 Km !

3 .1 .3 Comment réduirele débit d'huile

Un moyen très simple pour réduire le débitd'huile consiste à réduire la section des étran-glements qui limitent les débits d'huile injectésdans la culasse du moteur . Afin de proportion-ner la réduction à l'ensemble des points d'injec-tion dans la culasse, on peut introduire unétranglement de 1,5 à 2 mm de diamètre sur laconduite principale d'amenée d'huile dans laculasse . Avant d'agir ainsi sur les moteurs desérie après avoir réduit de façon proportionnellela "cylindrée" de la pompe à huile, il convient des'assurer que lorsque le moteur est froid, cer-tains éléments de la distribution ne sont pas pri-vés d'huile par l'étranglement introduit sur laconduite d'huile principale de la culasse .

3 .1 .4 Des cames de plus en plus"courtes" .

Afin de permettre des ralentis de plus en pluslents, les moteurs modernes ont réduit le recou-vrement des soupapes, c'est-à-dire la périoded'ouverture simultanée des soupapes d'admis-sion et d'échappement. Pour qu'une telle mesu-re n'induise pas de pertes de puissance à hautrégime, il faut alors accélérer l'ouverture dessoupapes ce qui suppose des cames pluscourtes pour assurer une ouverture plus rapidedes cames et des ressorts de soupapes plusforts pour fermer plus rapidement . Tout ceci nepeut qu'augmenter les charges et lescontraintes sur la distribution et la nécessitéd'utiliser une huile dotée d'additifs propres àempêcher une usure excessivement rapide dela distribution .

3.2 DE PLUS EN PLUS COMPLIQUÉ

Comme on l'a déjà signalé au chapitre 2, lesmoteurs deviennent de plus en plus compli-qués . Non seulement on utilise de plus en plusde soupapes par cylindre, mais la commande etle contrôle des soupapes devient de plus enplus compliqué . Et le développement continuenon seulement avec des instants d'ouvertureréglables mais avec des ressorts pneumatiquespour les soupapes . Renault a en effet essayépour ses moteurs de formule 1 des soupapescommandées et contrôlées par des comparti-ments à diaphragmes pneumatiques, ce quiaurait permis d'augmenter encore les vitessesde rotation moteur . . . en repoussant encore plusloin l'affolement des soupapes .

On décrira dans les chapitres suivants d'autresdéveloppements qui feront tous apparaître denouvelles exigences concernant l'huile de grais-sage moteur .

20

3.3. L'HUILE EST A CONSIDÉRER COMMEUN COMPOSANT ESSENTIEL DU MOTEUR

Les moteurs modernes sollicitent tellement lalubrification et les systèmes de lubrification quele temps où l'on pouvait considérer que "toutesles huiles se valent" fait complètement partie dupassé . Au contraire, l'huile doit être considéréecomme un composant structurel du moteur, àpeine plus interchangeable qu'un autre tel qu'unpiston, une soupape ou un coussinet, en toutcas qui doit satisfaire à des spécifications trèsétroites . Utiliser une huile de qualité inférieurepour son moteur, c'est chercher des problèmes .En effet, c'est l'huile qui évite les ennuis en pré-paration et ne doit pas constituer le plus faiblemaillon de la chaîne qui protège le moteur,aussi longtemps que celui-ci ne consomme pasen valeur plus d'huile que d'essence ! . . .

Le moteur de la Saab 9000 utilise un radiateurd'huile et un tendeur hydraulique pour la chaîned'entraînement de l'arbre à cames. Les poussoirshydrauliques sont alimentés en huile par paires . Lacanalisation d'huile vers les paliers du turbo estbranchée sur la canalisation principale d'huile .

La lubrification

Seuls les fabricants qui sont capables de fournirdes huiles dépassant les exigences des spécifi-cations seront à même de fournir l'huile pour lesmoteurs de demain et pour faire tourner sansproblème les moteurs d'aujourd'hui .

3.4 LE CIRCUIT D'HUILEL'huile du carter est aspirée à travers la crépinepar la pompe à engrenage qui refoule ensuitel'huile dans le filtre à huile et de là dans unecanalisation principale de distribution . Depuiscette canalisation partent des alésages d'ame-née d'huile vers les paliers du vilebrequin etvers la culasse . Depuis les paliers du vilebre-quin partent des canalisations de graissagesous pression vers les paliers des têtes de biel-le et parfois vers les paliers des pieds de biellesur l'axe du piston .Lorsque l'arbre à cames est logé dans le bloccylindres, des canalisations d'huile sont prévuespour lubrifier directement les paliers de l'arbre àcames . On procède de la même façon pourlubrifier les paliers des arbres à cames en têtedans la culasse mais à partir de la canalisationprincipale de culasse et donc selon un trajetbeaucoup plus long.

3 .4 .1 La lubrification des arbresà cames

Les moteurs à arbre(s) à cames en tête sontplus difficiles à lubrifier que les moteurs àarbres à cames dans le bloc-cylindre . Cela pro-vient du fait que l'on ne peut alors pas secontenter du graissage par projections mais quel'on doit procéder presque partout à un graissa-ge sous pression ou tout au moins par jetsd'huile . Les principes du graissage de la distri-bution ne sont pas encore définitivement fixéset les constructeurs utilisent parfois des prin-cipes radicalement différents d'un moteur àl'autre .

Le circuit d'huile de graissage de ce moteur Suzuki laisse voir clairement le parcours de l'huile . Remarquezl'emplacement de la pompe à huile entraînée directement par le vilebrequin, la soupape de décharge desurpression placée juste derrière et la traversée du filtre à huile (représenté en coupe partielle) . De l'huile estprojetée sur la paroi des cylindres depuis des gicleurs ménagés sur les têtes de bielle . On voit égalementcombien est long le trajet que l'huile doit parcourir pour atteindre les poussoirs de soupape arrière .

Pour résumer, il se pose deux problèmes princi-paux . Le démarrage à froid constitue le premierproblème . Aussi longtemps que l'huile est froi-de, elle s'écoule difficilement et les débits versla culasse sont faibles ce qui signifie qu'il fautun temps relativement long pour qu'il se soitaccumulé dans la culasse une quantité d'huilesuffisante pour lubrifier toutes les pièces à lubri-fier "d'urgence" . De nombreux constructeursfont passer les cames dans un bain d'huile detelle façon que même au démarrage à froid,après un long arrêt du moteur, il se forme tou-jours, dès le premier tour d'arbre à cames, unfilm d'huile entre les poussoirs et les cames ourespectivement les culbuteurs . Lorsque lemoteur est chaud et en régime, la lubrificationse poursuit par des jets d'huile .Le deuxième problème important de lubrificationconcernant la distribution apparaît lorsque lemoteur est chaud et que la température del'huile est élevée. Pour un régime de ralenti trèsbas, la pression d'huile est tout juste assurée, etle débit vers l'arbre à cames en tête est trèsfaible . En outre, l'huile étant très chaude esttrès fluide et ne forme par un film suffisant pour

II'

Meicedes a beaucoup travaillé le circuit de graissa-ge du moteur de la 190E à quatre soupapes parcylindre . Un bain d'huile ménagé sous chaque camegaranti qu'il y aura toujours de l'huile sous les camesdès le premier tour du moteur. Même les axes depiston sont lubrifiés sous pression et on utilise unradiateur d'huile à réglage thermostatique (commepour le circuit du refroidissement du moteur) .

1 . Filtre tamis à la crépine d'aspiration2 Pompe à huile3 Clapet de surpression4 Thermostat (110°C)5 Élément amovible du filtre à huile6 Clapet de surpression du filtre à huile7 Radiateur d'huile9 Tandeur de la chaîne d'entraînement de l'arbre àcames10 Roue de chaîne de l'arbre à cames d'échappe-ment11 Arbres à cames d'échappement12 Roue de chaîne de l'arbre à cames d'admission13 Arbre à came d'admission14 Pignon de chaîne intermédiaire15 Arbre du pignon de chaîne intermédiaire16 Manomètre de pression d'huile17 Thermomètre de température d'huile

s

éviter un contact métal sur métal . Lorsque la

température de l'huile dépasse 150°C, il existeun grand risque d'endommagement de l'arbre àcames et des autres pièces de la distributiondans la culasse si l'on n'utilise pas pour sonmoteur une huile de grande qualité .Pour éviter une usure rapide de la distributiondans les deux conditions critiques qui ont étéexplicitées ci-dessus, l'huile doit présenter descourbes de viscosité adaptées, et contenir desadditifs spéciaux adaptés aux pires conditions .

3 .4.2 Une recherche uniqueAfin de connaître avec précision ce qui sepasse effectivement en matière de graissage audémarrage du moteur, CASTROL a engagé unerecherche encore jamais réalisée . Avec Rolls-Royce et un institut de recherches nucléairesbritannique à Harwell en Angleterre, depuis1978, un certains nombre de moteurs ont été"radiographiés" à l'aide d'un rayonnement neu-tronique .L'intérêt de cette technique réside dans le faitque l'on peut utiliser un moteur parfaitementstandard tandis que l'huile est parfaitementvisible sur un écran de télévision de surveillan-ce . Les résultats ont été surprenants . Il fautbeaucoup plus de temps qu'on ne l'avait imagi-né pour que tous les éléments de la distribution

soient atteints par l'huile . Il existe même desmoteurs où il faut plusieurs minutes pour que lecircuit d'huile soit complètement rempli, c'est-à-dire gavé et ceci à température modérée.Pour

les moteurs modernes, il faut compter unebonne minute pour que le graissage du moteursoit complètement en oeuvre . Au cours de la

recherche, on a également recherché commentintervenait l'influence de la température au

La lubrification

démarrage et l'on n'a pas été déçu . Pour cela

on a refroidi un moteur de motocycle à quatrecylindres, successivement à 0°C, à -10°C et à

-20°C . Il est apparu que le temps nécessairepour remplir d'huile (gaver) la totalité du circuitest chaque fois doublée, ce qui signifie qu'à0°C il faut deux fois plus de temps qu'à 20°C(tempérée), et à -10°C deux fois plus de tempsqu'à 0°C, et ainsi de suite . . .Sur le plan de la technique de graissage, onpense à une solution simple pour réduire ladurée de gavage du circuit d'huile du moteur

Cette vue en coupe transversale du moteur BMW-V12 montre tout le soin apporté aux détails du circuit

d'huile . La soupape de décharge de surpression comporte un long plongeur qui retourne l'huile à proximité

de la pompe à huile placée en position basse dans le carter. Le grand filtre à huile est monté en saillie laté-

rale facilement accessible sur des tubes flexibles courts d'amenée et de retour reliés au bloc-cylindres, et

l'huile filtrée est conduite par des canalisations de, grande section au vilebrequin et aux culasses . Le trajet

de l'huile vers les poussoirs hydrauliques des soupapes est relativement long .

21

après un démarrage à froid : développer et

fabriquer des huiles "plus fluides" . C'est à lasuite de cette recherche et de ces résultatsinquiétants concernant le démarrage à froid queCASTROL a pris la tête des développementsengagés pour obtenir une huile qui ne présentequ'une faible viscosité à basse température etqui réduise ainsi la période de risque après undémarrage à froid, sans faire courir de risquessupplémentaires à haute température .La recherche avec le rayonnement neutroniquea également fait apparaître un autre problème

Sur cette vue en coupe longitudinale du moteur BMW-V12, on voit nettement que le graissage de la distri-bution a été étudié avec soin . Les cames de l'arbre à cames sont lubrifiées par pulvérisation d'huile à partir

de la canalisation d'huile qui court longitudinalement au-dessus de l'arbre à cames .

L'huile doit pouvoir revenir rapidemeht de la culas-se vers le carter moteur dans toutes les positionsdu moteur (sauf si la voiture est sur le toit !) . Pourle nouveau moteur BMW on a vraiment pris desdispositions spécifiques par rapport à ce problèmeet on n'a pas prévu moins de quatre alésages deretour d'huile au carter. Pour une températured'huile de 80°C et à un régime moteur de 5500tours/minute, la pompe à huile met en circulationpas moins de 40 litres d'huile par minute, ce quisignifie que la pompe viderait le carter en sixsecondes s'il n'y avait pas de retour d'huile

22

inattendu . Dans l'un des moteurs, environ unquart de litre venait se loger dans une pochedans laquelle plongeait la chaîne de distribu-tion, et n'en bougeait plus, ce qui réduisaitd'autant le volume d'huile en circulation ou bienrenouvelé à la vidange . Les huiles présentantune grande viscosité à froid retournent au carteravec retard, ce qui, avec un niveau d'huile baset en cas d'accélération longitudinale importan-te (accélération, freinage), peut désamorcer lapompe à huile et couper la pression d'huile pen-dant plusieurs secondes. Il s'agit là d'un dangerqui, répété par des conducteurs négligentquant au niveau d'huile, aboutit à la destructionprogressive du moteur.

3 .4 .3 Les poussoirs hydrauliqueset les linguets à rotule hydrauliqueCes éléments à rattrapage hydrauliques du jeurencontrent des problèmes de graissage etd'huile plutôt aigus . Tout d'abord au démarrage,le mécanisme hydraulique de rattrapage de jeune peut fonctionner que lorsqu'il a reçu del'huile . De plus, l'huile qui parvient au mécanis-me de rattrapage ne doit pas contenir desbulles d'air, autrement dit être émulsionnée àl'entrée de la pompe à huile car l'air est trèscompressible et le tampon d'huile de rattrapagedu jeu, qui pousse sur la soupape pour l'ouvrir,tend alors à diminuer au lieu d'ouvrir la soupa-pe. On obtient alors le même résultat que

La lubrification

lorsque le jeu aux culbuteurs est trop grand . Onobtient un battement ou un claquement dessoupapes perceptible à l'oreille, et si ce batte-ment persiste, le mécanisme de rattrapagehydraulique risque de se dégrader et on peutfinalement en arriver à des destructions de sou-pape mettant définitivement le moteur enpanne . Dans tous les cas, les performances dumoteur sont diminuées si les soupapes s'ou-vrent ou se ferment trop tard ou trop tôt, parceque le mécanisme de rattrapage hydraulique dela levée des soupapes est dégradé ou fonction-ne mal .Il faut aussi empêcher la corrosion du mécanis-me de rattrapage . Or, dans l'huile froide, c'est-à-dire à une température inférieure à 90-100°C,un peu d'eau est toujours mélangé à l'huile . Eneffet, la combustion d'un litre de carburant pro-duit près d'un litre d'eau et il existe toujours desfuites par les segments qui parviennent au car-ter d'huile où la vapeur d'eau, présente dansces fuites, se condense en eau qui s'émulsion-ne dans l'huile jusqu'à former la fameuse"mayonnaise" que l'on trouve sous les cacheculbuteurs des moteurs très usés .La corrosion est "funeste" pour le bon fonction-nement du mécanisme de rattrapage de jeuautomatique des culbuteurs et des poussoirs . Ilfaut songer en effet que le clapet anti-retour deretenu du volume d'huile, servant de tampon derattrapage du jeu, utilise une bille minuscule et

Les poussoirs à rattrapage hydraulique, tels que ceux de Mazda ici, fonctionnent en utilisant le principe de laquasi incompressibilité de l'huile. Lorsque la came n'appuie pas sur le poussoir, c'est-à-dire dans la positionde gauche, l'huile est aspirée à l'intérieur de la chambre de rattrapage du jeu sous le passage annulaire,entre la bille et son siège dont elle est "décollée" par la pression de l'huile de graissage du moteur. Dès quela came appuie à nouveau le poussoir pour ouvrir la soupape, la bille du clapet anti-retour s'appuie à nou-veau sur son siège sous l'effet de la pression d'huile régnant dans la chambre de rattrapage figurée alors enrouge à droite, car cette pression, provoquée par la poussée de la came, devient alors supérieure à la pres-sion de l'huile de graissage. Le jeu, qui pourrait exister entre la partie cylindrique de la came et le poussoir desoupape en position fermée de la soupape, est en fait rattrapé par le gavage de la chambre de rattrapage,figurée en rouge à droite, par l'huile de graissage du moteur refoulé sous pression . Au cours du gavage decette chambre de rattrapage, la levée de la bille par rapport à son siège n'est que d'environ 0,1 mm, ce quipermet une fermeture ultra rapide dès que la came "poussée" sur le poussoir peut ouvrir la soupape.Bienentendu, on doit comprendre que la force d'expansion de la pression d'huile du moteur dans la chambre derattrapage rouge est bien inférieure à la force de fermeture du ressort de soupape figuré ici en violet . Ainsi lapression d'huile du moteur rattrape le jeu mais ne peut pas s'opposer à la fermeture de la soupape .

un ressort qui n'exerce qu'une force de rappeltrès faible . Les courses d'ouverture de la billene dépassent guère en service 0,1 mm, ce quiest de l'ordre du jeu normal entre un poussoirde soupape et le grain de poussé du culbuteurqui l'actionne ; on comprend mieux pourquoi lamoindre corrosion peut-être "mortelle" à termepour le rattrapage hydraulique .Lorsque l'huile atteint des températures éle-vées, l'eau s'évapore, mais avec les huiles demédiocre qualité, on court le risque de voir seformer de la calamine sur les pièces les pluschaudes. Ces véritables "vernis bruns" risquentde bloquer le fonctionnement du mécanisme derattrapage hydraulique . Le plus grand risqued'encrassement se trouve sur les guides dessoupapes d'échappement qui constituent lespièces les plus chaudes du moteur qui reçoiventdes protections d'huile, si le refroidissement dela culasse est mal étudié ou momentanémentdéfaillant (faute d'eau) .

Cette photo d'un filtre à huile moderne coupé axia-lement au quart en montre toute la complexité.L'élément qui parait suspendu au milieu est la sou-pape de décharge des surpressions ou clapet decontournement qui s'ouvre lorsque la perte decharge provoquée par le filtre est trop importante,afin de permettre l'alimentation du moteur en huilesous pression (diminuée de la perte de chargemaximale admise) malgré le colmatage du filtre.

3.4 .4 Le filtre à huileToute l'huile du carter est refoulée à travers unfiltre à huile qui retient habituellement les parti-cules jusqu'à 0,015 mm (en d'autres termesjusqu'à 15 microns de diamètre) . Les particulesde plus petites dimensions ne causent en géné-ral aucun dommage car elles "se glissent" dansle film d'huile qui présente une épaisseur supé-rieure . L'huile du moteur collecte, en plus desparticules d'usure, une partie des particulesapportées par la combustion . Mieux le filtre à airdu moteur fonctionnera et sera entretenu, plusfaible sera la quantité de particules de l'air decombustion qui pénétrera dans le carter avecles fuites de gaz brûlés s'échappant par lessegments. Paradoxalement, les particules de lacombustion qui contiennent souvent du sableou des silicates sont beaucoup plus abrasivesque les particules d'usure ou de calamine .

i

i

Le corps du filtre à huile est muni d'une soupa-pe de décharge des suppressions appeléeaussi clapet de "by pass" à cause de sa fonctionqui est de s'ouvrir lorsque le filtre est partielle-ment bouché, et de laisser passer malgré tout ledébit d'huile refoulé par la pompe vers lemoteur. Mais on doit songer que la soupape "dedécharge" du filtre à huile ne s'ouvre pas seule-ment quand le filtre est bouché, c'est-à-direrarement ou même jamais, mais qu'au démarra-ge du moteur à froid, l'huile est souvent (surtoutl'huile de mauvaise qualité ou l'huile qui mériteune vidange) trop épaisse pour traverser le filtreà huile avec le débit requis et part en courcicui-tant le filtre vers le moteur avec toutes les parti-cules abrasives de plus de 15 microns qu'ellepeut contenir. Cette situation n'est pas forcé-

Dans le filtre à huile de la Mercedes 190 E à quatresoupapes par cylindre sont rassemblés quelques-uns des plus importants composants du circuitd'huile. Ne figure pas sur le dessin un capteur deniveau d'huile qui émet en continu dès que latempérature de l'huile à dépassé 60°C .320 Corps de filtre à huile321 Tube de niveau323 Clapet conique (de contournement du filtre)324 Ressort de tarage du clapet (decontournement)325 Appui du ressort 324326 Plaque d'ancrage327 Clapet conique (clapet de retenue)328 Siège du clapet 327329 Ressort d'application du clapet 327331 Élément interchangeable du filtre331 a et b Bagues d'étanchéité de l'élément 331332 a Manchon332 b Thermostat333 Ressort de compression334 Bouchon335 Bague d'étanchéité336 Couvercle démontable337 Étanchéité du boulon 339338 Bague d'étanchéité du couvercle 336339 Boulon centralA Vers le radiateur d'huileB Venant du radiateur d'huilea De la pompe à huileb Vers le carterc Huile non filtrée vers la canalisation d'huileprincipaled Huile filtrée vers la canalisation principalef Raccord de pression d'huile

La lubrification

ment catastrophique car les filtres centrifugesutilisés autrefois ne filtraient qu'une partie dudébit d'huile et le moteur n'en mourrait pas, aucontraire, mais elle doit inciter à utiliser unehuile de première qualité pour diminuer lesrisques de dégradation du moteur au démarra-ge. Ce premier départ d'huile non filtrée est engénéral destiné aux paliers du vilebrequin etensuite aux pistons . Certains rayures longitudi-nales des pistons paraissent dues aux parti-cules abrasives qui sont parties avec le premierjet d'huile froide ayant contourné le filtre à huile .

3 .4 .5 La soupape de déchargede la pompe à huile

La pompe à huile est une pompe volumétrique,généralement une pompe à engrenage, quiaspire et refoule un débit d'huile directementproportionnel à la vitesse de rotation du moteur .Les fuites d'huile sous pression dans le moteurdépendent par contre des jeux (sur les paliersdu vilebrequin par exemple) dans les passageset les sections des gicleurs, mais surtout de latempérature de l'huile . La pompe à huile dumoteur est prévue pour refouler un débit d'huilesupérieur aux besoins dans tous les cas, c'est-à-dire même au ralenti du moteur ou bienlorsque l'huile très chaude alimente des débitsimportants aux gicleurs de graissage par projec-tion . Dans les autres cas le surplus de débit trèsimportant par rapport au débit utile doit êtredéchargé par la soupape de surpression quis'ouvre en général dès que la pression d'huiledépasse 4 bars, environ 4 kg/cm 2 selon lesanciennes unités . La soupape de décharge dela pompe à huile est en général placée à proxi-mité immédiate du départ de la pompe et elledécharge le débit en surplus vers la crépined'aspiration de la pompe .Certains s'imaginent mieux faire circuler l'huile,lorsque le moteur est froid, en le faisant monterun peu en régime . C'est une erreur, on aug-mente seulement le débit au clapet de déchar-ge, et on chauffe un peu le fond du carter, car lamise en circulation locale génère de l'énergie . . .dissipée dans l'huile comme on l'a déjà évoquéau chapitre 3 .1 .2Certains ont essayé d'augmenter le tarage duressort qui sollicite le clapet de décharge dessurpressions d'huile, c'est-à-dire la force deréaction de ce ressort, afin d'augmenter le pres-sion d'huile . Les débits d'huile à froid, c'est-à-dire au démarrage du moteur, ne sont guèreaugmentés car les débits aux gicleurs ne sontpas proportionnels à la pression mais à la raci-ne carrée de la pression . Par contre, la chargesur les paliers de la pompe est directement aug-mentée et la puissance consommée par lapompe à haut régime est directement propor-tionnelle à la pression de refoulement . La plu-part du temps l'augmentation de la pression degraissage de l'huile du moteur aboutit à uneusure rapide de la pompe qui ne "tient" alorsplus la pression minimale requise pour le grais-sage lorsque le moteur tourne au ralenti . Lameilleure façon pour mettre en oeuvre rapide-ment le graissage en tous les points du moteur

23

après un démarrage à froid, c'est d'utiliser unehuile "fluide" . Mais seules les huiles de premièrequalité seront ensuite capables d'éviter quel'huile moteur ne devienne trop fluide pour assu-rer partout un bon film d'huile lorsque le moteursera très chaud et éviter ainsi une usure préma-turée du moteur .

3 .4 .6 Les radiateurs d'huileLes moteurs de puissance importante qui sontbeaucoup utilisés pour effectuer de petits par-cours peuvent avantageusement être équipésd'un radiateur d'huile . On peut alors prévoir uncarter de faible capacité qui permet un chauffa-ge plus rapide de l'huile au cours des petits par-cours, tandis que la surchauffe de l'huile aucours des longs parcours est évitée par le radia-teur d'huile . On doit bien entendu installer unthermostat qui met le radiateur hors circuit aussilongtemps que l'huile n'a pas atteint une tempé-rature suffisante .Certains constructeurs préfèrent installer unéchangeur de chaleur eau-huile immergé dansle circuit d'eau, ce qui réduit d'autant les canali-sations de liaison .Lorsque le moteur est encore chaud, l'huile dumoteur est réchauffée par l'eau de refroidisse-ment, tandis qu'au cours des longs parcours àgrande vitesse, alors que la température del'huile dépasse nettement les 100°C, l'huile estrefroidie par le liquide de refroidissement dont latempérature est régulée à environ 80°C . On seréférera à la figure du chapitre 3 .4 qui représen-te le circuit d'huile du moteur de la Saab 5000équipé d'un réfrigérateur d'huile . On peut aussiinstaller un échangeur de chaleur eau-huiledans le filtre à huile qui est relié au circuit derefroidissement du moteur par des raccords etdes durites qui supportent alors une pressionplus faible que dans le cas où l'on utilise desdurites d'huile . Un système de ce type est décritet représenté au chapitre 2 .1 .3 .

24 Le cahier des charges de l'huile

4. Le cahier des charges de l'huileLes deux principales fonctions de l'huile degraissage moteur consistent à lubrifier et àrefroidir . En fait, l'huile doit remplir bien d'autresfonctions qui se retrouvent énoncées dans lesspécifications de l'huile . Leur développements'est accéléré depuis 1980 et n'est pas encoreprêt de se ralentir .

Parmi les nombreuses fonctions de l'huile de grais-sage, la principale est la lubrification, c'est-à-dire legraissage des surfaces de frottement, notammentdes paliers (1) . Une fonction importante consiste àempêcher le collage ou gommage des segments(2) dans leur gorge du piston . Ensuite l'huile doitévacuer la plus grande partie de la chaleur de frot-tement (3) et une partie de la chaleur de combus-tion, notamment celle transmise au piston (4) .Ensuite l'huile doit évacuer autant que possible lesdépôts parasites (5), c'est-à-dire principalement lacalamine évacuée par la fonction détergente qui,introduite sans précaution il y a quarante ans, bou-chait les filtres . Enfin tout le monde sait bien que sil'huile se salit et noircit, elle constitue un moyen quiprotégé la mécanique de la corrosion.

LES FONCTIONS DE L'HUILE

•

LUBRIFIER

•

REFROIDIR

•

MAINTENIR LA SOUPLESSE DES JOINTS D'HUILE

•

MAINTENIR LES IMPURETÉS EN SUSPENSION

•

NETTOYER (PAR EFFET DÉTERGENT)

•

EMPECHER L'USURE PAR FROTTEMENT

•

RÉSISTER À L'AUTO OXYDATION

•

AMÉLIORER L'INDICE DE VISCOSITÉ

•

EMPECHER LA ROUILLE ET LES CORROSIONS

•

NE PAS MOUSSER

•

RÉDUIRE LES FROTTEMENTS

•

NE PAS SE FIGER

•

ÉLIMINER LES DÉPOTS DE COMBUSTION

•

LUBRIFIER LA BOITE DE VITESSE

(CAS DU MOTEUR TRANSVERSAL)

•

AMORTIR LE BRUIT

•

MAINTENIR L'ADHÉRENCE DU FILM D'HUILE

•

AMÉLIORER L'ÉTANCHÉITÉ (SEGMENTS)

Ce tableau résume les principales taches quel'huile doit assumer dans les moteurs modernes .Les huiles qui satisfont complètement à toutes cesexigences se voient décerner un indice de qualité .Le fait que des qualificatifs d'excellence soientattribués à une huile ne prouve pas qu'elle va rem-plir son (pardon I ses) service (s) parfaitement,seule une longue pratique peut le prouver .

De nombreuses instances qui prescrivent lesexigences de qualité des huiles moteur, n'ontpas pu suivre ces développements, ce qui aconduit certains constructeurs automobiles àémettre leurs propres spécifications . Afin debien faire apparaître toutes les exigences aux-quelles doit satisfaire une huile moteur, nousavons établi un "cahier des charges" de l'huilequi permet de déterminer sur quels points unehuile est "bonne" ou "moins bonne", et il existedes "examens" constitués par les spécificationsdes huiles de graissage . Le fabriquant d'unehuile moteur peut ainsi déterminer quelles spé-cifications sont satisfaites par cette huile etl'indiquer sur l'emballage (le bidon) de l'huile .

4.1 LES SPÉCIFICATIONS DE L'HUILEPour établir les spécifications souhaitées del'huile, il existe deux possibilités : soit l'huile esttestée effectivement sur tous les points, soitl'huile n'est soumise à aucun test mais se voitcependant accorder les spécifications requisescompte tenu du fait qu'elle est réalisée à partirde produits de base qui ont été eux-mêmes tes-tés . L'huile moteur est constituée d'une ou deplusieurs huiles de base et d'un grand nombred'additifs que l'on dénomme parfois des dopes .Les huiles de base sont produites par les socié-tés pétrolières tandis que les additifs sont fabri-qués par une petit nombre de grands groupespétroliers avec des spécifications étroites quileurs sont propres . Les fournisseurs d'additifstestent leurs produits de façon exhaustive etcontinue, et les fabricants d'huile leurs laissentl'initiative sur ce plan pour se consacrer au pro-duit final afin de rendre les coûts de développe-ment et de contrôle supportables par le marché .En fait, il existe des liens étroits entre les gran-des compagnies pétrolières et les fournisseursd'additifs . Lorsqu'une nouvelle huile est déve-loppée sur le marché, elle a satisfait à toute lesconditions du cahier des charges, et a donc"passé" son examen à l'égard des spécifica-tions . Mais cela ne veut pas dire qu'elle dépas-se largement les spécifications qui elles-mêmesne représentent que le minimum indispensabledes exigences nécessaires pour que le moteurassure un service correct de longue durée .L'huile d'un fabriquant renommé doit faire pluset elle est en général testée par des essais delongue durée pour s'assurer qu'elle reste fiabledans les pires conditions . Pour un essai com-plet, il ne faut pas réaliser moins de 27 tests quientraînent des dépenses vraiment importantes .Les solutions simples, qui ne font pas appel àde tels essais, consistent à mélanger des huilesde bases, fournies par des sociétés pétrolières,à des additifs déterminés, qui sont censés,d'après leurs fournisseurs, satisfaire lesdiverses spécifications . En faisant ainsi, on nevérifie pas si les additifs et les huiles de basesont parfaitement compatibles entre eux . Cetteméthode de fabrication des huiles est sûrementmoins onéreuse, mais elle n'assure pas la sécu-rité des produits de grande renommée .

4.2 LES SPÉCIALISTES DE L'HUILELorsque qu'un fabriquant d'huile développe desadditifs propres en complément ou en rempla-cement des additifs fournis par l'industrie chi-mique, on peut vraiment parler d'un spécialistedes huiles .Les huiles ainsi formulées sont soumises à destests intensifs en laboratoire et à des essais delongue durée sur des moteurs . On peut ainsigarantir une grande indépendance vis-à-vis desfournisseurs et arriver à un produit de pointe quipeut suivre les nouveaux développements desmoteurs sans avoir à attendre les essais etrecherches des fournisseurs d'additifs et sansdépendre du bon vouloir de ces fournisseurs .Castrol appartient indiscutablement au petitgroupe exclusif des spécialistes de l'huile .

4.3 LE GRAISSAGELe premier point du cahier des charges del'huile est bien entendu le graissage, la lubrifica-tion, c'est-à-dire l'interposition d'un film d'huileentre deux surfaces en glissement relatif detelle sorte que l'essentiel du contact entre lesdeux surfaces s'effectue par l'intermédiaire dufilm lubrifiant où les couches d'huiles glissentl'une par rapport à l'autre avec un minimum defrottement et sans usure . Aussi longtemps quele film d'huile est suffisamment épais, les sur-faces métalliques en contact glissent sans frot-tement important, mais pour cela, la rugositédes surfaces en contact relatif doit être inférieu-re à l'épaisseur du film d'huile . Pour les marins,on pourrait comparer avec la navigation d'unbateau en bois au milieu de petits récifs decorail . Aussi longtemps qu'il y a assez de tirantd'eau, le fond en bois du bateau glisse sur lestêtes des récifs de corail, mais pour un tirantd'eau plus faible, le fond du bateau commenceà être raclé et endommagé par les têtes desrécifs de corail .La technologie a inventé des termes pour définirces deux situations : le frottement fluide, c'est-à-dire le film d'huile complet, et le frottementmixte, c'est-à-dire le film d'huile limité . Le frot-tement fluide ou hydrodynamique est celui où ily a pratiquement pas de contact entre lespièces métalliques en déplacement relatif, c'estle frottement qui est recherché pour les paliersde vilebrequin et les paliers des têtes de bielledes moteurs où de l'huile est injectée en perma-nence sous la pression de refoulement de lapompe à huile dans le jeu ou intervalle entre lespièces en déplacement relatif rapide . Le frotte-ment mixte est celui où le film d'huile peut-êtrelocalement plus mince que les aspérités localesdues à la rugosité des pièces en contact, et ceglissement relatif produit donc, localement, uncontact métal sur métal, mais en présenced'huile . Ce type de frottement correspond àcelui entre les segments et le cylindre, ou bienaux frottements des pièces de distribution . Lefrottement mixte qui correspond, pour les piècesles plus chargées comme les paliers, au démar-rage du moteur ou bien à la fin de rotation de

J

1

1

celui-ci, ne produit heureusement qu'une usurefaible mais, par contre, le frottement à sec ouquasi sec produit très rapidement des destruc-tions irréversibles sur les pièces en contact etmême du grippage . Chacun doit savoir qu'unmoteur qui a perdu sa pression de lubrification,parce que le clapet de décharge de la pompe àhuile est, par exemple, resté ouvert, bloqué parde la limaille de fer, ne se contente pas de faireun bruit infernal en frein moteur, mais que si l'onpoursuit sa marche dans cet état . . . les biellespassent à travers le carter! . . .

4 .3 .1 La viscositéJusqu'ici, on a seulement parlé d'huile "épaisse"ou d'huile "fluide" plutôt que de se référer auterme précis et scientifique : la viscosité . Il s'agiten fait de la résistance à l'écoulement . Pourcomprendre l'étendue du problème on peut, parexemple, comparer la mise en tartine du miel etde la mélasse, c'est-à-dire du sucre fondu àchaud . Le miel s'écoule sur la tartine tandis quela mélasse s'y fige dès qu'elle est refroidie. Atempérature ambiante, le miel est visqueuxmais infiniment moins que la mélasse .La viscosité de l'huile dépend ainsi beaucoupde la température : plus celle-ci est élevée, pluselle s'écoule facilement . Mais l'huile moteurn'est pas comme la mélasse, elle s'écouleencore relativement bien à des températuresaussi basses que 0°C . On comprend que pourpermettre les démarrages à froid, l'huile ne doitpas présenter une viscosité trop importantepour des températures aussi basses que -10°C(au-delà de -20°C, ce sont souvent les batte-ries qui présentent plus de problèmes quel'huile) et qu'à chaud, c'est-à-dire à 130 -150°C, sa viscosité ne doit pas tomber trop bas,sinon on passerait au graissage mixte sur despièces essentielles .

note : 1CP=1 mPas

Le cahier des charges de l'huile

4.3 .2 La classification SAELes moteurs modernes sont conçus pour fonc-tionner avec des jeux très réduits, et toutel'année, c'est-à-dire aussi bien pendant leshivers américains glacés à -25°C que pendantles étés torrides à +50°C, et ceci en conservantla même huile toute l'année . Pour cela, depuislongtemps déjà, la Society of AutomobileEngineers (en abrégé SAE, c'est-à-dire laSociété des Ingénieurs américains del'Automobile) a édité une série de spécificationsconcernant la viscosité et, compte tenu del'immense expérience américaine, ces spécifi-cations sont utilisées pratiquement dans lemonde entier .Les huiles qui ont été testées à basse tempéra-ture reçoivent un numéro de code à deuxchiffres avec la lettre W (pour winter : hiver) .Les huiles qui sont testées à 100°C ne reçoi-vent qu'un numéro à deux chiffres . Les numé-ros sont précédés du sigle SAE . Ainsi, une indi-cation de viscosité SAE 20W 20 signifie quel'huile présente un grade ou indice de viscositéde 20 aussi bien en hiver qu'en été .Depuis décembre 1983, les exigences concer-nant l'huile pour la circulation hivernale sontdevenues beaucoup plus sévères . On teste leshuiles quant à leur viscosité à basse températu-re dans un appareil qui simule les conditions dedémarrage du moteur à froid . L'appareil,dénommé simulateur de démarrage à froid,comporte un disque métallique qui tourne avecun faible jeu dans un carter rempli de l'huile àtester, ce qui simule bien la situation de lubrifi-cation d'un vilebrequin de moteur attelé à desbielles, au démarrage du moteur . Pour les vis-cosités hivernales habituellement utilisées sousles climats européens 5W, 10 W ET 15 W, larésistance au démarrage (c'est-à-dire le couplenécessaire pour faire tourner le moteur à l'aide

Indices de viscosité SAE pour les huiles moteurNouvelle classification J300 JUIN 87

1 CST = 1 mm2/S

La dernière modification de la classification des viscosités date de juin 1987 où l'on a ajouté la classe 60 . A100°C, les huiles sont encore testées selon les procédés de mesure anciens, alors que les constructeursautomobiles européens ont décidé en 1985 d'en venir à leurs propres prescriptionsCCMC. Les huilesseront alors testées à 150° C, et subiront des essais quant à leur sensibilité aux pertes de viscosité tempo-raire et permanentes .

25

du démarreur) est sensiblement identique pourdes températures respectives de -25° C, -20° Cet -15° C . On en déduit que plus le chiffre quiprécède le W est faible, plus le démarrage dumoteur est facile. C'est bien, mais ce n'est passuffisant car il existe un autre problème . Pourles voitures qui couchent dehors par grandfroid, le refroidissement n'est pas régulier et ilest bien connu que la température descend sur-tout en fin de nuit . Ainsi, c'est en général l'huiledu fond du carter qui est la plus froide et dont latempérature peut être largement en-dessous dela température minimale prévue pour l'huile utili-sée dans le moteur. Cette huile du fond du car-ter peut se figer comme de l'huile à salade miseau réfrigérateur, et lorsque l'huile encore fluidea été aspirée par la pompe, cette dernièren'aspire plus que des bouffées d'huile figée . Lemoteur se trouve alors privé de pression d'huilepeu de temps après le démarrage et finit parserrer, c'est-à-dire gripper définitivement, mal-gré la température basse à laquelle il a démar-ré .Pour éviter que de telles situations ne se déve-loppent, la SAE a spécifié qu'une huile doit pou-voir être pompée à une température inférieurede 5° C à celle pour laquelle on a mesuré uneviscosité encore acceptable . En d'autrestermes, une huile ne doit pas se figer à unetempérature inférieure de 5° C à la températureminimale prévue . Pour les pays francophones,ont peut dire que les températures minimales àprévoir vont de -15° C à l'ouest et en régionparisienne, à -25° C dans l'est et en montagne -et l'huile SAE 10W est conseillée pour tous lesautomobilistes qui n'affrontent pas spécialementdes conditions extrêmes comme la montagne . Ilfaut bien comprendre en effet, comme cela res-sort du tableau des grades de viscosité, qu'unehuile moteur 5W permet des démarrages facilespar grand froid tels que ceux qui se sont pro-duits en Europe occidentale en 1956, 1961,1982, 1986, mais manque de viscosité pendantles chaleurs de l'été qui sont parfois les plusfortes en montagne précisément . Utiliser deshuiles grand froid, c'est bien pour la voiture quicouche dehors l'hiver en montagne, mais il nefaut pas oublier de changer d'huile avant l'été !Avant l'apparition des huiles multigrades, lesgrades les plus élevés, jusqu'à SAE 60, étaientplutôt réservés à la compétition où l'huiledémarre son service à 100° C, après démarra-ge en atelier, et le poursuit à 150°C, 180°C etau-delà ! . . .

4 .3 .3 Les huiles mono et multigradePrenons l'exemple de l'huile SAE 20W -20 .C'est, en fait, une huile qui ne possède qu'unseul grade de viscosité car elle tombe dans lamême classe à basse température comme àtempérature élevée . Jusqu'aux années 70, onl'utilisait comme huile d'hiver, et l'été on passaità l'huile SAE 30 . Ce passage de l'huile d'hiver àl'huile d'été s'effectuait sans trop de problèmescar les intervalles de vidanges étaient alors de5000 km et l'automobiliste moyen parcourait auplus 10000 km par an .

Indicede viscosité

SAE

Viscosité (cP)à température (°C)

maximum

Température limitede pompage (aspiration)

(°C) maximum

Temp .limited'util .

Viscositéà 100 °C

Min .

Max.

0W 3250 à - 30° - 35 - 30 3 .8

-

5W 3250 à - 25° - 30 - 25 3 .8

-

10W 3250 à - 20° - 25 - 20 4 .1

-

15W 3250 à - 15° - 20 - 5 .6

-

20W 3250 à -10° -15 5 .6

-

25W 6000 à - 5° -10 - 9 .3

-

20 - 5.6

moins de 9.3

30 - - 9.3

moins de 12 .5

40 - - 12 .5

moins de 16 .3

50 - - 16 .3

moins de 21 .9

60 - 21,9

moins de 26,1

26

Comme une l'huile monograde tend à être trop"épaisse"- moteur froid - et trop fluide - moteur trèschaud -, on a développé les huiles multigrade .Lorsque l'huile de base ne possède pas un gradede viscosité tout à fait suffisant, on ajoute desadditifs à molécules longues dénommées poly-mères . Ces molécules à longue chaîne constituentdes sortes de spaghettis qui s'enroulent sur euxmêmes à basse température et qui se déroulent àchaud pour se croiser à la manière d'un tapis pro-tecteur . Une huile synthétique supermultigradeSAE 5W - Y permet un démarrage à froid par -25°C et présente à 150° C dans le carter une viscositébeaucoup plus élevée que celle qui est spécifiéepar les conditions d'essai CCMC (constructeurseuropéens) .

Les fabricants d'huile ont alors progressivementdéveloppé des huiles "fluides" pour l'hiver et quirestaient cependant suffisamment "épaisses"pour l'été. On a ainsi utilisé des huiles SAE20W -30 et SAE 20W -40 qui sont dénomméesdes huiles multigrades car leur viscosité à hautetempérature tombe dans une autre classe queleur viscosité à basse température .Depuis le début des années 80, les huiles multi-grade ont complètement remplacé les huilesmonograde. L'espacement des intervalles devidanges, s'ajoutant à ce progrès, a conduit à

des huiles utilisables toutes l'année dans desconditions de températures et de charges très

variables . Nous remarquerons pour finir ce cha-pitre qu'on devrait dire en bon français non pasmultigrade mais multi indice, mais les profes-sionnels ont gardé le terme anglo saxon qui estplus parlant, et nous rappelons que les adjectifsavec "multi" sont en général invariables.

4 .3.4 Les moyens pour améliorerl'indice de viscosité

Pour indiquer à quel point la viscosité d'unehuile déterminée varie en fonction de la tempé-rature, on utilise l'indice de viscosité qui est indi-

Le cahier des charges de l'huile

qué par un chiffre . Plus cet indice est élevé,moins la viscosité varie en fonction de la tempé-rature . Les huiles monogrades ont un indice deviscosité faible tandis que les huiles multigradeont un indice de viscosité élevé .Pour fabriquer une huile multigrade, les fabri-cants d'huile partent d'une huile de base fluide,par exemple une huile SAE 10W . Ensuite, ilsdissolvent dans cette huile des substances àtrès longues molécules, les polymères . Cesmatières plastiques, à longue chaîne en formede spaghetti, présentent la propriété intéressan-te de s'enrouler à froid et de se dérouler et dese répandre dans l'huile comme une patte ouun non tissé, lorsque l'huile est chaude .La viscosité de l'huile à froid est à peine modi-fiée par ces polymères enroulés, mais à chaud,l'influence sur la viscosité est très importante . Ilest aussi possible de faire passer une huile debase SAE 10W dans la classe SAE 40, en ajou-tant une certaine quantité de ces polymères .Comme ces molécules à chaîne longue aug-mentent l'indice de viscosité, les spécialistesdes huiles les désignent sous le nom barbare"Améliorants de l'indice de viscosité" . Ces poly-mères présentent cependant une deuxième pro-priété très intéressante pour la lubrification desmoteurs et qui n'est connue que depuisquelques années . Leurs fibres longues tendentà emprisonner l'huile qui se trouve en quelquesorte retenue dans des séries des "chambresde confinement" d'où on ne peut la chasserqu'en exerçant de très fortes pressions, un peuà la façon d'une graisse . Cette propriété serévèle très utile pour la résistance des paliersde vilebrequin et de têtes de bielle où le tempsmoteur (explosion) de la combustion, surtoutdans les moteurs Diesel, et les très hautsrégimes de rotation, provoquent des surchargesqui dépassent parfois la pression supportablepar un film d'huile ordinaire .

4.3.5 Les pertes de viscositétemporaires et permanentes

Il n'y a jamais d'avantages sans quelquesinconvénients, il n'y a que la publicité pour ten-ter continuellement de nous le faire oublier . Cespetits inconvénients se manifestent aussi avecles "polymères utiles" . Leurs fibres tendent à serompre et les morceaux à se rassembler et às'agglomérer en paquets à certains endroits dumoteur, précisément par exemple à l'entrée et àla sortie de l'huile vers les paliers de tête debielle ou de vilebrequin . La conséquence duraccourcissement des fibres à chaîne longue,utilisées comme super additifs, se manifeste parune chute de la viscosité dans le moteur chaud .Les fibres courtes se mettent alors à ressemblerplus à des vermicelles qu'à des spaghettis, etune huile SAE 10W -40 se transforme en unehuile de viscosité tout à fait insuffisante avec lerisque de voir apparaître un frottement métalsur métal à chaud plus important .Le deuxième inconvénient, l'alignement desfibres, n'est connu que depuis quelquesannées . En particulier pour les films d'huile rela-tivement longs, les fibres raccourcies tendent à

s'aligner en rangées et à laisser des espaceslibres complètement exempts de fibres où laviscosité de l'huile "rejoint" probablement la vis-cosité de l'huile de base . Si ces "espaces libres"apparaissent à très haut régime, ils font courirde grands risques au film d'huile, en particuliersi la température de l'huile est élevée . Les poly-mères se dispersent à nouveau lorsque l'huilequitte la zone où le film d'huile est sollicité et lasituation d'enchevêtrement des films se rétablitpour constituer un tapis protecteur ; on retrouve

alors la viscosité correcte de l'huile à chaud. Ce

phénomène est dénommé "perte temporaire deviscosité" .

4 .3.6 La viscositéaux températures élevées

Le phénomène des pertes temporaires de vis-cosité, connu depuis peu de temps, a pu expli-quer de nombreux cas de destruction despaliers ou d'usure prononcée des pistons et dela distribution . Pour des températures et desrégimes moteur élevés, une huile SAE 10W -40ne ressemble plus dans ces conditions à uneSAE 40, mais plus probablement à une huileSAE 20 . Le film est alors beaucoup trop minceà chaud, ce qui explique les dégradations inat-tendues qui sont observées .Cette situation constitue la raison principale quia conduit les constructeurs automobiles de laCommunauté Européenne, réunis dans leCCMC, à décider qu'à partir d'octobre 1985, laviscosité des huiles ne serait plus mesurée à100° C mais à 150° C . En outre, il s'est avéréque les mesures réalisées avec l'appareild'essai ne reproduisaient pas exactement lesconditions dans lesquelles se produisent lespertes de viscosité . Afin de garantir que l'épais-seur du film d'huile ne soit pas trop faible dansces conditions de température élevée et devitesse de glissement très élevé, on a spécifiéune valeur minimale de viscosité .

Evolution de la viscosité de l'huile moteur

-10

Le fait qu'une huile puisse satisfaire à uneclassification donnée, par exemple la classificationSAE 15W-40, laisse beaucoup de questions sansréponse. Que se passe-t-il si la température del'huile est inférieure à -15° C ? Si la viscosités'effondre, la lubrification est en danger. Commentêtre sûr qu'une huile soumise à un essai à 100° Cselon la méthode d'essai SAE est en classe 40 etprésente encore une viscosité suffisante à 150° Cpour éviter l'usure accélérée du moteur. Lesmesures effectuées à 100° C sont sans valeurpour les constructeurs automobiles européens.

LES RAISONS DE L'ACCROISSEMENT

DES TEMPÉRATURES DE L'HUILE

La contenance du carter n'augmente pasLes puissances augmententL'injection du carburantLa suralimentationLes régimes plus élevésLes structures plus complexes (multi sou-pape)Les taux de compression plus élevésLa température plus élevée du liquide derefroidissementLe carburant sans plombLe fonctionnement au carburant gazeux

Dans les conditions de conduite européennes, il ya bien des raisons à l'augmentation de la tempéra-ture de l'huile du moteur. . . autres que le roulageforcené du conducteur ! Le fonctionnement moinspolluant des moteurs, grâce à l'injection du carbu-rant et avec un meilleur rendement grâce à destaux de compression plus élevés, a aussi, para-doxalement, pour conséquence une élévation destempératures d'huile. Quant aux structures plusperformantes (mufti soupape) elles augmentent latempérature à la fois parce que la distribution estplus chaude, donc à lubrifier plus intensément, etparce que les pressions de combustion sont nette-ment plus élevées à haut régime .

La spécification SAE J 300 prévoit que pourchaque classe d'huile la viscosité doit se trouverà 100 0 C dans des limites déterminées . Aucours des mesures de viscosité, l'huile s'écouleà faible vitesse à travers un tube de mesure et ils'agit là de conditions de mesure tout à fait dif-férentes de celles prévues par l'essai CCMC(européen) . Le SAE mesure en quelque sorte laviscosité de l'huile qui revient de la culasse aucarter moteur, tandis que l'essai CCMC mesurela viscosité de l'huile qui se trouve entre le pis-ton et la paroi du cylindre, ou bien entre la cameet le culbuteur . La mesure CCMC est réaliséedans des conditions extrêmes de températureet de frottement, les anglophones utilisentd'ailleurs un terme plus juste que celui de frotte-ment, ils parlent de "cisaillement" . Ces condi-tions d'essai CCMC ont été ainsi dénomméesHTHS pour "High Température High Slear", cequi signifie "Haute température, haut cisaille-ment" .Il est dommage que le CCMC n'ait pas prévu dedéterminer la viscosité HTHS commeVolkwagen l'avait proposé . En effet, VW propo-sait de déterminer la viscosité qui persistaitaprès la mise en circulation de l'huile dans unappareil d'essai . On aurait pu mesurer les effetsdes additifs améliorant la viscosité après utilisa-tion de l'huile pendant environ 15000 km dansun moteur à vitesse de rotation élevée . Un telessai aurait permis de voir si les fibres de poly-mères de mauvaise qualité se raccourcissentau point de ne plus garantir un bon résultat àl'essai HTHS . En effet, lorsque ces fibres depolymères sont trop courtes, la réduction de laviscosité ne se manifeste que pour des tempé-ratures et des vitesses de glissement élevées .

Le cahier des charges de l'huile

4.3 .7 Les huiles de baseIl apparaît bien de ce qui précède que les poly-mères, et, par voie de conséquence, les fibresqui en sont issues, doivent être de très bonnesqualité pour assurer leur service correctementdans un moteur très chargé .De même, l'idée d'obtenir à partir d'une huile debase bon marché, une huile multigrade doit êtrebannie car on multiplie alors les risques de voirapparaître des pertes de viscosité permanenteset temporaires .Il se pose en effet un problème de pollution etun problème d'évaporation . Dans les moteursmodernes, le carter moderne est en ventilationfermée, c'est-à-dire que les gaz brûlés qui sesont échappés sous les segments sont re-aspi-rés dans les chambres de combustion descylindres et donc évacués à l'échappement . Lesgaz de carter aspirés contiennent toujours unpeu de vapeur d'huile qui se dépose sur le cir-cuit d'admission, y compris sur les soupapes etsur les pistons . Les longues molécules desadditifs d'amélioration de la viscosité peuventalors venir salir le circuit d'admission et les seg-ments à l'intérieur de leurs gorges .

La grande différence entre une huile minéraleordinaire et une huile synthétique réside dans lafaçon dont les molécules sont disposées . Dansune huile minérale, elles sont distribuées auhasard, tandis que dans une huile synthétiqueelles sont ordonnées . Les huiles d'hydrocraquageforment un groupe à part que l'on peut considérercomme celui des huiles minérales améliorées .

Lorsqu'une huile de base ne présente qu'uneviscosité faible, le danger est grand qu'elles'évapore à température élevée . Cette évapora-tion va se produire aux emplacements les pluschauds mais l'huile ne partira pas toute entièreen vapeur comme l'essence au carburateur, elleva laisser des dépôts en des emplacements oùils sont particulièrement indésirables, commeles guides de soupapes et les gorges des seg-ments . L'huile qui reste après ces évaporationspartielles aura perdu ses constituants les plusfluides et se sera épaissie, ce qui posera desproblèmes au démarrage à froid, et, pour lalubrification de la distribution, après le démarra-ge à froid .Les sociétés pétrolières ont si bien travaillé quel'indice de viscosité des huiles de base s'esténormément améliorer si bien qu'il suffit mainte-nant d'ajouter une faible quantité d'additifs amé-liorant la viscosité pour obtenir la viscosité àchaud nécessaire . En fait, l'huile moteur estfabriquée à partir du pétrole brut qui est soumisà la distillation atmosphérique, c'est-à-dire en

27

général à l'évaporation sur un lit de coke encombustion suivi d'une distillation fractionnéequi donne toute une gamme de produits, depuisles gaz liquéfiés sous pression comme le propa-ne et le butane, en passant par l'essence, legazole, le fuel domestique, le fuel lourd, leshuiles de graissage et enfin les bitumes et lecoke de pétrole . Comme tous ces produits pro-viennent de pétroles bruts très différents, ondoit comprendre que les huiles de graissageminérales, c'est-à-dire de pétrole, présentent degrandes différences en fonction du "cru" pétro-lier d'origine .On fabrique depuis 1935 des huiles de baseminérales selon ce procédé de distillation frac-tionnée mais ces huiles de base ne conviennentplus pour la préparation des huiles multigrade .Grâce aux perfectionnements introduits dans leraffinage, on obtient maintenant des huiles debase minérales qui présentent un indice de vis-cosité élevé . Les fabricants d'huile veulentcependant disposer d'huiles de base encoremeilleures et dont on puisse parfaitement maî-triser toutes les propriétés . C'est ainsi que l'onen est venu aux huiles de base synthétiques quiprésentent une certaine constance "moléculai-re", c'est à dire sensiblement toujours la mêmecombinaison de molécules . Ce sont ces huilesqui sont dénommées huiles de synthèse carelles sont en fait constituées d'hydrocarburesde synthèse .

Les huiles de synthèse sont habituellementobtenues par combinaison à des moléculesconnues d'oxygène ou de radicaux alcool . C'estde cette façon que se forment les huiles extrai-tes des plantes telle que l'huile de ricin . Ceshuiles synthétiques présentent un film lubrifiantexceptionnellement adhérent et un indice deviscosité très élevé . De toute façon il existe unelarge gamme d'huiles synthétiques présentantdes propriétés variées et les fabricants d'huilepeuvent ainsi sélectionner quelle(s) propriété(s)ils souhaitent privilégier .Bien sûr, rien n'est parfait et ces huiles de syn-thèse présentent elles-mêmes des inconvé-nients, ne serait-ce que leur prix . Il faut en faitajouter de nombreux additifs à l'huile de base,même de synthèse, pour obtenir l'huile moteurque nous utilisons . Ce n'est pas le produit élé-mentaire, huile de base ou additif, qui faitqu'une huile moteur est bonne, moyenne oumauvaise, c'est la combinaison de l'huile debase (ou des mélanges d'huiles de base) et desadditifs.Le fabriquant d'huile qui ajoute à une huile debase de synthèse très onéreuse un paquetd'additifs bon marché fait sûrement une mauvai-se affaire . Les fabriquant d'huile renomméscombinent entre eux des produits chers afind'avoir un produit de première qualité .On associe très souvent deux huiles de base,l'une "fluide", l'autre "épaisse" . L'huile de basefluide est alors une huile de synthèse car cettehuile résiste à l'évaporation et présente unefaible viscosité aux basses températures .L'huile de base épaisse peut être constituée parune huile minérale relativement bon marché et

28

Variation de viscosité des huiles moteur de CASTROLen fonction de la température

Température de l'huile

Bien que l'huile Castrol de FORMULA RS 5W 50 ait réussi à satisfaire les conditions requises pour les guidesde soupapes des moteurs de course, on a développé une version 10 W 60 . Grâce à cette dernièrecombinaison, complètement de synthèse, la viscosité reste basse à faible température et est relativementtrès élevée à haute température.

qui dissout bien tous les additifs . De telleshuiles sont dénommées "semi-synthétiques", cequi ne veut pas dire qu'elles sont constituéespour moitié d'huile de synthèse .Depuis quelques années, on a développé unnouveau type d'huiles minérales de basedénommées "huiles d'hydrocraquage" . Sousl'action de températures élevées et surtout de

pressions élevées, on arrive à combiner del'hydrogène à des huiles minérales de base, etles huiles nouvelles obtenues dans ces condi-tions sont dénommées huiles de "craquage", oude cracking selon le terme anglais des pétro-liers . Toutes ces huiles nouvelles présentent unindice de viscosité très élevé .Ces huiles de base se sont révélées moins oné-reuses que les huiles de base synthétiques touten présentant cependant de grands avantagespar rapport aux huiles minérales courantes . Ces

huiles d'hydrocraquage peuvent être combinéesà la fois aux huiles minérales ordinaires et auxhuiles de synthèse, selon les propriétés que l'onsouhaite obtenir.

4 .3 .8. Les mélanges d'huileIl est prudent de ne pas mélanger des huiles demarques, de viscosités et de qualités diffé-rentes . Bien entendu, il vaut mieux procéder àun mélange que de rouler avec un niveaud'huile trop bas et de risquer la destruction du

moteur. Afin de toujours permettre un "dépan-nage" par une huile quelconque, les huiles sontmiscibles entre elles, mais il vaut toujours mieuxutiliser une huile de première qualité de lamême marque et il est conseillé pour celad'emporter toujours dans sa voiture au moinsun bidon de son huile "favorite". On peut ainsitoujours faire face à une baisse intempestive du

Le cahier des charges de l'huile

SAE J 300

niveau d'huile qui se manifeste par l'allumagedu témoin de pression d'huile à l'accélération ou

au freinage . . . et compléter le niveau sans crain-te lorsque l'on effectue un long trajet loin dechez soi.Prenez l'habitude de surveiller votre niveaud'huile vous-mêmes, lorsqu'il est bien fixé, parexemple le matin avant le premier démarrage .

Vous verrez non seulement l'huile . . . et sa cou-

leur de plus en plus "fatiguée", mais aussid'autres anomalies du moteur. Si vous êtes obli-gé de procéder à un mélange d'huiles, suivez

ce conseil : mélangez de préférence des huilesde même viscosité SAE W et de mêmes spécifi-cations CCMC, par exemple une huile SAE10W 30 CCMC G5/PD2 de marque A avec unehuile 10 W-40 CCMC G5/PD2 de marque B .Lorsqu'une huile de même viscosité n'est pasdisponible mais que l'on peut disposer d'unehuile de viscosité plus élevée, cette dernière vaélever la viscosité du mélange . Cette dernièreconséquence est sans danger dans les payschauds mais si vous êtes aux sports d'hiver,vous devez repartir avec un moteur très froid etil vaut mieux compléter le plein avec un huile deplus faible viscosité W .S'il s'agit d'un moteur Diesel, veillez à ce quel'huile porte l'indication CCMC PD2 . Si une telle

qualité d'huile n'est pas disponible, choisissezalors une huile avec une spécification API CD,par exemple API SG/CD . Pour les moteurs à

allumage commandé (à essence), on choisirade préférence une spécification CCMC G4 ouG5, une qualité API pouvant encore être utiliséepour compléter le niveau .En cas de mélanges d'huiles, il peut égalementse poser des problèmes avec les joints d'étan-chéité à l'huile . Voir le chapitre 4 .5 .1 .

4.4 REFROIDIRLa fonction réfrigération de l'huile de graissageest devenue toujours plus importante au coursdu temps . Cela provient du fait que la tempéra-ture de fonctionnement du moteur a beaucoupaugmenté . La puissance par litre de cylindrée

est continuellement croissante et dépasse 75kw par litre . Les pistons sont maintenant princi-palement refroidis par les projections d'huile quisont réalisées sur le dessous du piston . Ceciest particulièrement vrai pour les moteurs surali-mentés car les températures de piston y sontmaximales, l'échange de chaleur étant directe-ment fonction de la densité des gaz qui estalors maximale . La température de l'huiledépend beaucoup également de la vitesse derotation du moteur car l'huile est presque seulepour évacuer les pertes mécaniques qui sont

alors maximales à régime élevé . Pour maintenirla viscosité de l'huile à une valeur suffisante, ilfaut en abaisser la température locale et pourcela, il faut faire circuler des débits d'huileimportants qui ont surtout pour fonction derefroidir . Ceci explique pourquoi les moteursmodernes sont dotés de pompe à huile qui sontcapables d'un tel débit (souvenez vous du cha-pitre 3 .4.2 . : le nouveau moteur BMW vide soncarter d'huile en 6 secondes, pas moins !) .Le maintien des parois de la chambre de com-bustion à une température élevée réduit lespertes thermiques des gaz brûlés en cours dedétente et réduit en conséquence la consom-mation de carburant du moteur . Ce fait étaitbien connu autrefois ; les moteurs refroidis àl'air (comme le moteur de la 2CV Citroën)avaient un meilleur rendement global mais leurhuile de graissage était si chaude (les ailettesde refroidissement de la culasse atteignaient300° C) qu'il fallait obligatoirement prévoir un

radiateur d'huile relativement onéreux . Dans detels moteurs, la température du piston était trèsélevée, et le pied de bielle était équipé en géné-ral un gicleur d'huile qui arrosait fortement le

piston . Ces moteurs, dont il existe encore denombreux exemples sur les motocycles, ne sontpas seulement refroidis à l'air mais `à l'huile et àl'air" .Sur les moteurs de voiture actuels, on tend deplus en plus à utiliser des circuits de refroidisse-ment fermés (à vase d'expansion) avec un liqui-de de refroidissement au glycol à moins de 50%d'eau qui, non seulement ne gèle pas, mais enplus n'attaque pas à chaud les collecteurs enmatière plastique de radiateurs à feuilles d'alu-minium empilées, inventés par Ferodo (actuelle-ment Valeo) et largement utilisés en Europe,notamment en France et par VW . Grâce à ces

nouveaux circuits de refroidissement, on atteintmaintenant 110° C au radiateur sans bouillir etle rendement du moteur est meilleur, maisl'huile est plus chaude ! . . .Les températures d'huile moteur les plus éle-vées se rencontrent dans les gorges des seg-ments coup de feu et dans les guides des sou-papes d'échappement où il n'est pas rared'atteindre 300° C, et même plus avec lesmoteurs turbo Diesel . Comme en ces emplace-

ments il ne se produit qu'un écoulement d'huileinfime, il n'y a pas refroidissement . Par contre,en certains autres emplacements où se déve-loppent des frottements importants, commeentre une came et un culbuteur, on pouvaitatteindre des températures instantanées inad-missibles, conduisant au grippage . Un refroidis-sement par jets d'huile bien dirigés est absolu-ment nécessaire en ces emplacements .

4 .5 . LES AUTRES FONCTIONSDE L'HUILE DE GRAISSAGE

Dans ce qui suit, on parlera des additifs euxmêmes. Ils ne sont pas classés par ordred'importance .On a pu voir à partir des "chapitres" du cahierdes charges de l'huile que cette dernière doitremplir bien des fonctions . Tout l'art du fabri-quant d'huile consiste à choisir un "paquetd'additifs" bien équilibré, en combinaison avecune bonne huile de base et de bons additifs deviscosité . L'ensemble doit être testé de façonintensive afin d'être sûr qu'après une longuepériode de temps et dans des conditions diffi-ciles de service, l'huile est à même de remplirtoutes les fonctions pour lesquelles elle est pré-vue. C'est dans le chapitre suivant que l'ondécrira toute la complexité du développementd'une huile moderne .

4 .5 .1 . Préserver la flexibilitédes joints d'étanchéitédu circuit d'huile

Avec l'accroissement des températures d'huilela sensibilité de certaines sortes d'élastomèrespéciaux, avec lesquels sont réalisés les jointsdu circuit d'huile, à l'égard de certaines sub-stances contenues dans l'huile, s'accroît -l'élastomère durcit, s'écaille ou se fissure etlaisse passer des fuites croissantes . Afin des'assurer que les garnitures d'étanchéité aucontact de l'huile ne seront pas dégradées enlongue période, CASTROL conduit des essaissur les élastomères à des températures biensupérieures à celles qui sont rencontrées dansles moteurs. Les joints et garnitures d'étanchéi-té ne doivent pas non plus être soumis, à terme,à un gonflement ou à un rétrécissement . Il fautfaire attention également aux joints spéciaux quine sont pas précisément en élastomère . Ainsi,par exemple, les joints d'étanchéité des guidesde soupapes sont le plus souvent réalisés enmatériaux spéciaux tels que le Viton ou leTeflon (marques déposées de Dupont deNemours) .

4.5 .2. Maintenir les impuretésen suspension

L'huile doit être à même de maintenir en sus-pension toutes sortes de particules de polluantsou de salissures, sinon ces particules se retrou-vent collées sur le filtre à huile qu'elles finissentpar colmater. Les additifs utilisés à cette fin sontappelés "dispersants" et ils ont un rôle importantpour prévenir l'encrassement du moteur .

Le cahier des charges de l'huile

EFFET D'UN NIVEAU D'HUILE BASSUR L'OXYDATION

Une recherche récente avec des huiles API SG amontré comment le phénomène d'oxydation del'huile peut se développer brutalement. Bien quel'huile B soit d'une qualité supérieure à l'huile A, laviscosité augmente également très rapidementlorsque la limite est franchie. C'est surtout lorsquele niveau d'huile est bas que l'oxydation risque dese développer. On doit bien entendu comprendreque les essais se déroulent à des températuresd'huiles très élevées .

4.5 .3. Maintenir le moteur propreAfin d'éviter les dépôts de calamine, on ajoute àl'huile moteur des "détergents" c'est-à-dire dessolvants de la calamine et des dépôts adhé-rents . Ces détergents fonctionnent comme ceuxqui sont utilisés dans la lessive mais ils sontsolubles dans l'huile et non pas dans l'eau .

4 .5 .4 . Résister à l'oxydation de l'huileL'huile peut être oxydée par l'oxygène de l'air .Plus l'huile est chaude, plus elle risque l'oxyda-tion . L'huile est alors épaisse et acidifiée et elleest en quelque sorte "rance" . Ce processus nedoit pas se poursuivre trop loin sinon il met endanger la lubrification et les paliers peuvent êtreatteints . Les chimistes cherchent à développerdes substances qui retardent le processusd'oxydation à un point tel que l'huile résiste à detrès hautes températures . Une huile de premiè-re qualité peut supporter une température de150° C dans le carter pendant une longue pério-de et même une température de 170° C nepose pas de problème pendant de courtespériodes . Ces températures d'huile élevéesconduisent cependant à des limitations sur leplan de la durée de vie . Lorsque l'huile a com-mencé à s'oxyder, le processus se poursuit trèsrapidement, de façon presque explosive pour-rait on dire - on lira à ce sujet le chapitre 6 .

4 .5 .5. Prévenir la corrosionIl va de soi qu'il ne doit jamais se produire decorrosion ou se former de rouille dans la partied'un moteur parcourue par le circuit d'huile (dela rouille ou une corrosion limitée apparaît par-

29

fois dans le circuit d'eau) . En fait, un moteurmoderne comporte des matériaux très divers etil n'est pas aisé de choisir des additifs anticorro-sion, et leur dosage, qui garantiront la protec-tion de tous les matériaux, dans tous les cas etdans le temps .

4 .5.6 Empêcher la formationde mousse

Il y a moins de vingt ans, lorsque l'huile se met-tait à mousser, elle tendait à s'échapper detoutes les ouvertures du moteur, et ce phéno-mène se manifestait particulièrement sur lesvoitures de tourisme qui se livraient à la compé-tition . La formation de mousse présente desinconvénients bien plus grave : la résistance dufilm d'huile aux charges est réduite et surtoutles gaz de la mousse introduits dans l'huile sontcompressibles et le film d'huile introduit entreles pièces en frottement, comme les paliers devilebrequin, n'est plus à même de s'opposer aucontact métal sur métal . Castrol a développéune huile spéciale anti-mousse pour les mo-teurs où l'huile risque d'être spécialementaérée . Il s'agit en particulier des moteurs trèspoussés ou de compétition qui fonctionnent àcarter sec c'est-à-dire où le vilebrequin et lestêtes de bielle ne "battent" pas dans l'huile quiest rassemblée dans un carter à part où lapompe à huile tend souvent à aspirer des bullesd'air dans l'huile à cause du très grand délitd'aspiration .

4 .5.7 Réduire le frottementLorsque le film d'huile est trop mince et que lessurfaces métalliques risquent d'entrer encontact, on peut diminuer le frottement en utili-sant un moyen de lubrification spécial . Cesmoyens forment une couche grasse qui, mieuxqu'un film d'huile, empêche un contact métalsur métal. Ces moyens de diminution du frotte-ment s'accrochent très fortement aux métauxqu'ils sont chargés de protéger et peuvent ainsidiminuer de façon permanente le frottement etl'usure .

4.5.8 Limiter l'usureDans un moteur, il existe toujours des emplace-ments et des conditions où il se produit uncontact métal sur métal parce que le film d'huilelocal et instantané est trop minci . La pressionde contact métal sur métal est souvent si élevéeque des dégradations locales très importantessont à prévoir si la situation de contact métal-lique se prolonge . On ajoute à l'huile des pro-duits chimiques qui, dans des conditions depression et de température élevées, formentdes substances qui peuvent assurer unecouche de protection temporaire . Il existe desmoyens anti-usure qui exercent leur actionmême lorsque l'huile est froide, et d'autres quin'exercent une action complète que lorsquel'huile est chaude . L'un des plus efficaces pro-duit anti-usure est le ZDDP, un composé zinc-phosphore qui est particulièrement efficace pourla lubrification de la distribution . On en dira plusà ce sujet dans le chapitre suivant .

30

4.5.9 Améliorer le point de figeageL'huile qui est un liquide complexe ne se solidi-fie pas d'un bloc comme les liquides purs telque l'eau . En dessous d'une température quel'on dénomme début de figeage, il se forme desamas cireux. Le même phénomène se produitavec le gazole ou le fioul domestique et danstous les cas, on risque le colmatage temporairedes filtres et la perte de pression d'huile . Lesqualités lubrifiantes de l'huile sont ainsi affec-tées car seules les fractions fluides sont refou-lées par la pompe . Il existe des additifs qui frei-nent cette tendance au figeage, mais leur actiondépend beaucoup de la vitesse de refroidisse-ment. D'une manière générale, les huiles miné-rales risquent beaucoup plus le figeage que leshuiles de synthèse car elles présentent une plusgrande tendance paraffinique .

4.5.10 Limiter la formation de dépôtsIl peut se poser des problèmes aigus lorsquel'on utilise comme additifs des produits conte-nant des métaux car ces métaux peuvent sedéposer sous forme de dépôts lorsque l'huilequi a pénétré dans la chambre de combustionest brûlée comme le carburant . Par suite de laprésence de ces dépôts, les soupapes et siègesde soupapes peuvent être brûlés et des rayurespeuvent être provoquées par cette calamine surles parois des cylindres et des pistons .Lorsque la calamine se dépose sur les élec-trodes des bougies, ces dépôts finissent parrester incandescents et provoquer de l'auto allu-mage qui perturbent complètement le fonction-

Le dépôt de calamine sur la bougie a souvent pourconséquence un trou dans le piston ! Lorsque lemoteur fonctionne à charge élevée la calamine surla bougie, de par sa position en saillie dans lachambre de combustion et la surchauffe provo-quée par les étincelles, commence à rougeoyer etprovoque un pré-allumage qui, non seulement faitchuter le rendement et la puissance du moteur,mais provoque une telle surchauffe du piston quecelui-ci finit par fondre et se percer, en général àl'endroit de la bougie qui agit comme une sourcede rayonnement destructrice .

Le cahier des charges de l'huile

nement du moteur. Le pré allumage du mélangeair-carburant provoque des surpressions tellesqu'il s'ensuit la plupart du temps une perforationd'un piston et sa destruction . Grâce à son expé-rience sur tous les types de moteur, CASTROLa développé des huiles qui éliminent les dépôtsde calamine. Ces développements ont ensuitepu être utilisés pour les huiles spéciales pourmoteurs deux temps et pour les huiles nonagressives à l'égard des catalyseurs .

4 .5.11 Améliorer l'adhérencedu film d'huile

L'accrochage ou le collage de l'huile à la surfa-ce du métal est nécessaire pour disposer d'unfilm d'huile résistant . L'huile ne doit pas s'égout-ter d'une surface comme de l'eau, mais elle doitse répandre sur une grande surface . La plusforte adhérence est obtenue avec les huilesd'origine végétale, telles que l'huile de colza etsurtout l'huile de ricin . Ces huiles, très adhé-rentes, forment hélas beaucoup de dépôts car-bonés au cours de leur combustion et elles sonttrès sensibles à l'oxydation . Jusqu'aux années70, les moteurs à quatre temps utilisés pour lesvoitures de course ont utilisé l'huile de ricin . Lestempératures d'huile étaient alors relativementbasses (110°C maximum), et ne posaient pasles problèmes d'oxydation apparus depuis .CASTROL continue à considérer avec bien-veillance et émotion l'huile de ricin, autrefoissymbole de la compétition, car en anglais huilede ricin se dit "Castor oil" qui ne signifie pas"huile de Castor" mais "huile de ricin" . Le nomde "CASTROL", dont nous sommes fier et quenous portons depuis le début du siècle, est tiréde "CASTOR OIL" .L'huile de ricin est toujours utilisée, mais leshuiles multigrade modernes, à base de synthè-se, apparaissent chaque année plus perfor-mantes . CASTROL est très heureux d'avoirobtenu l'équivalent synthétique de l'huile dericin, mais sa plus grande joie est d'avoir mis aupoint une huile, non seulement supérieure àl'huile de ricin, mais universelle, la fameuseFormule RS (RS pour Racing Synthetic), quipeut être utilisée dans tous les moteurs, danstoutes les conditions et pas seulement dans lesmoteurs de course !

4 .5 .12 Amortir le bruitCette fonction est très souvent oubliée, maisque l'on songe au frottement à sec métal surmétal et qu'on le compare avec le bruit dumoteur. Sans le film d'huile interposé sur lescylindres, les pistons claqueraient à chaquechangement de sens, de déplacement et, sanshuile, la distribution jouerait un carillon particu-lièrement insupportable à nos oreilles saturéesde bruits divers .

4.5.13 Rendre étancheL'huile assure un film d'huile étanche entre lepiston et les segments, et entre les joints et lespièces métalliques sur lesquelles ils s'appli-quent . Les segments assurent ainsi une sépara-tion presque étanche entre la chambre de com-bustion et le carter . Non seulement il existe des

jeux entre chaque gorge et son segment, maisaussi, les extrémités extensibles du segmentsont séparées par une coupe à 45° qui tend às'agrandir avec l'usure du segment et ducylindre dans lequel il se déplace . En service,c'est le film d'huile qui comble et étanchepresque complètement ces fuites autour dessegments .

4.5.14 Lubrifier les boîtes de vitesseL'huile moteur n'est que rarement utilisée pourlubrifier la boîte de vitesse . En effet, les trac-tions avant qui représentent maintenant la plusgrande partie des voitures construites dans lemonde, utilisent des boîtes/ponts . Dans le casoù le moteur est disposé dans l'axe de la voitu-re, la transmission finale vers les roues avants'effectue par un couple d'engrenage spiro-conique qui nécessite pour sa lubrification unehuile très visqueuse à chaud et "extrême pres-sion" pour supporter les contraintes de l'engre-nage spiro-conique . Une telle huile, qui présen-te une forte viscosité à froid, ne permettrait pasun démarrage correct du moteur . En consé-quence, seuls certains moteurs disposés trans-versalement (comme l'Austin Mini, l ère dugenre), utilisent l'huile du moteur pour lubrifier laboîte de vitesse où il n'existe pas d'engrenagespiro-conique mais seulement un "pont différen-tiel" à engrenage à denture droite et hélicoïdale .L'utilisation de l'huile moteur pour lubrifier laboîte de vitesse permet de diminuer de beau-coup les pertes de puissance par brassaged'huile visqueuse et, selon les besoins, deréchauffer rapidement l'huile de boîte ou de larefroidir (par le circuit d'eau de refroidissement),pendant les parcours de longue durée . Parcontre, l'huile doit bien résister aux frottementset aux pressions des engrenages à grande vites-se (additifs anti friction), et une filtration parfaitedoit éviter que les particules métalliques d'usure(notamment des dentures de synchro), pré-sentes dans la boîte de vitesse, ne passent versle moteur. Après un certain engouement pourles boîtes-ponts lubrifiées par l'huile moteur,notamment chez PSA, un certain recul semblese manifester, et la plupart des boîtes de vitessesont maintenant complètement séparées dumoteur .

4 .6 LES EXIGENCES DE QUALITÉ

4.6.1 Les spécifications APILes plus anciennes exigences de qualité ont vule jour aux États-Unis où l'Américan PetroleumInstitute (API) a classé les huiles en diversgroupes . Tout d'abord, on a d'abord différenciéles conditions de service des moteurs à alluma-ge commandé et des moteurs Diesel . Les spé-cifications concernant les moteurs Diesel ontreçu comme première lettre de code un C (pourallumage par compression) et les moteurs àallumage commandé (à essence), un S (pourSpark ignition, allumage par étincelle) .Les moteurs sont placés sur des bancs d'essaipour simuler des situations pratiques telles quede très courts trajets . Lorsque les huiles à tester

ont subi de façon satisfaisante les différentsessais, le fabriquant reçoit l'autorisation d'appo-ser une indication de qualité sur l'emballage .Il s'agit d'une exigence de qualité minimale, cequi veut dire qu'une huile qui satisfait à peine àtoutes les exigences reçoit le même certificatqu'une huile qui satisfait à toutes les exigenceshaut la main . On ne fournit pas les résultats desessais . On ne donne pas non plus d'informa-tions sur le nombre des tentatives qui ont éténécessaires avant de satisfaire les spécifica-tions . Cela ressemble à l'examen du permis deconduire ! A la différence qu'une huile médiocrene s'améliore pas en conduisant .Depuis 1972, il existe pour les moteurs à allu-mage commandé (à essence mais aussi auxgaz de pétrole), des prescriptions API qui sontindiquées par les lettres SE . La deuxième lettreindique clairement à quelles exigences de quali-té a satisfait l'huile pour ce type de moteur . Pluscette lettre est avancée sur l'alphabet, plus lesexigences de qualité sont difficiles et meilleureest la qualité de l'huile .Les spécifications API SE ont été suivies en1980 des spécifications SF qui se trouvent liéesaux nouveaux développements des moteurs où,entre autres, et en liaison avec les exigencesconcernant les émissions polluantes, d'autrestâches sont assignées à l'huile de graissage .Les constructeurs automobiles voulaient égale-ment allonger les intervalles de vidange étantdonné que les huiles multigrade le permettaientaisément . On a du mettre en ceuvre de nou-veaux moteurs d'essai et des conditions d'essaiplus sévères afin que la nouvelle générationd'huiles moteur soit adaptée aux développe-ments des moteurs et aux conditions d'utilisa-tion toujours modifiées des voitures .Il s'est hélas avéré que les spécifications SF nedevaient pas durer longtemps, car depuis mars1988 il existe de nouvelles spécifications quiportent l'indication de qualité SG . Les spécifica-tions APISG, pour les moteurs à allumage com-mandé, différent sur deux points des spécifica-tions SF : l'encrassement du moteur et l'usurede la distribution . L'encrassement, ou salissuredu moteur, a toujours posé un problème, maiscelui-ci tend à s'aggraver . Avec le développe-ment de l'utilisation de l'essence sans plomb et,pour tous les moteurs, de l'essence à très faibleteneur en plomb tétraéthyle anti détonant, il seforme dans beaucoup de moteurs un dépôt vis-queux noir, dénommé boues noires ou pluscommunément en anglais "black sludge" .On donnera plus d'explications à ce sujet auchapitre 6.Afin d'éviter une usure sévère, l'huile doit pré-senter un très fort pouvoir nettoyant ou déter-gent, et pour tester ces qualités on a développéun nouvel essai moteur. L'usure de la distribu-tion a également retenu l'attention et on utiliseun moteur de type moderne pour y tester lespropriétés correspondantes . API SG doit être àmême de prévenir l'apparition des boues noireset d'éviter l'usure . Ces propriétés doivent semanifester non seulement pour les moteurs quiviennent sur le marché actuellement, mais aussipour ceux qui sont en cours d'étude !

Le cahier des charges de l'huile

Pour les moteurs Diesel, les spécifications sontplus simples . L'API n'a établi de prescriptionsque pour les moteurs Diesel des véhicules utili-taires car les voitures de tourisme à moteurDiesel sont quasiment inconnues aux États-Unis . Un seul essai moteur est vraiment impor-tant tant pour les moteurs à allumage comman-dé que pour les moteurs Diesel : l'essai de blo-cage du segment coup de feu . Dans la nouvellespécification API SG, on a retenu le vieil essaide résistance au blocage du segment de pistonau contact des gaz de combustion, qui estgénéralement dénommé "segment de coup defeu", et il en est de même pour la spécificationAPI SG/CC .Il existe encore un essai plus sévère pour leshuiles des moteurs Diesel et qui est repris dansla spécification API CD . Lorsqu'un fabriquantveut proposer une huile qui convienne à la foisaux moteurs Diesel et aux moteurs à essence, ildoit apposer l'indication SG/CD sur l'emballage .Par ailleurs, lorsqu'apparaissent des combinai-sons de lettres indiquant en premier une spécifi-cation Diesel, par exemple CE/SE, cela signifieque l'huile a d'abord été développée pour lesmoteurs Diesel mais qu'elle satisfait aussi auxspécifications pour les moteurs à allumagecommandé .La nouvelle spécification API pour les moteursDiesel, publiée en 1987, porte les lettre CEmais elle ne prévoit pas d'essai susceptibled'intéresser les voitures de tourisme à moteurDiesel . Les huiles API CE sont développéesspécialement pour les camions américains .

4.6 .2 Les spécificationsdes constructeursautomobiles

Peu de temps après la sortie des prescriptionsAPI SF, il s'est posé des problèmes avec lesmoteurs chargés fonctionnant dans les condi-tions européennes . L'existence des pertes deviscosité temporaires et permanentes est appa-rue comme devant provoquer des dégâtsmoteur à grande échelle si l'on n'y portait pasremède . De sévères problèmes de calaminagedes clapets d'admission ont décidé VW en 1981à ne plus accepter aucune huile multigrade SAE10 W-50 . Pour être acceptées, les huiles doi-vent satisfaire à la norme 500 00 deVolkswagen. VW a développé une méthoded'essai spéciale permettant de déterminer lespertes de viscosité pour une température d'huilede 150°C . Cet essai fait maintenant partie desnormes de VW sur les huiles de graissage .En 1982, il est apparu que les moteurs turboDiesel des voitures de tourisme avaient detelles exigences en matière d'huile de graissageque Volkswagen a dû développer son propretest. La spécification API CD s'est révélée tout àfait inefficace pour protéger le segment coup defeu des risques de blocage dans sa gorge .C'est maintenant la norme Volkswagen 505 00qui fait autorité en la matière .Les problèmes rencontrés avec les dépôts car-bonés dans le turbo ont amené SAAB à déve-lopper son propre essai moteur . . . qui figure tou-jours dans les spécifications que s'impose un

31

fabriquant d'huile renommé . Mercedes disposedepuis des années d'un programme d'essaipour les huiles de graissage, et fixe régulière-ment des préconisations pour que toutes sortesde marques et de types d'huile satisfassent àses prescriptions . Il reste aussi de plus en plusde constructeurs qui ont fixé leurs propres pres-criptions basées sur l'expérience de leursessais pratiques . Il apparaît ainsi que les spéci-fications API ne sont pas toujours suffisantespour les conditions d'utilisation et de circulationeuropéennes . Cette situation s'est particulière-ment révélée avec le problème des bouesnoires, dénommées "black sludge" en anglais,et qui constituent une sorte de gélatine de plusen plus adhérente et résistante .Auparavant, aux Etats-Unis, il s'agissait plutôtd'un dépôt friable, mais depuis l'utilisation del'essence pauvre en plomb, puis maintenant del'essence sans plomb, en particulier enAllemagne avec les longs parcours d'autorouteà pleine vitesse, le dépôt friable s'est transfor-mé en une sorte de matière plastique dure quifinit par colmater les filtres et crépines d'aspira-tion d'huile et bloquer les canalisations d'huile . . .avec des dégâts moteur très sévères . . . ; qui semanifestaient surtout sur les voitures de policeallemandes attendant des heures au ralentiavant de poursuivre un contrevenant à touteallure ! . .A partir de recherches vraiment extensives, ilest apparu que les boues noires ne se formentpas dans les moteurs où l'on utilise des huilesqui satisfont aux deux normes VW 500 00 et505 00. Il s'agit d'huiles de qualité supérieure,adaptées à tous les types de moteurs Diesel età essence, et qui ont un grand pouvoir net-toyant ou détergent grâce à l'utilisation desadditifs les plus modernes . Depuis octobre1986, VW a encore modifié les conditions de lanorme auxquelles doivent satisfaire les huilessoumises à des essais concernant les bouesnoires . Mercedes est allé encore plus loin car ils'est avéré que toutes les huiles qui satisfontaux essais concernant les boues noires sont àmême d'empêcher l'usure des arbres à cames .En juillet 1988, Mercedes a publié une listed'huiles moteur qu'il préconise . Avec cette liste226 5, il ne s'agit plus cette fois de six centsmarques et types d'huile, mais de quelquesdizaines seulement qui sont reconnues aptes àla lubrification fiable et de longue durée desmoteurs Mercedes . Les constructeurs françaisse sont également inquiétés de l'insuffisancedes spécifications API SG en face de l'aggrava-tion des boues noires et de l'usure des arbres àcames et ont défini des spécifications et despréconisations plus sévères, pour leurs moteursde haut de gamme tout au moins .

4 .6 .3 Les spécifications CCMCLes constructeurs automobiles européens dumarché commun sont réunis dans une associa-tion dénommée CCMC (Comité desConstructeurs du Marché Commun, pour unefois un titre français !) à travers laquelle ilséchangent une partie de leur expérience et défi-nissent des normes . On a déjà parlé de cette

32

organisation au chapitre 4 .3 .6. Depuis 1981, leCCMC a défini pour les huiles moteur des spé-cifications qui reprennent dans de nombreuxparagraphes les spécification VW dont on adéjà parlé .Les spécifications CCMC appliquées auxmoteurs à allumage commandé (à essence)sont affectées de la lettre G (gasoline) tandisque celles destinées aux moteurs Diesel pourvoitures de tourisme (Diesel très rapides) por-tent les lettres PD (Passager Diesel) . Toutes leshuiles soumises aux essais CCMC doiventsatisfaire aux exigences définies par VW pourles pertes de viscosité à 150°C dans les zonesà très grande vitesse de frottement .

Le cahier des charges de l'huile

Pour les huiles destinées aux moteurs à alluma-ge commandé, le CCMC a choisi de satisfaire,en même temps qu'aux spécifications euro-péennes, également aux spécifications API SE

Ainsi, une huile CCMC G1 satisfait aux spécifi-cations API et à l'essai HTHS (haute températu-re, haut cisaillement) . Une huile CCMC G2 asatisfait à l'essai API SF et au test HTHS . Pourles huiles CCMC G3, il s'agit d'une classed'huiles tout à fait nouvelle, présentant unefaible viscosité aux basses températures . Ceshuiles SAE 5 W-Y ou 10 W-Y sont maintenantdénommées "Huiles Économie d'énergie" carelles permettent des économies de carburantimportantes sur les petits trajets (et par consé-quent également en circulation urbaine) .

EXIGENCES DE QUALITÉ POUR LES HUILES MOTEURDESTINÉES AUX VOITURES DE TOURISME

Chargé <--- diesel Peu chargé Essence/Gaz - ) Chargé

CE et CF exclusivement pour les véhicules utilitaires. Spécifications CCMC à partir de 19891) Essais Japonais d'usure des arbres à came au ralen i et à basse température de l'huile (Essai Nissan L 18 et TOYOTA 3A)

Les différentes exigences de qualité pour les huiles moteurs sont difficilement comparables entre elles . Unessai d'usure d'arbre à cames est-il plus sévère qu'un essai de boue noire ? A l'aide de ce graphique àbarres (attention, ce n'est pas un code barres pour les huiles), on essaye de les résumer d'un coup d'o il .Les prescriptions CCMC s'efforcent de réunir presque toutes les exigences (parfois contradictoires), desconstructeurs européens et américains. Les japonais ont mis au point des essais très sévères en ce quiconcerne l'usure des arbres à came où les conditions les plus critiques paraissent exister lorsque lemoteur tourne au ralenti (faible débit d'huile) avec une température d'huile très basse, au démarrage dumoteur (pas de giclage d'huile possible) .

Pour les moteurs Diesel "de tourisme", les pres-criptions CCMC PD1 utilisent d'une manièregénérale les spécifications VW . On a ainsi pudévelopper, pour les moteurs Diesel à injectionindirecte, des huiles spéciales pour lesquellesl'API n'avait prévu aucune spécification . Lesconstructeurs automobiles ont décidé de ras-sembler tous les tests concernant les pro-blèmes communautaires à l'intérieur de nou-velles exigences de qualité CCMC qui sontvalables depuis avril 1989 .Pour les moteurs à allumage commandé on adéfini trois classes G1, G2, G3, et on vientd'ajouter les classes G4 et G5 . La classe G4inclut toutes les exigences G1, G2 et API SGplus les essais à la boues noires (black sludge)et à l'usure des arbres à cames de Mercedes,de Peugeot et de VW. Il s'y ajoute des exi-gences plus sévères en ce qui concerne larésistance au cisaillement et à la friction, et lacompatibilité avec les joints en élastomère .Les exigences G5 incluent les exigences G3 etAPI SG plus toutes les autres exigences euro-péennes qui suivent et qui sont bien entenduplus sévères que celles fixées pour les huilesG4. Les huiles G5 doivent présenter des visco-sités 5 W-Y et 10 W-Y, leur permettant de biens'écouler et donc circuler à basse température .Ces huiles doivent présenter une très granderésistance au cisaillement et à l'évaporation afinde limiter la consommation d'huile à haut régi-me et à haute température . Pour les huilesDiesel "de tourisme", les exigences ont été éga-lement "durcies" c'est-à-dire rendues plussévères. Les nouvelles prescriptions PD2 ontremplacé les PD1 . En particulier dans les turboDiesel, l'huile est fortement salie ou polluée pardes particules de suie, ce qui l'épaissit etconduit à des problèmes de démarrage à froidEt avant tout, dans ce cas, la lubrification desarbres à cames en tête est mise en danger .Les nouvelles spécifications (que l'on qualifieparfois de normes),CCMC D4 et D5 pour lesmoteurs Diesel poussés, constituent une répon-se européennes aux spécifications API CE édic-tées en 1987 mais qui ne répondaient pas auxproblèmes européens de polissage de chemiseet de risque de blocage du segment coup defeu . A partir de janvier 1990 les anciennes spé-cifications CCMC sont devenues sans objet etseules ont été conservées les spécifications G4,G5 et PD2 .

4 .6 .4 Les spécifications JAMALes constructeurs japonais se sont activés defaçon communautaire pour établir leurs propresspécifications d'huiles de graissage . Avec lamultiplication des moteurs japonais multi-soupa-pe et mufti-arbre à cames, de gros problèmesd'usure des arbres à cames se sont révélés aucours de la marche au ralenti à basse tempéra-ture mais aussi au cours d'attente au ralentidans les embouteillages que les japonaisconnaissent mieux que les européens et surtoutque les américains ! Les constructeurs japonaisont développé leurs propres méthodes d'essaipour bien faire apparaître les différences dequalité d'huile en face de ces problèmes . CAS-

cnQ CN

CD CC CB CA SA SBIIIIIIIII

SC SD SE SF SG

IIIIIIIIIIICCMC-G4

iû CCMC-G5

CL

LwCCMC"pÎ

II

I

V) y

VAG VW NORM 500.00

VAG VW NORM 505.00I

I

l

i

I

I

l

I

I I2 VAG VW NORM 501 .01

c0 PEUGEOT TU-3

DAIMLER BENZ DB 226.5

d J

„0

=' â---C>

TROL utilise les tests Toyota et Nissan pours'assurer que ses huiles empêchent l'usure desarbres à cames même dans ces conditions diffi-ciles .

4 .7 VAUT-IL MIEUX TRAITER LESPROBLÈMES QUAND ILS SE PRÉ-SENTENT OU S'EFFORCER DE LESPRÉCÉDER?Les entreprise sont continuellement confrontéesà un difficile équilibre entre les développementstechniques des constructeurs qui réclament deshuiles plus performantes et les exigences éco-nomiques de coût des études et de prix derevient de l'huile proposée . Il existe deuxméthodes pour répondre au problème . Celle quiest la plus couramment utilisée consiste à déve-lopper de nouvelles huiles seulement pourrépondre à de nouvelles spécifications . L'autreméthode consiste à améliorer continuellementla qualité de l'huile en suivant les développe-ments des constructeurs automobiles et en pré-cédant ainsi les spécifications destinées àrésoudre les problèmes .Le traitement des problèmes à postériori consti-tue sûrement la méthode la plus économiquesur tous les plans, mais l'historique des spécifi-cations concernant les huiles, en particulieravant 1980, a montré clairement que les huilesqui satisfont aux spécifications ne résolvent pastoujours les problèmes qui se développent surles nouveaux moteurs après une certaine duréed'utilisation . De nombreuses destructions demoteur sont imputables à des huiles inadaptéesqui satisfont cependant les spécifications encours . . . qui en fait ne sont plus adaptées auxproblèmes à résoudre et ne peuvent garantirque l'on ne rencontrera pas de problèmesd'usure ou de pollution .

ExigencesProblèmes

Le cahier des charges de l'huile

La prévention des problèmes suppose que l'onétablisse des contacts permanents aussi bienavec les constructeurs qu'avec les garages oùse manifestent les défaillances moteur que sou-vent les constructeurs, malgré tous leurs essais,n'ont pu prévoir, car elles sont dues en fait aucomportement particulier des conducteurs et àun type de circulation particulier . Dès que denouveaux développements se manifestent surles moteurs, il faut suivre les problèmes pour yadapter l'huile utilisée .Les fabricants d'huile (appelés façonniers indé-pendants par les professionnels), qui ont adoptécette façon de faire, ont été récompensés deleurs efforts . Chaque fois qu'il se pose un pro-blème d'huile dans un type de moteur, ils peu-vent proposer une huile qu'ils viennent de déve-lopper et qui maîtrise le problème . Ainsi, avec leproblème des boues noires ou des dépôts géla-tineux (black sludge) déjà expliqués, l'huile dequalité supérieure s'est tout de suite imposée,ce qui a conduit rapidement certains construc-teurs à spécifier (et pas seulement à préconi-ser), l'utilisation des seules huiles de qualitéCCMC G5/PD2 . CASTROL a toujours eu pourphilosophie de précéder les problèmes et de les

prévenir, plutôt que de les résoudre à posterioriEn fait, il apparaît évident pour l'utilisateur quecette façon de faire est économique à longterme car le prix, considéré comme élevé, d'unplein d'huile de qualité que l'on ne vidange plusmaintenant qu'une fois ou deux (pour les grosrouleurs) par an ne pèse pas lourd devant lecoût d'un changement de moteur et la gêne pro-voqué par un tel changement (ou une révisioncomplète encore plus longue) de l'ordre de 1 à50 au minimum !

Sur ce graphique en escaliers, on a représenté les exigences de qualité pour l'huile des moteurs à essen-

ce . Les problèmes se développent selon une série de lignes brisées inclinées . Depuis 1978, il apparaît que

les spécifications API arrivent trop tard . Par suite de la circulation intensive de certaines voitures en ville etdans les bouchons, est apparu le problème de l'usure des arbres à cames (indiqué NOK) . Les construc-teurs japonais ont alors développé des essais dans des conditions de basse température et de faiblesvitesses de frottement (indiquées LTLS). CASTROL s'efforce toujours de précéder les problèmes

33

4.8 LES CONSTRUCTEURSAUTOMOBILES

On peut aussi les diviser en deux groupesceux qui suivent les prescriptions des vieillesspécifications API et ceux qui prescrivent leurspropres spécifications . C'est vrai que l'on disaitautrefois que les constructeurs qui prescrivaient(ou préconisaient) une huile de première quali-té, n'étaient pas sûr de la qualité de leursmoteurs car dans un bon moteur on n'a pasbesoin d'utiliser une huile très chère . Une telleopinion n'a plus guère de sens maintenant carles problèmes d'usure, de boues noires et deviscosité à haute température se posent pourtous les moteurs modernes. Un moteur de typeancien qui n'aurait pas à affronter ces pro-blèmes ne serait absolument plus compétitifdans la construction automobile et serait justebon pour "remotoriser" des voitures de collec-tion .Dans les conditions européennes actuelles decirculation automobile : à grande vitesse, pro-longée sur autoroute, au ralenti dans des bou-chons et en ville, au démarrage grand froid enmontagne avec des pressions de suralimenta-tion qui menacent les paliers et les segments decoup de feu, et avec les nouveaux moteurs ultraperformants développés par tous les grandsconstructeurs - multi soupape, à haut régime,suralimentés et avec des intervalles de vidangesouvent annuels - l'automobiliste ne doit plushésiter . Seule une huile de première qualité etd'un grand fabricant, qui suit les problèmes pasà pas et les précède, peut lui donner satisfac-tion en se faisant oublier selon le slogan deCASTROL. Le problème crucial des moteursmodernes, si brillants par ailleurs, c'est l'usureprématurée due le plus souvent aux dépôtsgélatineux que semble provoquer le carburantsans plomb et, à cet égard, la sécurité quedonne une grande huile n'a pratiquement pasde prix .

34

5. Le développement d'une nouvelle technique des huiles

5.1

LES RAISONS

Il existe quatre raisons principales pour lancerle développement d'une nouvelle huile- les changements dans la structure des mo-teurs ;- les modifications dans les conditions d'utilisa-tion ;les réglementations sur l'environnement ;les nouveaux développements dans le domai-

ne de la chimie ;

5 .1 .1 Les changements de structureIl peut être nécessaire de développer d'autresadditifs lorsque l'on introduit dans les moteursde nouveaux matériaux ou de nouveaux traite-ments de matériaux . La température toujoursplus élevée de l'huile en service rend nécessai-re le développement de nouvelles huiles debase ainsi que de nouveaux additifs anti corro-sion . Les modifications dans la structure desmoteurs dont on a parlé au chapitre 2 rendentpar ailleurs nécessaire le développementd'huiles multigrade spéciales qui assurent unfilm lubrifiant très résistant et qui présentent untrès fort pouvoir nettoyant et détergent .

5 .1 .2 Les conditions d'utilisationL'automobile est de plus en plus utilisée commeun aspirateur : on la sort quand on en a besoinet on la rentre après usage . Les courts et trèscourts trajets sont très mauvais pour le moteursi l'on n'utilise pas une huile multigrade à trèsfaible viscosité W . Le graissage doit en effets'établir très rapidement partout et complète-ment pour éviter l'usure. Il faut développer éga-lement des additifs anti-usure spéciaux pourprotéger le train de distribution (cames et pous-soirs en particulier) . La conduite dans les bou-chons entraîne des exigences particulières pourl'huile car le moteur peut auparavant donner sapuissance maximale et se trouver brutalementprivé de refroidissement, ce qui fait monter terri-blement les températures d'huile alors que ledébit d'huile (est en partie également la pres-sion d'huile), tombe à des valeurs faibles ounulles du fait du ralenti (ou respectivement ducalage ou de l'arrêt du moteur) . Une circulationprolongée dans de telles conditions finit par pro-voquer un calaminage très important deschambres de combustion et le blocage des seg-ments coup de feu .Il existe d'autres causes d'échauffement anor-mal de l'huile, telles que la traction d'une cara-vane ou la conduite prolongée à grande vitessepar temps chaud . La couche de dépôt caout-chouteux, relativement molle, formée pendant lamarche au ralenti, est alors épaissie et durcie àun point tel que le fonctionnement au ralentin'est plus à même de faire descendre la tempé-rature de l'huile . Le moteur chauffe dès qu'il afonctionné depuis une certaine durée par tempschaud et le processus va s'aggraver progressi-vement jusqu'à l'obturation de certaines canali-sations d'huile et la destruction du moteur.

Le développement d'une nouvelle technique des huiles

Les conséquences catastrophiques progres-sives de l'utilisation d'huiles présentant une vis-cosité et un film d'huile insuffisant pour les tem-pératures d'huile élevées, constituent une rai-son impérative pour développer des huiles toutà fait nouvelles .

5 .1 .3 Les législationssur l'environnement

Un moteur produit des substances nocives quisont rejetées dans l'environnement principale-ment par l'échappement, mais aussi par la ven-tilation du réservoir qui rejette des vapeursd'hydrocarbures et par le carter, s'il n'est pasrecyclé, qui rejette des vapeurs d'huile . Lessources de rejet secondaires peuvent être maî-trisées en grande partie, pour le réservoir parexemple en le reliant à l'échappement vers unfiltre à charbon actif . La recirculation des gaz decarter à l'admission, si elle résout le problèmedes rejets de vapeurs d'huile, pose par contredes problèmes redoutables au moteur lorsqueles fuites sous les segments deviennent impor-tantes . Les vapeurs d'huile du carter, aspirées àl'admission, forment parfois des dépôts sur lesparois et le papillon du venturi d'admission, etsur les soupapes d'admission . Les huilesmodernes de qualité doivent permettre d'éviterla formation de ces dépôts par la partie volatilede l'huile .Pour diminuer la nocivité des gaz d'échappe-ment, on utilise maintenant en Europe, et enFrance depuis Janvier 93, un catalyseur à troisvoies monté sur l'échappement . On expliquerason fonctionnement au chapitre 5 .3 . On retrou-vera inévitablement de l'huile dans l'échappe-ment et cette huile va avoir une influence sur lefonctionnement du catalyseur .CASTROL a pris des dispositions pour être lepremiers à développer une huile spéciale qui nesoit absolument pas nocive à l'égard du cataly-seur et qui satisfasse néanmoins à toutes lesspécifications.

5 .1 .4 Les technologies de la chimieL'industrie chimique cherche en permanence àaméliorer les techniques de raffinage des huilesde base . Dès qu'une nouvelle technique fournitun produit déterminé, celui-ci doit être adapté àl'huile . Les fournisseurs d'additifs ne restent pasinactifs non plus . Il fabriquent toujours de nou-veaux produits qui remplissent toujours mieuxleur fonction . On a ainsi développé pour leshuiles API SG de nouveaux "paquets dedopes" .

5.2 LES LIAISONSDE COOPÉRATION

Avant qu'une nouvelle huile ne vienne sur lemarché il se passe beaucoup d'événements .Les constructeurs automobiles d'Europe, desEtats Unis et du Japon se sont rassemblés cha-cun dans leur propre association . Des contactscommencent à se développer entre les trois

SCHEMA DES LIAISONS AVEC LES CONSTRUCTEURS

Les constructeurs européens sont réunis dans leCCMC, les américains dans le MVMA est les japo-nais dans le JAMA . Ils contrôlent non seulement ledéveloppement des moteurs mais aussi les spécifi-cations des huiles de graissage . Afin d'arriver àune nouvelle huile qui soit acceptée par tous lesconstructeurs . Une coopération étroite entre lefabricant d'huile, le constructeur automobile et lefournisseur d'additifs est nécessaire . La nouvellehuile doit ensuite être soumise à un grand nombred'essais afin de s'assurer que sa qualité soit suffi-sante . Ce n'est qu'après que l'huile sera livrée auxclients .

groupes CCMC, MVMA (américains) et JAMA(japonais) car certains problèmes se posentdans le monde entier et des voitures sont ven-dues et circulent dans le monde entier .Les constructeurs automobiles contrôlent nonseulement le développement des moteurs maisaussi celui des huiles de graissage, car on auraremarqué au chapitre précèdent que les spécifi-cations CCMC provenaient en fait des construc-teurs .En Amérique, la spécification API SG pour leshuiles a été élaborée sous la pression desgrands constructeurs automobiles afin de fairecesser rapidement le calaminage et l'usure desmoteurs provoqués par l'utilisation des huilesconformes aux spécifications précédentes .Au Japon, la collaboration entre les construc-teurs n'est pas aussi développée qu'en Europe,mais il est des signes indiquant qu'on y vientprogressivement . La construction de centres dedéveloppement et d'études par les japonaismontre que l'industrie japonaise veut savoirdans quelles conditions ses moteurs automo-biles sont utilisés .Dès que le besoin de disposer d'une nouvellehuile s'est exprimé, les fabricants d'huile, lesfournisseurs d'additifs et les constructeurs doi-vent collaborer . L'initiative du développementd'une nouvelle huile appartient à une ou à plu-sieurs des trois parties en cause comme on l'adéjà expliqué au chapitre précédent . C'est parexemple CASTROL qui avait pris l'initiative pourles huiles biodégradables pour moteurs deuxtemps (hors-bords, cyclomoteurs, scies, etc) etactuellement pour les huiles "compatibles" avecles catalyseurs .

Les trois parties que l'on vient de mentionnerdoivent ensuite réaliser trois sortes d'essais : aulaboratoire, sur les moteurs au banc d'essai etenfin sur route . Bien entendu on utilise les spé-cifications existantes pour le programmed'essai, mais on doit aussi développer des pro-cédures d'essai tout à fait nouvelles . Commentdéterminer qu'une huile est effectivement biodé-gradable dans l'eau salée ? De quelle façonpeut-on déterminer qu'un catalyseur est dégra-dé ou non par des substances contenues dansl'huile ?Pour presque tous les composants, un essai estréalisé et l'huile ne peut pas en être exclue .Très souvent les nouveaux essais ne sont pasreconnus par toutes les instances et il s'écouleparfois des années avant qu'ils obtiennent unstatut reconnu et qu'ils figurent dans une spéci-fication API ou CCMC . En outre, leur plus graveinconvénient réside dans leurs coûts très éle-vés . Malgré tous ces inconvénients et toutesces incertitudes, les vrais spécialistes deshuiles doivent investir dans les nouvelles tech-nologies des huiles .

5.3

L'HUILE "AMIE"DES CATALYSEURS

A l'arrivée du catalyseur en Europe, CASTROLs'est posé la question : comment préparer,"façonner" une huile de graissage qui, dans lesconditions de conduite européennes, assureune longue durée de vie au catalyseur . AuJapon et en Amérique, on utilisait des cataly-seurs depuis au moins une dizaine d'annéesavant l'Europe et il était devenu évident quecertaines substances, en dehors du plomb bienconnu, avaient une influence nocive sur le fonc-tionnement du catalyseur . On utilisait dans cespays des huiles de graissage adaptées pourlimiter ces effets nocifs . Ces huiles ne sont plusutilisables dans les conditions de conduite euro-péennes actuelles et il faut en chercherd'autres .

5 .3 .1 Le catalyseurUn catalyseur est en quelque sorte une "usine"chimique qui fonctionne à une température de350 à 850°C pour transformer un mélange degaz non nocifs et de gaz nocifs en provenancedu collecteur d'échappement du moteur en unmélange de gaz non nocifs et non polluant reje-tés dans l'atmosphère . Pour réaliser cette trans-formation, le catalyseur doit disposer d'une peti-te quantité d'oxygène résiduel . En d'autrestermes, le mélange air carburant, brûlé dans lachambre de combustion, doit être pauvre (avecde l'oxygène en excès), ce qui s'obtient auto-matiquement avec un moteur Diesel, maisnécessite, pour un moteur à essence, l'utilisa-tion d'un système d'injection d'essence où ledébit d'essence est asservi à une sonde dedétection d'oxygène dans les gaz d'échappe-ment (sonde Lambda) .En fait, le catalyseur est un réacteur thermiquequi fonctionne à température élevée (donc pasde fonctionnement effectif aussi longtemps que

Le développement d'une nouvelle technique des huiles

35

l'échappement est froid), en présence demétaux précieux (et donc onéreux !) tels que leplatine, le rhodium et le palladium qui ne partici-pent pas à la réaction de transformation (com-bustion des hydrocarbures subsistants, desdépôts de carbone, de l'oxyde de carbone CO,des oxydes d'azote NO x , etc), mais qui ladéclenchent et l'entretiennent . Ces matériaux etmétaux précieux sont bien connus en chimie,où ils sont appelés catalyseurs et ils ont donné

leur nom au petit bloc "usine" (en fait un bloc decéramique, percé d'une multitude de passagesdont les parois sont imprégnées des cataly-seurs et qui est logé dans une enveloppe enacier inoxydable), que l'on intercale sur l'échap-pement . Ce bloc catalyseur, comme les métauxprécieux qu'il contient, est très cher, couram-ment de 5000 à 10000 F en échange standard,et il convient de la faire durer au maximum, sipossible aussi longtemps que la voiture !

Platine etcourbes

Couche

de rhodium

intermédiaire(couche de lavage)

Dans un `catalyseur" les processus chimiques se déroulent à haute température . Dans un catalyseur àtrois voies contrôlé par une sonde à oxygène, trois sortes de gaz dangereux pour l'environnement sonttransformés en gaz non nocifs . Le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d'azotes (NOx) et les hydrocar-bures (HC) sont transformés par combinaison avec l'oxygène (oxydation) ou extraction de l'oxygène(réduction) en azote (N2), en eau (H20) est en dioxyde de carbone (gaz carbonique C02) . Cette transfor-mation est rendue possible seulement en présence de catalyseurs tels que le platine, le rhodium et le pal-ladium qui ne participent pas à la réaction et peuvent donc (théoriquement) durer indéfiniment (documentcommuniqué par Volkswagen) .

ESSENCES

1 . D"après le fabricant, un maximum de 100 mg/Kg depuis le 1 er Mars 1989 .

Ça bouge beaucoup dans le domaine des carburants . On a représenté ici la situation telle qu'elle se pré-sentait en 1989 aux Pays-Bas (un des pays où l'on raffine le plus de pétrole par habitant) . L'essence ordi-naire qui existait encore a pratiquement disparue . L'eurosuper sans plomb progresse sans arrêt grâce àl'avantage fiscal qui lui a été accordé et aux immatriculations continues de voitures à catalyseur, en princi-pe abonnées au sans plomb . L'indice d'octane de l'essence sans plomb est relevé largement au niveau decelui de l'essence plombée (au plomb tétraéthyle), en augmentant la teneur en MTBE . Le benzène estindésirable mais toléré à faible teneur et le soufre qui tend à absorber l'oxygène nécessaire pour lesconversions dans le catalyseur doit être maintenu aux teneurs les plus basses possibles .

Marques

MON % % mg/I MON % % mg/kg MON % mg/kg

ARAL 88,4 - 1,7 1,7 114 84,9 1,7 2,9 280

AVIA 88 23 120 845 1 9 28 255

BP 887 2 1 1 5 123 851 1,8 6 1 265 84,8 2,0 5 3 2 5

ELF 882 22 1,2 122 84,6 2,0 39 290 83,6 1,6 3 4 5

ESSO 88,7 0 6 7,9 28 0,4 6,3 40 85,7 0,4 45

FINA 885 2 7 3 8 122 85,8 3 9 1,9 195

MOBIL 884 3 1 4 6 130 856 3,9 2 3 200 85,6 3,7 3 2 155

08 89,4 3 0 0,5 116 862 2,9 1,9 <10

SHELL 89,0 1,6 0,3 110 850 1,7 03 270 11 81,8 1,3 0,1 635

TEXACO 88,8 3 6 2,9 146 85,3 3,6 2 4 260TOTAL 888 1,8 13 114 857 2,3 16 220

Pompe privée 89 2 8 0 3 20 865 2,8 0 8 <10

Pompe privée 886 1,9 1 5 115 850 1 6 285

36

- nettoient- etpalpent ladetonaoOn

Essence

oulecliquetls

N2

C02 H20- accélèrentlacombustion

hydrocarbures - s' opposent a 1 eng lacement

Pb

t

t

tpar grand trold

Mn

Catalyseuradditifs qui :

- empéchent bride r r

sde l'eesence

t

t

t- sopposentalurouille

Non,

CO

HCet a la corrosion

L'essence ne se compose pas seulement d'hydro-carbures, on lui ajoute de nombreuses substancesqui ont chacune des propriétés particulières . Avecl'arrivée des catalyseurs, il faut éliminer de l'essencele plomb (Pb) et le manganèse (Mn) . Les traces desoufre, très difficiles à éliminer, sont gênantes, carelles consomment, après la sonde de mesure, del'oxygène qui serait nécessaire dans le catalyseur.

C'est un peu grâce à une intuition géniale quel'on a découvert, dans l'immédiat après-guerreaux États-Unis, que le plomb constitue un mer-veilleux anti détonant lorsqu'il est ajouté àl'essence en faible proportion sous forme deplomb tétraéthyle liquide (le taux de compres-sion des moteurs de voiture a pu dépasser sansproblèmes celui des moteurs d'avion et les pro-blèmes des hauts taux de compression ont étérésolus par les formidables propriétés de lubri-fiant à chaud du plomb) . Hélas, le plomb empoi-sonne les catalyseurs, et l'on a du, pour cetteraison, passer à l'essence sans plomb afin deménager l'environnement dans une Europe

industrielle où la densité des voitures au Km 2dépasse largement celle des États-Unis (heu-reusement qu'il y a plus de vent qu'en Californiepour chasser un peu les pollutions) . Si l'actionnégative du plomb sur les catalyseurs est bienconnue, on ne connaissait par contre par grandchose sur l'effet inhibiteur exercé par d'autressubstances sur le fonctionnement des cataly-seurs .C'est la raison pour laquelle CASTROL s'estlivrée à des recherches intensives sur ce sujeten coopération avec Johnson Matthey le grandfabricant de catalyseurs qui possédait une largeexpérience dans le domaine des matériauxcatalyseurs proprement dits . Les problèmeséventuels d'interaction entre l'huile et le cataly-seur s'annonçaient comme très nombreux, carsi les catalyseurs sont susceptibles de contenirdes substances "catalysantes" telles que le pla-tine, le rhodium, le palladium déjà cités etd'autres, les huiles modernes contiennent beau-coup plus de substances "réactives" et selondes proportions très variables .

5 .3.2 Le phosphoreL'influence du phosphore et du zinc sur le fonc-tionnement de la sonde à oxygène (sondeLambda) et sur le catalyseur est connue depuislongtemps . Ce qui n'était pas connu, c'étaientles conditions dans lesquelles le composé zinc-phosphore exerce une influence nocive, etl'importance de cette dernière . Une tellerecherche réalisée sur des moteurs automobiless'annonçant comme devant mobiliser desmoyens considérables. CASTROL décida deconstruire et de soumettre à l'essai six petitsmoteurs monocylindriques équipés chacun d'unpetit pot catalytique en sortie d'échappement .

Le développement d'une nouvelle technique des huiles

Les carters étaient bien sûr remplis d'huiles àtester présentant des compositions différentes,mais la grande question à résoudre pour réali-ser des essais valables au moindre coût étaitcelle-ci : à quelles charges et à quels régimesfallait-il tester les moteurs ? En coopérationavec Johnson Matthey on a choisi une chargecyclique alternée correspondant sensiblement,pour le catalyseur, à un parcours de 80 000 kmsur la route. Chaque essai durait environ 300heures au cours desquelles le bon fonctionne-ment du catalyseur était mesuré avec précision .L'influence nocive du phosphore a été nette-ment mise en évidence, comme on l'avait déjàconstaté au Japon et aux États-Unis . Il s'estavéré que les petits moteurs fonctionnaient vrai-ment comme de gros moteurs d'automobile etque les "mini catalyseurs" se comportaientcomme des gros, ce qui n'avait rien d'étonnantcar les six "petits catalyseurs" avaient en fait étédécoupés dans des gros destinés à être utiliséssur des moteurs de voiture .

huile moteur

huiles de base

additifs qui

- mamhennent les particulesen suspension

- nettoient (par ettetdutergo t)- empechent (usure

N2 C02 H20

- empéchent l'oxydationdel'huile t

t

t- améliorent 1 indice de viscosité- erupechent la rouille

2DDP - Catalyseuret la een, emn

- s'opposent à la fer-tonde mussecousent les frottent" tude cisaillement Je 1 huilétout reculer le point de hgeage

t

t

tNOx CO HC

L'huile moteur est composée d'huile (s) de base etd'additifs. Parmi les additifs, on utilise le ZDDP, uncomposé de zinc (Zn) et de phosphore (P) . LeZDDP remplit deux fonctions qui sont indispen-sables à l'huile moteur. Hélas le phosphore exercedans certaines conditions une influence négativesur le fonctionnement du catalyseur .

EOUIPEMENT D'ESSAI DE CATALYSEUR

L'

Le banc d'essai de catalyseur développé par CAS-TROL utilise des petits moteurs monocylindriques .En utilisant une injection d'air contrôlée dans lesgaz d'échappement avant le catalyseur, on peutobtenir la bonne composition des gaz d'échappe-ment sans avoir à intervenir sur la richesse dumélange. La température à l'amont et à l'avalimmédiat du catalyseur est mesurée en continupar des thermocouples.

Ces essais ont également permis de détermi-ner dans quelles circonstances se manifestaitl'effet nocif du phosphore. Il apparaît que ceteffet se produit surtout au démarrage dumoteur à froid . De l'huile passe alors ducylindre à l'échappement et cette huile conte-nant du phosphore provoque des dégâts sur lecatalyseur . Cela signifie en pratique que c'est

Pour faire apparaître l'influence du phosphore surle fonctionnement du catalyseur, on a comparé surle diagramme les résultats obtenus avec la nouvel-le huile CASTROL avec ceux obtenus avec l'huileutilisée jusqu'à maintenant . Le taux de conversionde l'oxyde de carbone en gaz carbonique diminuerapidement, tandis qu'avec la nouvelle huile il dimi-nue, certes, mais très lentement.Le cycle d'essai de 300 heures correspond pour lecatalyseur à 80000 km parcourus sur la route. Lefonctionnement parfait du catalyseur correspondau chiffre 100, ce qui signifie que pour le chiffre 50on ne convertit que 50 % du gaz qui était convertià l'état neuf du catalyseur.

EFFET DU LUBRIFIANT MOTEURSUR LA PERFORMANCE DU CATALYSEUR

(conversion des hydrocarbures)

EFFET DU LUBRIFIANT MOTEURSUR LA PERFORMANCE DU CATALYSEUR

(conversion de l'oxyde de carbone)

e-1 ec

Le taux de conversion des hydrocarbures imbrûlésen eau et en gaz carbonique est influencé defaçon très négative par le phosphore . Après untiers seulement de la durée totale de l'essai, cetaux est tombé à 50 % de ce qu'il était au début.

pendant les trajets courts que le catalyseur estdégradé, cette situation correspondant précisé-ment aux zones urbaines où la pollution auto-mobile est maximale !Ces deux constatations ont amené CASTROL àdévelopper une technologie des huiles tout àfait nouvelle . Il est facile de dire : "Il faut éliminer

le phosphore de l'huile de la même façon quel'on a éliminé le plomb de l'essence, et le pro-blème sera résolu", mais les choses ne sontpas si simples .

5.3.3 L'oxydation et l'usureL'élimination du phosphore dans les huiles degraissage n'est pas encore possible actuelle-ment car il remplit actuellement deux fonctionsessentielles . Il constitue un additif, même plusun dopant devrait-on dire, anti-usure et anti oxy-dation qui présente des propriétés particulières .Tous les fabricants d'huile utilisent l'additifconnu sous le nom de ZDDP où la première etla dernière lettre désignent respectivement lezinc et le phosphore . Si l'on réduit ou supprimecet additif, on peut se demander quelles formesinconnues vont prendre alors l'oxydation etl'usure du moteur.

EFFET DU LUBRIFIANT MOTEURSUR LA PERFORMANCE DU CATALYSEUR

(convenbn d.s oxydes d'azote)

Le taux de conversion des oxydes d'azote enazote est réduit dans une moindre mesure par lephosphore . Le fonctionnement du catalyseur semaintient cependant beaucoup plus longtemps àun taux de conversion favorable avec l'huile réali-sée selon une nouvelle technologie.

ESSAI CASTROL SUR L'EFFET D'ÉCRANDES CATALYSEURS

DMdn•ntM1 de tempenturo i haver le atatyeeur

200,a0- Tawanpetao- Na..e.,20. ca,.,,r,,,,,,,,,

U ,20-

e

,o~-" ~~

20 t"- -

-- -------

-80-00-

-1000

. 0

40

80 120 160 200 240 290 300

Temq M h-

Un catalyseur qui fonctionne bien bn)le les hydrocar-bures imbrûlés . Ceci provoque, avec les autresconversions, une augn>entaton de la température desgaz d'échappement, mesurée par les the mocouples.Sur ce graphique, on a indiqué la différence entre latempérature à l'amont et à l'aval du potcatalytique. Tant que la différence de température estpositive, on peut en conclure que le fonctionnementdu catalyseur est correct. Dès que la différencedevient négative, on peut en déduire que la conver-sion des hydrocarbures est incomplète.Il apparaît à l'évidence que l'utilisation de l'huilemoteur ordinaire inhibe très rapidement le fonctionne-ment du catalyseur. Après une cinquantaine d'heuresde fonctionnement du moteur, les gaz d'échappe-ment ne sont plus réchauffés, tandis qu'avec la nou-velle huile, le réchauffement se poursuit. Ce testapparaît plus significatif que les précédents.

Le développement d'une nouvelle technique des huiles

Les huiles utilisées au Japon et en Amériqueprésentent dès maintenant des teneurs enphosphore réduites mais les charges tech-niques et mécaniques des moteurs y sont toutde même moindre qu'en Europe . La mêmeposition vient d'être arrêté en Australie . CAS-TROL veut s'atteler à la solution de ce problè-me mais cela signifie qu'il va falloir procéder àun grand nombre d'essais avec des dizaines decompositions d'huiles .Dès qu'il est devenu évident qu'une nouvelletechnologie des huiles était possible, cela vou-lait dire qu'il était possible de réaliser des huilesde premières qualité avec des teneurs en phos-phore inférieures mais que les essais devaientpasser du laboratoire à la route .Seuls des essais pratiques avec des automo-biles standard peuvent montrer si le but que l'onse proposait d'atteindre a été effectivementatteint . CASTROL a réalisé les essais avec dif-férentes marques d'automobiles . Chez Ricardo,en grande Bretagne, on a utilisé deuxVolkswagen Golf 1,8 litre afin de déterminer etde comparer la pollution et la dégradation ducatalyseur, respectivement avec l'huile ordinaireet avec la nouvelle huile .

Les alésages des cylindres conservent encorele profil de rodage connu . On ne trouve pas derainure longitudinales sur le piston . La consom-mation d'huile a été constante au cours de latotalité de l'essai et a atteint environ 1 litre tousles 8500 km.

Voici comment se prése i le banc d'essai pour les six moteurs monocylindriques qui sont mis en chargepar un generalleur ebcvlque-

37

Le moteur turbo-Diesel VW est utilisé pour testerl'huile de graissage quant au risque de formationde résine sur le segment de coup de feu. A causede la surpression d'admission qui augmente laquantité de carburant brûlé et la pression de com-bustion, ce type de moteur atteint des tempéra-tures de piston très élevées et les risques de blo-cage du segment coup de feu sont aggravées .Dans certaines conditions d'exploitation, notam-ment en cas de reprise brutale d'accélération, cetype de moteur produit beaucoup plus de suie quel'huile ne peut en maintenir en suspension, ce quijustifie des intervalles de vidange plus courtsqu'avec les moteurs à essence.

En Allemagne on a soumis à un essai delongue durée quatre Mercedes et quatre BMWqui ont chacune parcouru 100 000 km . Lesrésultats ont montré que la nouvelle technologiedes huiles était un succès . L'usure et le calami-nage de tous les moteurs étaient à un niveauminimal . Les vidanges sont intervenues seule-ment tous les 10000 km et elles ne faisaientapparaître aucune oxydation .En Mai 1986 est arrivé sur le marché la CAS-TROL GTX -3 qui est la première huile minéralefabriquée selon la nouvelle technologie deshuiles . Ensuite, ont suivi l'huile semi synthétiqueTXT et l'huile complètement de synthèseFormula RS . Ces trois types d'huile satisfont àtoutes les nouvelles spécifications sur les huilestout en réduisant la pollution du catalyseur auminimum .

38

L'un des moteurs d'essai est constitué par ce SAAB turbo 900 . L'huile dans les paliers du turbo est vrai-ment chaude . Juste après l'arrêt du moteur, si ce dernier a été très chargé auparavant, la température del'huile peut atteindre 300°C. Une cokéfaction de l'huile à ce moment-là serait catastrophique.

Le développement d'une nouvelle technique des huiles

IUMMOMM

Les pistons du turbo Diesel VW paraissent très proprés après l'achèvement de l'essai réalisé par VW.L'huile utilisée pour l'essai était de la CASTROL Formula RS 5W-50 . Avec cette huile, les gorges des seg-ments restent propres et il ne se produit presque pas de dépôt de suie .

Les paliers de vilebrequins de l'un des moteurs d'essai sont en très bon état après 100000 km parcourus.

Le couvercle de carter est parfaitement propre eton n'y voit pas la moindre trace de saleté. Lesbandes verticales sont dues à l'égouttage de l'huilesur le couvercle dressé verticalement .

La culasse est parfaitement propre et les paliersd'arbre à cames sont comme neufs. Les jointsd'étanchéité des guides de soupape sont souples .

Les segments sont libres dans leurs rainures et il ya peu de calamine sur les têtes de piston. Le jeudes pistons est encore à la dimension standard .

6 Les problèmes pratiquesNous allons répondre à la question : "Pourquoiutiliser une huile de première qualité ?" pour dif-férents cas pratiques .

6 .1 INFLUENCES EXTÉRIEURESIl apparaît parfois des problèmes imprévisiblesqui sont détaillés ci-après .

6 .1 .1 Les boues noiresL'histoire a montré que ces dépôts noirs et sou-vent gélatineux apparaissaient aussi bien sur lesmoteurs anciens que sur les moteurs neufs, etétaient liés parfois à l'utilisation d'essence sansplomb dont la composition diffère sensiblementde celle des anciennes essences plombées .Avec des huiles de qualité supérieure, le risquede dépôt des boues noires est très réduit . Pourles huiles de qualité supérieure, on entend cellesqui portent une indication CCMC G3/PD1 ouG2/PD1 . On a maintenant développé desméthodes d'essai permettant de tester valable-ment la capacité des huiles à protéger contre lesboues noires . Il vaut en effet mieux prévoir queguérir . On peut ainsi empêcher la formation desboues noires (black sludge) même sur lesmoteurs usagés en utilisant une huile de premiè-re qualité (voir également le paragraphe 6 .4 .3) .

6 .1 .2 La ventilation du carterLe circuit de réaspiration des gaz et vapeur ducarter fonctionne bien tant que les fuites de gazbrûlés vers le carter sont faibles . Dès que lemoteur est un peu usé et que les fuites au carteraugmentent, il se produit avec les huiles de qua-lité inférieure des dépôts gras ressemblant à de

Les problèmes pratiques

la mayonnaise et qui conduisent parfois à unesurpression dans le carter avec des fuitesd'huile . En variante, on obtient une aspirationd'huile à la pipe d'admission, ce qui conduitsouvent à des dépôts au venturi qui commen-cent en général par perturber la carburation auralenti puis à tous les régimes en augmentant laconsommation d'essence et d'huile et en dimi-nuant la puissance du moteur .

6 .1 .3 Le catalyseurToutes les voitures en sont équipée en Francedepuis Janvier 1993 . Après une certaine duréede service du moteur, l'efficacité du catalyseurdiminue . L'essence plombée produit l'empoi-sonnement rapide du catalyseur (un plein suffit,parait-il) mais des substances contenues dansles additifs de l'huile, comme le phosphore donton a déjà parlé, peuvent aussi empoisonner lescatalyseurs . Cet empoisonnement est plus lentà se manifester et il est évité, ou tout au moinsrepoussé, en utilisant des huiles spéciales CAS-TROL à basse teneur en phosphore . La législa-tion française n'a pas encore prévu de contrôlede l'efficacité du catalyseur (pour ne paseffrayer des clients déjà impressionnés par lescoûts directs et indirects des catalyseurs) maislorsqu'on y arrivera, les huiles spéciales cataly-seur joueront un rôle important .

6 .2 LES FACTEURS TECHNIQUESLeur développement est prévisible et onexplique ci-après un certain nombre de pro-blèmes qui sont résolus avec les huiles de pre-mière qualité .

ap

:.

Le filtre d'aspiration d'huile de ce moteur est complètement colmaté par les boues noires et visqueuses . Lalubrification est complètement interrompue, ce qui conduit à la destruction du moteur . De tels dégâts peu-vent aussi bien se produire sur des moteurs qui n'ont tourné que 10000 km que sur des moteurs ayantparcouru un très grand kilométrage .

39

6.2 .1 Le calaminage du moteurOn n'entend pas ici le dépôt de boues noiresmais les dépôts bien connus, gris et blanc . Le dé-pôt blanc, aussi appelé mayonnaise, est en faitune émulsion d'huile et d'eau . Elle a tendance àse former au cours des trajets courts par con-densation d'eau sous le cache-culbuteurs etsous la ventilation du carter si elle existe . Elleest dangereuse si elle se développe au point deremplir tout l'espace libre sous le cache-culbu-teurs et d'obturer la recirculation des gaz du carter .Les dépôts gris se forment surtout avec l'essen-ce plombée et sur les courts trajets . Les dépôtsgras se forment surtout sur les soupapes desmoteurs à arbre à cames en tête . Ils sontgênants s'ils sont trop épais car ils peuventconstituer des points chauds mais ils présententl'avantage de compléter l'étanchéité des sou-papes d'échappement . Avec une huile de pre-mière qualité, ces dépôts blancs et gris existenttoujours mais à un niveau minimum .

6 .2 .2 L'usure des arbres à camesOn a déjà parlé des additifs adéquats au cha-pitre 4 . Les additifs de nettoyage peuvent avoirune influence négative sur les additifs anti-usure . C'est pour cela qu'il faut surveiller leseffets secondaires des additifs utilisés pourcombattre les boues noires . Toute la distribution(arbres à cames, poussoirs, culbuteurs etc . . .)peut être mise en danger si l'on n'a pas testéles risques d'affaiblissement des additifs antiusure .Le problème, pour le fabricant d'huile, c'est devérifier qu'il a bien obtenu l'équilibre entre desadditifs qui remplissent en fait plusieurs fonc-tions comme on l'a décrit au chapitre 5 .Ces assurances ne peuvent s'obtenir qu'aprèsdes essais extensifs et de longue durée . Onexpliquera par ailleurs au chapitre 6 .4 commentun arbre à cames peut s'user .

6 .2.3 Les intervalles de vidangeAucun constructeur automobile ne conseille delaisser la même huile dans le moteur plus d'unan . Cependant, de nombreux constructeurs ontproposé de porter les intervalles de vidange à20 000Km si l'on utilise une huile capable deprévenir les boues noires . Il doit alors vraiments'agir d'une huile de qualité supérieure, c'est-à-dire une CCMC G4/PD2 ou G5/PD2 .Le problème qu'affrontent les façonniers enhuile est l'extrême diversité des conditions d'uti-lisation des véhicules . Certains ne roulent quesur de courts trajets en ville quelques milliers dekilomètres par an, tandis que d'autres sont trai-tés comme de véritables bêtes de somme quidépassent les 100 000Km par an, à grandevitesse sur autoroute .Les constructeurs automobiles indiquent desintervalles de vidange qui ne peuvent pass'adapter à tous les cas et qui sont passés pro-gressivement de 5000 à 10000 et maintenant à15000 Km . Pour les moteurs Diesel, on peutdéjà dire qu'il faut les réduire à la moitié de cequi est prévu pour les moteurs à essence . Pourles moteurs à essence qui fonctionnent dansdes conditions difficiles telles que courts trajets

40

Les problèmes pratiques

Photo d'un arbre à cames usé .Une dégradation telle que celle qui est survenue sur cet arbre à cames peut avoir différentes causes.

Seule une recherche attentive peut faire découvrir la véritable raison . Une analyse de l'huile n'est souventpas possible car on a vidangé l'huile avant d'extraire l'arbre à cames . Il faut ici changer toutes les pièces

en contact car l'état des culbuteurs est pire que celui de l'arbre à cames et les particules d'usure risquent

fort de se retrouver à l'entrée de la pompe à huile ou du clapet de décharge des surpressions qu'ilconviendra donc d'inspecter attentivement .

en hiver, traction de caravane, longs trajets àgrande vitesse, il est également prudent deréduire les intervalles de vidange de moitié . Ence qui concerne l'huile pendant le rodage, onconsultera le chapitre 6 .6 .La seule façon d'éviter de gros ennuis est d'utili-ser une huile de qualité supérieure et de res-pecter les intervalles de vidange normaux . Unetelle huile protège contre l'usure et le calamina-ge dans toutes les conditions . Les conseils pourle choix des intervalles de vidange sont donnésau chapitre 6 .7 .

6.2 .4 La consommation d'huileEn ce qui concerne la consommation d'huile, ilexiste aussi de grandes différences qui sontdues à la qualité de l'huile . Et même pour deshuiles de spécifications identiques il existe degrandes différences . Au chapitre 4 on a expli-qué, en relation avec le cahier des charges del'huile, que les résultats des essais n'ont jamaisété rendus publics . Des huiles de même spécifi-cations présentent en fait des résultats très dif-férents . Les différences de qualité sont difficilesà expliquer . Le plus souvent c'est l'huile debase qui est en cause, mais parfois ce sont lesagents de viscosité destinés à améliorer et àstabiliser cette dernière qui font la différence .On en dira plus au chapitre 6 .5 .1 .

6 .2 .5 Les poussoirs hydrauliquesOn a exposé au chapitre 2 .4 pourquoi les pous-soirs posent quelques problèmes . La plupart deces problèmes proviennent de l'air en suspen-sion dans l'huile et des risques de formation delaque et de corrosion . Une huile de qualitésupérieure prévient ces problèmes .

6.3 LES VRAIS RAISONS DESDÉGRADATIONS DU MOTEUR

Elles sont nombreuses et leur connaissancepeut permettre d'éviter de nombreux problèmes .

6 .3 .1 Le rodage incorrectLe rodage, c'est-à-dire la réduction progressivedes frottements internes du moteur au début deson fonctionnement, n'est pas toujours conduitde la meilleure façon . Nous ne traiterons pas icide celui qui part en vacances en tirant une cara-vane avec une automobile flambant neuf, maisde l'influence de l'huile de graissage sur le pro-cessus de rodage . Pendant le rodage, les piècesqui présentent une rugosité élevée et qui sont enfrottement réciproque doivent être amenées pro-

Exigences de qualité des huilesmoteur au rodage du moteur

Le constructeur met en place dans un moteur neufune huile qui satisfait à des exigences et des sou-haits bien déterminés. Cette huile doit permettre lerodage des segments en évitant l'usure de la distri-bution (cames et culbuteurs). On a parfois oubliéque l'huile de rodage doit maintenant éviter égale-ment la formation des boues noires (black sludge).Le problème de l'huile de rodage se pose égale-ment après une révision complète du moteur .

gressivement à un état de poli miroir réduisant lefrottement. Les pièces les plus critiques à cesujet sont constituées par les segments et l'ale-sage des cylindres, et la distribution .L'huile du moteur en sortie de chaîne contientsouvent un produit spécial fourni par le fabricantd'huile au constructeur . Ces huiles spéciales derodage sont cependant de moins en moins utili-sées pour les trois raisons qui suivent :• Les machines d'usinage modernes obtiennentmaintenant un usinage beaucoup plus lisse surtoutes les surfaces (réduction de la rugosité) desorte que le rodage dure moins longtemps .• Les charges mécaniques, en particulier sur ladistribution (arbres à cames - culbuteurs) sonttrès élevées, ce qui oblige à utiliser une huile debonne qualité dès le rodage pour éviter l'usure .• L'huile ne doit pas provoquer de dépôts, sur-tout pas de boues noires, ce que l'on ne peutobtenir qu'avec une huile de première qualité .Il apparaît de ce qui précède que le pleinmoteur est réalisé dès la sortie de chaîne avecune huile de qualité supérieure .Il reste à l'utilisateur à répondre à la questioncombien de temps faut-il laisser l'huile duconstructeur dans le moteur ? Les opinions desconstructeurs divergent fortement à ce sujet .Certains conseillent une vidange à 1000Km etd'autres à 15000Km ! Cela paraît dépendre dudegré de "serrage", c'est-à-dire de l'usurenécessaire pour libérer complètement la puis-sance du moteur que le constructeur attribue àson moteur. Un moteur qui ne réclame qu'un"degré d'usure" faible pour être libéré toléreraun séjour plus long de l'huile de rodage carcelle-ci sera moins chargée de particules derodage .Ce qui est certain, c'est que la vidange préma-turée de l'huile de rodage n'est pas à conseiller .En effet, le processus de rodage est interrompucar les particules fines qui traversaient les filtresà huile pour permettre à l'huile d'agir à la façond'un liquide de polissage, partent avec la vidan-ge. Ceci a parfois pour conséquence de fairegrimper la consommation d'huile à une valeurinadmissible dès que la voiture a effectué10000 Km. On peut ajouter au carburant desliquides spéciaux qui forment une sorte de râpedans la chambre de combustion et qui permet-tent d'agir sur le processus de rodage .Il faut signaler également le cas des moteursdestinés à fonctionner au gaz de pétrole liquéfiéet qui sont beaucoup plus long à roder . Dans lecas où il fonctionnent en bicarburation, il estconseillé de parcourir les 1000 premiers kilo-mètres en roulant uniquement à l'essence .Pour les moteurs soumis à une révision partielleou totale des problèmes de rodage se posentégalement. On les résout en appliquant sur lesarbres à cames et les pistons une mincecouche de pâte au bisulfure de Molybdène quiforme une sorte de vernis de glissement . Il fauttoujours changer l'ensemble du train de distribu-tion et pas seulement l'arbre à cames ou lesculbuteurs . En même temps que la vidange, ilfaut faire changer le filtre à huile sinon celarevient à habiller avec des vêtements salescelui qui vient de se laver .

6.3 .2 Viscosité incorrecteDes dégradations telles que celles des arbres àcames et des segments usés, des axes de pis-ton bleuis, peuvent être dues à une huile quiprésente une viscosité trop élevée au démarra-ge à froid . Il faut plus de temps que l'on nepense pour que la circulation de l'huile s'établis-se complètement et c'est au cours des hiverstrès froids que l'on observe le plus de dégrada-tions dues à une viscosité trop élevée de l'huile .Les vacances aux sports d'hivers ont hélasmaintenant "popularisé" les hivers très froidspour les voitures et seules des huiles de pre-mière qualité peuvent aider à affronter sans pro-blèmes aussi bien les grands froids que lesgrandes chaleurs . Les dégâts causés auxmoteurs par les grands froids n'apparaissentque plusieurs mois plus tard quand on a oubliéla sévérité de l'hiver . C'est une des raisons pourlesquelles les huiles SAE 20W-Y sont à décon-seiller pour les moteurs modernes .De même on ne pense pas aux températurestorrides que va devoir affronter l'huile du moteurau cours des vacances d'été dans le grand sud .Seule une huile d'une grande marque et portantles spécifications CCMC G4/PD2 ou G5/PD2permet d'être sûr que la conduite à grandevitesse par grosse chaleur se passera bien .Comme pour les dégâts causés par le grandfroid, les dégâts dus à des températures d'huiletrop élevées se manifestent souvent plus tard,par exemple pendant les mois d'hiver .

6 .3 .3 L'arrêt trop rapidedes moteurs turbo

Lorsque l'on utilise une voiture équipée d'unmoteur turbo, il faut toujours éviter d'arrêter bru-talement le moteur lorsqu'il vient de fonctionnerà puissance élevée . En effet, l'équipage mobiledu turbo tourne alors à très grande vitesse et ilva mettre parfois plus d'une minute après l'arrêtdu moteur pour s'arrêter . Pendant toute cettepériode de rotation à vitesse décroissante, il est

Le dépôt de coke dans le carter d'un turbo de sur-alimentation par les gaz d'échappement est funes-te pour le graissage. Le palier a grippé et le turboest détruit sans aucune possibilité de réparation .

Les problèmes pratiques

privé de pression d'huile puisque le moteur netourne plus. En outre, le carter côté turbine esttrès chaud et la circulation d'huile du turbo sertnon seulement à lubrifier les paliers mais aussià les refroidir. Certains constructeurs ont prévuun refroidissement des paliers du turbo par leliquide de refroidissement du moteur, le problè-me reste cependant quasiment le même car,moteur arrêté, l'eau de refroidissement ne circu-le plus . Les paliers du turbo risquent non seule-ment de gripper (le film d'huile persistant peutéviter la dégradation une ou deux fois mais pascent ou mille fois), mais, de plus, l'huile quireste dans les paliers du turbo va se cokéfiercar elle est vraiment "surchauffée" à l'arrêt duturbo .Un bon moyen pour diminuer le risque de telsincidents est de toujours laisser tourner lemoteur au ralenti pendant un moment (disonsune ou deux minutes), avant de l'arrêter. Nonseulement la vitesse de rotation de l'équipagemobile tombe à des valeurs très faibles, maisaussi les paliers sont refroidis par l'huile et parl'eau (si elle est prévue), en circulation . Il fautaussi utiliser une huile de première qualité pourreculer le plus possible le risque de cokéfactionde l'huile dans les paliers du turbo .Les turbos des moteurs turbo Diesel sont moinschauds car la température des gaz d'échappe-ment des Diesel est plus faible . S'ils présententl'avantage de toujours diminuer la consomma-tion, les moteurs turbo Diesel ont par contrel'inconvénient de fumer au cours des phasesd'accélération brutale, car le turbo n'est alorspas encore monté en vitesse de façon à fournirl'air nécessaire à la combustion du supplémentde gazole injecté . Ces fumées polluent et épais-sissent l'huile de graissage qu'elles atteignenten passant à travers le jeu des segments . Cetépaississement de l'huile doit être combattu pardes additifs spécifiques que l'on ne trouve quedans les huiles pour moteurs Diesel de qualitésupérieure . Avec les moteurs turbo Diesel, lesarbres à cames en tête sont particulièrementmenacés .

6 .3 .3 Les régimes et les puissancestrop élevés moteur froid

Comme on l'a déjà mentionné au chapitre 3, ilfaut du temps pour que le graissage se soitcomplètement établi à partir d'un moteur froid .Plus la viscosité est faible, plus cela va vite,mais il ne faut pas monter en régime . En effet,l'huile épaisse bloque la circulation dans lescanalisations d'huile et le débit d'huile importantaspiré à la pompe est immédiatement déchargépar le clapet de surpression sans passer par lemoteur. Vouloir se lancer à grande vitesse surune autoroute immédiatement après le démar-rage à froid, c'est aller au devant de graves pro-blèmes de lubrification . Les conséquences sontles mêmes que celles qui ont été exposées auparagraphe 6 .3 .2 .Le conseil à donner pour le démarrage à froid,c'est de laisser tourner le moteur au ralenti leplus possible et de démarrer ensuite à puissan-ce relativement réduite et sans laisser monter lerégime (nombre de tours par minute) du moteur,

41

qui chauffe ainsi plus vite qu'au ralenti . Ce n'estque lorsque le liquide de refroidissement dumoteur a atteint sa température normale quel'on peut sans danger atteindre des régimesélevés et s'y maintenir . En utilisant une huileSAE 10 W-Y ou SAE 5 W-Y le graissage estplus vite établi complètement qu'avec une SAE15 W-Y .

6 .3 .5. Les trop longs intervallesde vidange

Il ne faut pas laisser le moteur trop longtempssans vidange, même avec des huiles de qualitésupérieures comme celles qui satisfont les spé-cifications CCMC G5/PD2 .Les intervalles indiqués en durée et en nombrede kilomètres sont vraiment des maximum à nejamais dépasser. Lorsqu'on parle d'intervallesd'une année ou de 20000 Km, il faut savoir queceux-ci sont réalisés avec un contrôle intermé-diaire de la qualité de l'huile . Bien sûr on peutfaire une exception pour les moteurs quiconsomment plus que la valeur d'un pleind'huile entre deux vidanges, mais une tellesituation n'est pas normale pour les moteursmodernes qui consomment seulement 1 Id'huile tous les 5000 à 10000 Km . Les grossesconsommations sont maintenant réservées auxmoteurs de sport . Lorsque les intervalles devidange sont trop espacés, on risque de plus enplus l'oxydation et l'acidification de l'huile ce quia souvent des conséquences catastrophiquespour les paliers de vilebrequins . La capacité demaintien en suspension des particules dépassealors souvent celle des dispersants utiliséscomme additifs . Les moteurs Diesel IDI courentparticulièrement ce risque, surtout s'ils sontéquipés d'un turbo .

6 .3 .6 Régime de ralenti trop basDans ce cas il peut se produire une usure del'arbre à cames lorsque le moteur est chaud . Eneffet, pour les régimes très bas, le débit d'huileest faible et la pression tombe à un point tel quela lubrification de la distribution par jets d'huilen'est pas assurée . Pour ces régimes bas, lespointes des cames sont soumises à des sur-charges alors que la viscosité de l'huile, trèsfaible car le moteur est chaud, n'assure plus unfilm d'huile suffisamment épais .

6 .3 .7 Qualité d'huile trop basseTous les constructeurs et importateurs sontd'accord pour attribuer à la qualité des huileschoisies par les automobilistes de nombreusesdégradations moteur . On ne dira jamais assezque la qualité importe plus que la marque . Lesfabricants les plus renommés vendent toutesles qualités d'huile, c'est à l'utilisateur qu'ilappartient de choisir ou de faire choisir l'huilequi convient pour son moteur, tout en tenantcompte des écarts de prix possibles .Ainsi, chez CASTROL, la qualité des produitsde pointe GTX -3, TXT et Formula RS sontassez comparables . La différence de prix résidedans les huiles de base utilisées, car les huilesde synthèse sont de trois à cinq fois plus chèresque les huiles minérales .

42

Voilà à quoi ressemble un arbre à cames de MERCEDES après un essai de 100 000Km avec de l'huileCASTROL . L'usure est vraiment minimale.

Qnalite-exiy~encesproblème

de gc ,,ssnpa

Fx ~lF~ ~es

Après un certain temps de service

1mm de soupapes

DNers amp~a~P,ne~„s a 1ubln0er

Toutes les recherches menées par les construc-teurs et les agents importateurs ont montré nette-ment que l'usure et le calaminage moteur dépen-dent très fortement de la qualité de l'huile . Lesdéfaillances se manifestent soit par une consom-mation d'huile exagérée, soit par une usure dutrain de distribution . Pour les fabricants d'huiles, ilest prudent d'utiliser toujours un `paquet" d'additifsde qualité supérieure . Les autres propriétésdépendent du type d'huile de base (minérale ou desynthèse) .

6 .3.8 Essence de mauvaise qualitéLes mélanges d'essence ont parfois provoquédes dégradations dans la chambre de combus-tion . Les fortes variations de la teneur en plombdes diverses essences qui sont sur le marchéont parfois donné naissance dans les réservoirsde voiture à des essences qui présentent unindice d'octane insuffisant .Le cliquetis qui s'ensuit est très difficile à détec-ter car il se produit alors pour des régimes éle-vés . Les pics de pression, et les températuresélevées qui les accompagnent, produisent desdégradations sur les bougies, sur les systèmesd'accrochage des segments, sur les paliers devilebrequin et, pour finir, sur les pistons eux-même qui finissent pas se percer.

6.4 LES RAISONS DE L'USUREDU TRAIN DE DISTRIBUTION

Il en existe de nombreuses et elles sont diffi-ciles à séparer les unes des autres .

6 .4.1 La défaillance qualitédes moteurs

On voit régulièrement des dégradations dues àun défaut matière ou à un défaut de traitementthermique (définissant la dureté), des arbres à

cames . La plupart du temps elles se produisent

Les problèmes pratiques

La surface des culbuteurs est également en excel-lent état. Les bandes transversales qui apparais-sent à proximité du milieu de la surface de glisse-ment sont fréquentes sur les culbuteurs. Elles cor-respondent au point de passage du sommet de lacame. On comprend pourquoi au régime du ralentiil risque de se produire du grippage ou de l'usurela came défile sur la même zone de la surface defrottement du culbuteur.

sur toute la série de moteurs, et sensiblementau même kilométrage . Le constructeur recon-naît en général la défaillance et procède à laréparation gratuite au titre de la garantie . Il

oublie par contre souvent que l'huile moteur estalors remplie de particules métalliques abra-

sives qui viennent dégrader par la suite lapompe à huile et/ou son clapet de décharge . Ilest conseillé devant de telles défaillances defaire au moins inspecter la pompe à huile et sonclapet de décharge .

6 .4.2 Les défauts de montageIls apparaissent en général rapidement . Il s'agitparfois de saletés laissées dans une canalisa-tion d'huile, ou de pièces carrément montées defaçon incorrecte . A la révision, il est fréquentque l'on ne change que l'arbre à cames et quel'on oublie les culbuteurs qui entraînent desfrais plus importants . Il faut renouveler tout letrain de distribution, monter les pièces à sec etles lubrifier au bisulfure de molybdène ou lesrecouvrir d'un vernis favorisant le glissement .

6 .4.3 "Les boues noireset gélatineuses"

On a découvert qu'elles sont en fait constituéespar des composés azotés (N2) qui se forment

par une sorte "d'oxydation à l'azote" . Les addi-tifs des huiles modernes les plus performantess'opposent à ce processus. Les dopants anti-usure restent indispensables et ils participent à

cette inhibition contre les boues noires.Les boues noires peuvent se former sous formevisqueuse, même dans les canalisations d'huilequi alimentent le train de distribution . Le débitd'huile en est alors diminué avec toutes les

conséquences négatives que l'on connaît sur latempérature de l'huile et sur la viscosité decelle-ci . Dans le cas où l'on trouve des bouesnoires après des dégradations du train de distri-bution, il est conseillé de démonter le couvercledu carter et d'examiner le filtre à huile et la

pompe à huile .On se reportera au paragraphe 6 .1 .1 .

6 .4.4 La qualité de l'huileOn a déjà traité de cette cause de l'usure auparagraphe 6 .3 .7 . On ne peut que conseillerd'utiliser une huile de qualité supérieure d'unemarque renommée .

6 .4.5 L'usure provoquée par lesdémarrages à froid

Lorsqu'un moteur n'a tourné que pendant uncourt instant après le démarrage à froid, on meten danger le train de distribution au cours dudémarrage à froid suivant . En effet, il n'y a pasde réserve d'huile sur le train de distribution quirisque de tourner à sec au démarrage suivant etcertaines pièces risquent de s'oxyder car del'eau s'est en général déposée par condensa-tion des gaz du carter qui remontent sous lecache culbuteurs . Cette forme d'usure, qui seproduit chez les amateurs lors de petits trajetsen hiver, ne peut être empêchée qu'en faisanttourner le moteur suffisamment longtemps pourchauffer au moins la culasse .

6 .4.6 La viscosité de l'huileOn rappellera à ce sujet le paragraphe 6 .3 .2 et

on doit fortement conseiller une huile respectantles spécifications CCMC, surtout pour un voya-ge vers le sud . Une huile SAE 5 W-Y ou 10 W-Ypermet une alimentation plus rapide vers l'arbre

à cames à froid . Pour les Diesel et les turboDiesel, une huile 15 W-Y se transforme rapide-ment en une huile 20 W-Y, ce qui met en dan-ger la lubrification de l'arbre à cames . Il vautmieux utiliser une 10 W-Y, alors qu'une 5 W-Ypourrait encore assurer un graissage satisfai-sant, si les dépôts de suie (turbo Diesel) devien-nent très importants .

6 .4.7 Démarrage à froidOn se reportera au paragraphe 6 .3 .4 relatif auxconséquences en cas de démarrage à froid àun régime trop élevé . Une SAE 10 W-Y ou, depréférence, une huile SAE 5 W-Y présenteraune fluidité suffisante pour un fonctionnement àdes températures atteignant -10°C et permettrad'éviter que le clapet de décharge ne restelongtemps à l'état ouvert . Il y a donc lieu de nepas fonctionner avec un moteur tournant à unrégime trop élevé lorsque les températures sontbasses (se reporter au paragraphe 6 .3 .4) .

Le cache culbuteurs contient une telle quantité de boue noire qu'elle a commencé à s'échapper à l'exté-rieur. Il s'agit du moteur dont on a montré le filtre d'aspiration au paragraphe 6 .1 .1 .

On voit sur cette photo combien le cache-culbuteurs d'un moteur Mercedes est propre sur sa face intérieu-re après un essai de longue durée avec de l'huile CASTROL. On remarque les languettes élastiques dubouchon de remplissage et la plaque "d'éclaboussement" en acier inoxydable . On voit que le moteur a par-fois "eu très chaud" à la couleur sombre de la couche d'huile restée sur le cache culbuteurs .

6 .4.8 Régime de ralenti trop faibleAu paragraphe 6 .3 .6, on a vu et expliqué qu'unrégime trop bas au ralenti conjugué à des tem-pératures d'huile élevées peut provoquer l'usurede l'arbre à cames . Dans de telles circons-tances, une huile de qualité vraiment supérieurerespectant les spécifications CCMC est d'impor-tance primordiale .Au paragraphe 6 .3 .6 on a donné les raisonspour lesquelles un régime de ralenti trop faibleet une de température d'huile trop élevée pou-vaient être à l'origine de l'usure de l'arbre àcames. Dans de telles circonstances, une huilede qualité supérieure répondant aux spécifica-tions CCMC est de la plus haute importance(voir également 4 .6 .4) .

6 .4.9 Refoulement des gazd'échappement du carburant

et du liquide de refroidissementOn ne peut éviter que lorsque le moteur estfroid, du carburant et de la vapeur d'eau ne pas-

Les problèmes pratiques

sent à travers le piston et ne refoulent dans lecarter . Comme l'eau, l'essence, et le gazoleprésentent une faible viscosité, la viscosité del'huile de graissage s'en trouve abaissée . Plusl'huile contient de l'eau et du carburant, plus laviscosité résultante sera faible . Le débit d'huilepompé à froid sera augmenté mais en contre-partie le film assurant le graissage ne sera passuffisamment épais . En cas de fuite du liquidede refroidissement, il passe dans l'huile etforme des polluants acides qui peuvent attaquerles paliers de vilebrequin .

6.5 CONSOMMATION D'HUILEAussi bien dans le cas d'une consommation

d'huile trop importante que dans celui d'uneconsommation d'huile trop faible, les consé-quence seront identiques : l'usure du moteur .Une consommation d'huile trop forte entraînesouvent un trop faible niveau d'huile, ce qui, lors

des reprises ou des freinages, ou dans lescourbes ou pentes provoque des rentrées d'air

43

dans la pompe à huile et des pertes de pressiond'huile . Une consommation d'huile trop faibleentraîne souvent un épaississement de cettedernière avec en conséquence son oxydationou son encrassement . La viscosité est alorstrop élevée et, de ce fait, trop peu d'huile est encirculation lors du démarrage à froid. La consé-quence est immédiate : usure .

6.5.1 . Consommation d'huile élevéeUne consommation d'huile trop élevée peutavoir plusieurs raisons qui seront reprises dansl'ordre . La conséquences d'un excès deconsommation d'huile est l'obligation de sur-veiller le niveau d'huile et de le compléter lors-qu'il est trop bas . Mais il faut comparer ce quiest comparable . Ainsi, pour un intervalle devidange d'huile deux fois plus long, il faut com-pléter le plein deux fois plus souvent . L'automo-biliste a l'impression de consommer plus d'huilealors que sa consommation totale d'huile -vidange + appoints -, exprimée par exemple aulitre aux 1000 Km, est beaucoup plus faible .

Évaporation de l'huile de baseLors de la fabrication des huiles modernes mul-tigrade, on utilise parfois des huiles de base àtrès faible viscosité . De telles huiles doivent pré-senter des qualités supérieures si l'on ne veutpas qu'elles s'évaporent lorsqu'elles entrent encontact avec les parois très chaudes descylindres. On n'utilise pratiquement plus deshuiles minérales ordinaires pour fabriquer deshuiles SAE 10 W-Y . Les huiles minérales spé-ciales, telles que les huiles d'hydrocraquage etles huiles de synthèses, sont préférables . Lors-qu'une fraction de l'huile de base s'évapore,cela signifie que, pendant une courte période,une importante consommation d'huile s'est pro-duite, juste après la vidange, et ensuite aucours des longs trajets à pleine puissance . Leniveau d'huile a peu baissé, mais l'huile restan-te présente une viscosité supérieure à celle del'huile neuve .

Jeux exagérés, segments racleurs d'huileUn moteur qui présente, à la construction oubien par suite de l'usure, un jeu exagéré entrele piston et la paroi du cylindre, consommeraplus d'huile qu'un moteur dont les pistons sontmontés plutôt "serrés" dans leurs chemises . Lessegments racleurs d'huile jouent également ungrand rôle, parfois plus grand que le jeu despistons . Il existe des segments râcleurs d'huilespéciaux qui sont capables de réduire lesconsommations d'huile exagérées pour lesramener vers la normale .

Fuites aux joints des guides de soupapeLorsque la dépression à l'admission est élevée,c'est-à-dire lorsque la voiture est en freinmoteur pied levé ou bien avec une très faiblepression sur l'accélérateur, l'huile peut êtreaspirée le long des tiges des soupapes d'admis-sion, si les joints d'étanchéité des tiges de sou-papes ne sont plus étanches . En circulationurbaine, au cours des descentes des cols enfrein moteur, et surtout au cours de la conduite

44

à grande vitesse sur autoroute, la consomma-tion d'huile peut momentanément augmenter defaçon notable . Pour réduire la consommationd'huile, c'est le plus souvent du côté des "joints"qu'il faut chercher, mais aussi ne jamais oublierque l'huile utilisée ne doit pas "faire durcir" lesjoints .

Les pertes persistantes de viscosité.On a déjà parlé au chapitre 6 des promoteursde viscosité et de l'apparition des pertes persis-tantes de viscosité . Lorsque ces pertes de vis-cosité se produisent, la viscosité diminue auxtempératures élevées et il s'ensuit une consom-mation d'huile élevée . Cette augmentation de laconsommation d'huile n'apparaît qu'après unassez long séjour de l'huile dans le moteur etlorsque celui ci a été soumis pendant unelongue période à des charges élevées. L'un destests de qualité les plus déterminant pour unehuile de qualité supérieure, est précisémentcelui qui consiste à vérifier qu'entre deuxvidanges, l'huile conserve la même viscosité .L'utilisation d'un manomètre de pression d'huileà la place d'un témoin de pression d'huile, per-met de se rendre compte de la perte de viscosi-té de l'huile car les légères baisses de pressionmoteur chaud et à bas régime sont dues à unebaisse importante de la viscosité à chaud .

Vidange trop rapide de la première huileOn a déjà décrit au paragraphe 6 .3 .1 que lavidange trop rapide de l'huile de premièremonte, et spécialement destinée au rodage,pouvait paradoxalement être la cause d'uneconsommation d'huile trop élevée .On n'a cependant toujours pas compris complè-tement pourquoi, dans certains moteurs japo-nais, lorsque l'on vidange trop tôt l'huile derodage spéciale, ce n'est qu'après 30 000 Kmque se manifeste l'augmentation de la consom-mation d'huile . Peut-être est-ce dû aux trèsfines rayures du rodage (on dit rasage) méca-nique final qui, lorsqu'elles ont disparu parusure, ne permettent plus un fonctionnementcorrect des segments racleurs . Ce phénomèneressemble à ce que l'on observe sur lesmoteurs Diesel des véhicules industriels avec lephénomène de "polissage des chemises" où lesdépôts carbonés entre le segment coup de feuet la chambre de combustion agissent à lafaçon d'une pâte à roder pour amener l'alé-sages à un poli miroir qui est en fait néfaste à lalubrification et provoque une surconsommationd'huile .

6 .5 .2 Trop faibleconsommation d'huile

Le conducteur moyen pense qu'un moteur quine consomme pas d'huile fonctionne bien .Paradoxalement, ce n'est pas toujours vrai . Eneffet, les tiges de soupape et les segments decoup de feu doivent être lubrifiés au moins parun film d'huile, et l'huile de ce film, qui est alorspassée vers l'échappement (tiges de soupaped'échappement) ou vers la chambre de com-bustion (segments et admission) ne reviendrajamais vers le carter . Autrefois, on voyait même

Les problèmes pratiques

des moteurs qui "produisaient de l'huile" c'est-à-dire dont le niveau d'huile montait lentementsans apport d'huile . Bien sûr, si le niveau d'huilemonte ou ne baisse pas lentement (les plusfaibles consommations d'huile normalesconnues pour un moteur de voiture sont del'ordre de 1 litre/20000 Km), c'est qu'il y aapport anormal d'un autre liquide : essence,gazole, eau de condensation, liquide de refroi-dissement, cet apport venant dégrader les qua-lités lubrifiantes de l'huile . Si la consommationd'huile d'un moteur est nulle, il est prudent defaire analyser l'huile résiduelle à la vidange .

Oxydation de l'huile .Lorsque l'huile s'oxyde, sa viscosité s'élève, cequi provoque en principe une diminution de laconsommation d'huile . Comme on l'a déjà men-tionné, l'huile circule moins bien, en particulierau démarrage à froid et comme la distributionest alors insuffisamment lubrifiée, elle risqueune usure rapide .

La pollution de l'huile.Dans les moteurs Diesel, surtout les moteursDiesel IDI avec turbo, de la suie se déposedans l'huile de graissage . Il s'ensuit que sa vis-cosité augmente et que la consommationd'huile diminue .

Une viscosité trop élevée.En dehors de tout ce qui a été dit dans les para-graphes précédents en ce qui concerne la vis-cosité trop élevée, il peut aussi arriver que l'onutilise une huile à viscosité trop élevée . Ainsi,lorsque la consommation d'huile trop élevée semanifeste moteur froid, l'utilisation d'une huile"plus épaisse" paraît constituer "la solution"mais on oublie alors la lubrification du train dedistribution . En particulier pour les arbres àcames en tête, il faut alors beaucoup plus detemps après le démarrage du moteur pouratteindre la lubrification complète du train dedistribution . On a résolu un problème : laconsommation d'huile à froid, mais on en a crééun autre, souvent plus grave : l'usure de l'arbreà cames . Un moteur qui fonctionne correcte-ment doit consommer de l'huile modérément etil ne faut surtout pas donner à un moteurmoderne une huile de viscosité supérieure àcelle prévue, sous prétexte de réduire laconsommation d'huile .

6 .6 LES BOUES NOIRES

6.6 .1 L'apparition des boues noiresOn a déjà beaucoup parlé des boues noiresmais on a encore peu parlé des causes de leurapparition . Elles sont apparues lorsque l'on aréduit, puis supprimé, le plomb dans l'essencepour le remplacer par de nouveaux antidéto-nants . Ceci signifie que les moteurs Diesel etles moteurs fonctionnant au gaz liquéfié ne sontpas concernés et que la suie qui se déposedans les moteurs Diesel n'a rien à voir avec lesboues noires . Les boues noires (black sludgedans le langage pétrolier) sont visqueuses,

acides, et forment, pour des températures éle-vées de l'huile, une sorte de matière plastiquenoire. Le système de ventilation du carter exer-ce une influence sur les dépôts de calamine . Ona observé que les moteurs qui, comme enFrance, réaspirent les vapeurs du carter àl'admission, produisent moins de dépôts decalamines de diverses couleurs - blanche, griseou noire -, que les moteurs à ventilation du car-ter à l'atmosphère, mais ces moteurs risquentles dépôts à l'admission .Dans certains moteurs poussés, il se forme,sous l'effet des hautes pressions et des hautestempératures, beaucoup d'oxydes d'azote(NOx) et d'autant plus que l'on utilise del'essence sans plomb . Une partie des oxydesd'azote de la chambre de combustion passedans le carter à travers les fuites des segments,et ces oxydes d'azote gazeux réagissent avecles vapeurs d'huile du carter . Les composéschimiques formés passent alors sous formegazeuse dans le cache culbuteurs vers la recir-culation à l'admission et s'y condensent parrefroidissement . Tant que ces composés exis-tent en faible quantité, l'huile les maintient ensuspension, mais au-delà d'une certaine quanti-té, ils se déposent pour la plus grande part dansl'espace sous le cache culbuteur .Le vrai problème pour le moteur commencelorsque le dépôt visqueux, abrité sous le cacheculbuteurs, se déplace pour venir obturer lescanalisations d'huile et le filtre d'aspiration de lapompe à huile . Ce déplacement se produit par-fois lorsque la voiture passe d'une longuephase de ralenti, accumulant les dépôts sous cecache culbuteurs, à une phase de pleine puis-sance, comme on l'a déjà expliqué pour la poli-ce allemande . Dans d'autres cas, les obtura-tions des filtres et des canalisations se produi-sent après un changement d'huile, commeautrefois lors du passage des huiles ordinairesaux huiles détergentes .Il faut évacuer les dépôts de boues noires,avant qu'ils ne durcissent, avec une huile denettoyage spéciale . L'huile CASTROL BSR dis-sout les dépôts et la saleté, ce qui remet à neufles canalisations d'huile . Mais avec un moteurtrès sale, il est prudent d'inspecter le filtre àhuile à l'entrée de la pompe . Après le nettoya-ge, il faut utiliser une huile de qualité supérieu-re, de préférence une huile qui satisfait aux spé-cifications VW et Mercedes, on évitera ainsitoute nouvelle formation de boues noires . Aprèsle grand nettoyage, il ne faut surtout pas dépas-ser les intervalles de vidange normaux, car lemoteur est devenu plus sensible aux huiles fati-guées .

6 .6.3 Les boues noires et le rodageIl s'est avéré que les huiles de rodage spécialesdes constructeurs ne sont en général pas enétat d'empêcher la formation des boues noires,surtout si elles restent trop longtemps dans lemoteur . On a par ailleurs déjà fait remarquer, auparagraphe 6 .2 .3, qu'il ne faut pas vidanger troptôt l'huile de rodage . Le meilleur compromisparaît être de procéder à la vidange de l'huilede rodage à la moitié d'un intervalle de vidange

normale pour un moteur moderne, c'est-à-direenviron après 5000 Km parcourus en rodage ouune demi année au maximum si l'on n'a pasatteint ce kilométrage .Les constructeurs et les importateurs devraientintégrer ces intervalles dans leurs conditions degarantie .

6 .7 LES VIDANGES D'HUILE

6.7 .1 Les intervalles de vidangeLes intervalles proposés par les constructeursse sont tellement allongés pour aller jusqu'à20000 Km, ou une année complète dans cer-tains cas, que le risque de salissure du moteurs'est vraiment aggravé . Certains constructeursont fait marche arrière . Ce que presque tous leslivrets d'entretien oublient malheureusement designaler, c'est qu'il faut diminuer de moitié lesintervalles de vidange lorsque la voiture estsoumise à des conditions de conduite difficiles :courts trajets, surtout en hiver, traction de cara-vane, conduite rapide et routes poussiéreuses .

6 .7 .2 L'analyse de l'huileIl existe des conditions d'exploitation qui per-mettent de conserver l'huile en service pluslongtemps que la normale . Seule une analyserégulière de l'huile permet de s'assurer quel'huile a conservé ses propriétés pour continuerà assurer le service du moteur . Pour les flottesde poids lourds, les frais d'analyse de l'huiledes moteurs sont faibles comparés aux écono-mies réalisables par la réduction de la consom-mation d'huile et surtout le maintien en bon étatdes moteurs. En outre, l'analyse de l'huile per-met de suivre l'usure des moteurs . Pour lesgros moteurs Diesel, des locomotives et desbateaux par exemple, c'est l'analyse de l'huilequi seule permet de décider de la nécessitéd'une vidange . Il faut pour cela disposer d'unlaboratoire très bien équipé . Les grands fabri-cants d'huile disposent aussi de tels labora-toires et ce sont ces laboratoires qui leurs ontpermis de déterminer quels étaient les inter-valles de vidange à respecter pour la moyennedes conducteurs . Une telle recherche en labora-toire n'est pas rentable pour un conducteur isoléd'autant plus que les critères de décision nesont pas simples .

6 .7 .3 La pollution de l'huileL'huile de graissage s'écoule dans tout lemoteur et vient en contact avec toutes lespièces . La température de l'huile peut dépasserlocalement 300°C, et la pression à laquelle elleest soumise est parfois énorme . Entre deuxpièces en glissement très rapide l'une par rap-port à l'autre, l'huile est parfois cisaillée avecune partie qui est collée à la surface fixe etl'autre partie qui suit la surface mobile .L'huile reçoit toutes sortes de fuites gazeuses,liquides et solides, les gaz de combustion quiont fuit sous les segments, du liquide de con-densation et de refroidissement, des particulesd'usures multiples, métalliques, en élastomères,en matière plastique, en céramique . Elle doit

Les problèmes pratiques

maintenir tous ces polluants en suspension,sans perdre sa viscosité .Les additifs de l'huile doivent tout nettoyer ettout protéger . Ils doivent neutraliser les acideset protéger de l'oxydation . On se rapportera auchapitre 6 à ce sujet. Dès que l'huile ne peutpas remplir ces fonctions, elle met le moteur endanger, même si c'est une huile de premièrequalité, il faut la changer par une vidange dansles délais normaux .

6 .7 .4 Le changement du filtre à huileOn demande tellement au filtre à huile qu'il estprudent de le changer dans les délais prévus .Quelques constructeurs prévoient un change-ment de filtre toutes les deux vidanges .Maintenant que les intervalles de vidange pas-sent à 15000 ou 20000 Km, ou une année, ilparaît utile de changer le filtre à chaque vidan-ge. Il ne faut pas oublier que le filtre contientsouvent des polluants qui tendent à se dis-soudre ou à entrer en suspension dans unehuile neuve pour la polluer, ou tout au moinsréduire sa capacité de maintien en suspensionou de dissolution de la calamine ou des bouesnoires .

6.8 LES ADDITIFS DE L'HUILE

6.8 .1 Il y a additif et additifJusque là, nous avons parlé des additifs pourdes produits qui étaient ajoutés à l'huile avantusage, par les fabricants d'huile .Il existe d'autres additifs qui sont ajoutés aucours de l'utilisation de l'huile dans le moteurafin d'améliorer le fonctionnement du moteuravec cette huile déjà en place. Depuis près decinquante ans, on ajoute à l'huile des produitsque leurs fournisseurs présentent au publiccomme devant réduire le frottement ou l'usure .On a indiqué, au chapitre 4, les fonctions quel'huile doit remplir . Il est clair qu'il peut être trèsdangereux de détruire l'équilibre entre les diversadditifs et qu'il est conseillé de tester l'effet despaquets d'additifs sur une huile . Un fournisseurde dopants ou d'additifs pour les huiles déjà enservice dans les moteurs, devrait avoir procédéà des essais en coopération avec le fabricantde l'huile, comme on l'a indiqué au chapitre 5 .Il existe des additifs qui ne se dissolvent pasdans l'huile de graissage, mais qui y sont ajou-tés sous forme de particules solides . On connaîtà ce sujet le graphite, le bisulfure de molybdèneet le PTFE, qui est aussi dénommé TEFLON,du nom de la marque déposée par DUPONTDE NEMOURS . Tous ces produits peuventvenir en suspension dans l'huile mais aussi s'yfractionner, s'y agglomérer et s'y centrifuger .C'est pourquoi il est prudent, dans les moteursmodernes, de n'utiliser ces additifs que commeconstituants intrinsèques d'une huile de marquerenommée.Les fabricants d'huile s'efforcent d'utiliser cesadditifs dans leurs huiles . On se reportera à cesujet au chapitre 5 .Le développement d'une huile nécessite denombreux essais, mais l'on a déjà obtenu

45

d'excellents résultats avec les additifs au PTFE .Pour les boîtes de vitesse et les systèmeshydrauliques, on a obtenu un effet manifeste deréduction du bruit et du frottement .Les constructeurs automobiles se montrentmaintenant très circonspects à l'égard des addi-tions "sauvages" d'additifs supplémentaires àl'huile du moteur, et menacent de retirer leurgarantie si l'usage de ces additifs "sauvages"est prouvé .Il est dangereux d'appliquer à l'huile le dictonpopulaire bon enfant selon lequel "si ça ne faitpas de bien, ça ne peut pas faire de mal" . Eneffet, les ennuis avec l'huile se manifestentavec beaucoup de retard et c'est souvent bienaprès la vidange des produits dangereux que semanifestent les dégradations du moteur quiétaient cependant bien dues à ces produits dan-gereux .

46

7 Recommandations

7.1 Recommandations généralesAu cours des chapitres précédents, on a déjàdonné beaucoup d'avis et de recommandations,qui ont tous pour but d'éviter des problèmes .Sans en donner à nouveau les raisons, on arassemblé ici les recommandations, point parpoint, afin de vous permettre de trouver plusrapidement une réponse à vos problèmes .

7 .1 .1 Laissez tourner le moteurau ralenti au démarrage

Surtout lorsque l'huile est froide, il faut un tempsnon négligeable (disons au moins une minute),pour que la circulation d'huile s'établisse partoutdans un moteur moderne . On peut aussi com-mencer à rouler immédiatement, mais alors ilfaut éviter deux choses : demander un fort tra-vail au moteur et monter en régime, c'est-à-diredépasser 2000 à 2500 Umn .

7 .1 .2 Utilisez de l'huilede bonne qualité

Il faut que l'huile satisfasse au moins aux spéci-fications européennes CCMC et si possible auxspécifications les plus sévères des construc-teurs telles que VW 500 00, 500 01 et 505 00 etMercedes 226 5, etc .

7 .1 .3 Utilisez l'huile présentantla bonne viscosité

Une huile SAE 10 W-Y mettra en ceuvre legraissage complet plus vite qu'une huile SAE15 W-Y. Une huile SAE 5 W-Y est encore plusfavorable mais ces huiles doivent avoir satisfaitaux tests CCMC à 150°C .

7.1 .4 Évitez l'usurepar marche-arrêt à froid

Il faut toujours laisser tourner un moteur aprèsle démarrage jusqu'à ce que l'huile ait atteinttoutes les parties du moteur et soit revenue aucarter. Votre échappement, qui se remplit d'eaude condensation à cette occasion, s'en porteramieux également .

7 .1 .5 Rodez bien le moteurÉvitez les hauts régimes et les fortes chargesau cours de cette période . La période de rodages'accommode mieux des petits parcours quedes grandes étapes de 1000 Km sur l'autoroute .

7 .1 .6 Respectezles intervalles de vidange

Avec une huile de qualité supérieure, on peutrespecter complètement les intervalles devidange prévus pour les moteurs modernes . Ilne faut pas vidanger trop tôt l'huile de rodagemais ne pas oublier qu'elle ne protège en géné-ral pas contre les boues noires, et si l'on aprévu l'intervalle de vidange normal pour l'huilede rodage, il est prudent de réduire cet interval-le de moitié si l'on roule rapide .

Recommandations

7.1 .7 N'utilisez les hauts régimesque moteur chaud

Lorsque le liquide de refroidissement du moteurest en température, toutes les pièces du moteursont bien lubrifiées, on peut alors monter enrégime, surtout si l'on utilise une huile SAE 10W-Y ou 5 W-Y .

7 .2 ARGUMENTSPOUR S'ÉCARTERDU LIVRET D'ENTRETIEN

Il existe de nombreuses raisons qui autorisent às'écarter des conseils donnés par les construc-teurs aux utilisateurs des voitures . La préconi-sation de la plupart des constructeurs quant àl'utilisation de l'huile d'une seule grande marqued'huile n'est bien sûr pas à prendre à la lettre .On reprend ci-après les principaux problèmesqui peuvent se poser .

7 .2 .1 Les spécifications des huilescourent toujoursderrière les problèmes

En effet, on ne change les spécifications quelorsqu'elles ne peuvent manifestement plusfaire face aux problèmes qui se posent . La phi-losophie de CASTROL à ce sujet est touteautre, il adapte l'huile aux problèmes dès queceux-ci se sont manifestés, sans attendre lesspécifications .

7 .2 .2 Il se pose des problèmesspéciaux et imprévus

Aucun constructeurs automobile ne sait si laqualité d'huile qu'il a choisi est en état de faireface à toutes les situations pratiques . Une modi-fication imprévue de la composition du carbu-rant, ou bien de nouvelles contraintes de l'envi-ronnement, peuvent poser des problèmes tout àfait nouveaux .

7.2 .3 L'incertitude en ce quiconcerne les exigencesde qualité et la viscosité

Le constructeur automobile a déterminé, à labase, et avec certitude, quelle qualité d'huile etquelle viscosité conviennent pour son moteur . Iln'est, par contre, pas toujours sûr qu'une huileprésentant la qualité et la viscosité prescrite aitsatisfait à tous les essais prescrits par les spéci-fications . C'est pourquoi, il est prudent de faireconfiance à une huile d'une marque renomméequi a satisfait de façon sûre à tous ces essais .

7.2 .4 Les conditions de conduitesont tout autresque celles prévues

Un exemple typique est constitué par la tractiond'une caravane, une activité tout à fait couranteen Europe, mais que les constructeurs japonaisn'avaient apparemment pas prévue . Les

conducteurs font parfois avec leur voiture deschoses qu'aucun constructeur n'a prévues oumême envisagées comme possibles . . . le lance-ment d'un planeur . . . l'arrachage des arbustes . . .par exemple .Les fabricants d'huile peuvent proposer deshuiles spéciales pour ces opérations!-

7.2 .5 La prescription ou même lapréconisation d'une huile de qualitésupérieure rencontre d'énormes résis-tancesEn effet, les constructeurs et les importateurscraignent comme la peste que le public endéduise que leur moteur est particulièrementfragile . Il ne s'agit pas de la construction dumoteur mais de l'usage que l'on en fait . Unehuile de qualité supérieure permet non seule-ment de faire face à des conditions de conduitedifficiles comme la montagne, la ville, la carava-ne, mais elle assure une plus grande durée devie et des frais d'entretien plus réduits.

7 .2 .6 Les hivers très froidsLes hivers très froids se déclenchent très rapi-dement. On passe souvent de -5°C à -25°C endeux jours, et on ne voit pas les conducteursfaire changer leur huile pour autant . Or on nepeut pas prendre de risques avec un moteurdont on ne change maintenant l'huile qu'unefois par an, au début du printemps de préféren-ce, et avec laquelle on est susceptible de pas-ser une semaine dans une station de sportd'hiver ou règnent en hiver des conditionspolaires . Une huile de synthèse de qualité supé-rieure SAE 10W-Y ou 5W-Y est toujours moinschère dans ce cas qu'un dépannage ou qu'unerévision complète de la distribution !

7 .3 UTILISEZ UNE HUILE MOTEURDE QUALITÉ SUPÉRIEURE

On en a déjà beaucoup parlé aux chapitres pré-cédents . Une huile de qualité supérieure satis-fait à deux critères apparemment contradic-toires : elle présente une faible viscosité à froidet elle satisfait parfaitement aux essais CCMC à150°C .

7 .3 .1 Les spécifications des huilessont toujours en retard

Les fabricants d'huiles renommés, et sûrementun spécialiste de l'huile tel que CASTROL,s'efforcent toujours d'être en avance sur lesspécifications en attaquant les problèmes dèsqu'ils apparaissent .

7.3 .2 Seule une huile de qualitésupérieure peut empêcherle dépôt des boues noires

Les boues noires ("black sludge"), apparues surles moteurs poussés marchant au sans plomb,

constituent vraiment le critère de qualité supé-rieure des huiles . Une huile de qualité supérieu-re maintient en suspension les boues noires aufur et à mesure qu'elles se forment et les éva-cue à la vidange, et en plus, bien sûr, réduit aumaximum la formation de ces boues noires parréaction entre les oxydes d'azote et les vapeursd'huile présents dans le carter .

7.3 .3 Les charges et les contraintesmoteur dépassent souvent tout ceque l'on peut imaginerLes constructeurs n'imagineront jamais com-bien les conducteurs, surtout ceux qui ne paientpas de leurs poches les frais de la voiture, peu-vent se comporter en véritables "vandales" de lamécanique . Citons par exemple le cas du mili-taire qui allait rejoindre sa caserne avec sa fian-cée . . . dans la voiture du père de celle-ci, et quin'ayant trouvé que la lère et la 2ème vitesse, aparcouru 800 km à toute allure sans utiliser la3ème et la 4ème vitesse ! . . . Bonjour les surré-gimes dirait la jeune génération ! Le moteuravait tenu . . . en partie grâce à l'huile supérieurequ'utilisait alors le père raisonnable !

7 .3 .4 La température de l'huile atteint150°C à 170°C dans les moteurs européensLes constructeurs n'ont apparemment pasmesuré jusqu'à quel niveau la températured'huile peut être poussée par certains conduc-teurs qui "poussent" leur voiture à fond sur lesautoroutes du sud de l'Europe . Si l'on n'a paschoisi la spécifications CCMC la plus sévère, ons'expose alors à des surprises rapides .

7 .3.5 La consommation d'huile modéréeLes conducteurs n'apprécient jamais d'avoir àsurveiller leur niveau d'huile . Si le moteur est enbon état mécanique, avec une huile de base dequalité supérieure, on peut être sûr de ne ris-quer qu'une consommation modérée (le moteurdoit toujours consommer un peu d'huile) .

7 .3 .6

Démarrage facileNon seulement les huiles SAE 5W-Y ou 10 W-Yfacilitent le démarrage, mais elles permettent demonter en régime rapidement après le démarra-ge, sans risquer d'endommager la distribution .

7 .3 .7

Longue durée de la batterieCe qui fatigue le plus une batterie est la succes-sion des décharges rapides par le démarreur etdes recharges lentes par l'alternateur . Une huilede faible viscosité à froid réduit beaucoup lecourant de démarrage et allonge la vie de labatterie .

Recommandations

7 .3 .8 Réduction de la consommation decarburantLes huiles de faible viscosité à froid, telles queSAE 1OX-Y et surtout SAE 5X-Y, réduisentbeaucoup la consommation de carburant pen-dant la phase de mise en température dumoteur, qui s'étend parfois sur plus de 10 km .Plus les trajets effectués sont courts, plus l'éco-nomie est importante .

7 .3 .9

Réduction de l'usureGrâce à la circulation plus rapide des huiles àfaible viscosité l'hiver, l'usure du moteur estréduite d'autant plus qu'il fait plus froid . Ce n'estpas pour rien que l'on utilise de plus en plustoute l'année des huiles SAE 5W-Y enScandinavie .

7 .3 .10 De longs intervalles de vidangeLa vidange ne coûte pas seulement de l'argent,mais aussi du temps et des ennuis à l'utilisateurd'une voiture . Grâce aux additifs de haute quali-té qu'elle utilise, une huile de qualité supérieureest à même de maintenir propre le moteur et dele protéger de l'usure pendant un intervalle devidange annuel (évacuation des condensationsde l'hiver au printemps), ou d'un long kilométra-ge (15000 à 20000 km) .

7 .3 .11 Le maintien de la souplesse desjointsCombien d'huiles, soit-disant supérieures, ontrendu les joints cassants . Une huile de qualitévraiment supérieure préserve la souplesse desjoints, même les plus menacés comme lesjoints des guides de soupape, et évite les fuiteset la consommation d'huile .

7 .3 .12 Le comportement à faible régime età température modéréePendant les longues attentes en ville et dansles bouchons, la température de l'huile peutdescendre à 70°C, ce qui, dans les moteursmodernes, ne permet plus une lubrification suffi-sante des culbuteurs si l'on n'utilise pas unehuile de très grande qualité avec des additifsspéciaux "basse vitesse de frottement" .

4 7

48

8 Rôle des sigles

Nous rappelons ci-après la signification d'unesérie de sigles, d'abréviations et termes spéci-fiques aux huiles .

API : Institut Américain du pétrole qui a déterminéles groupes de qualité des huiles de graissage .

Huiles API SA à SG : les huiles pour lesmoteurs à allumage commandé (à essence, àgaz, à alcool) . Plus la 2ème lettre est éloignéede A, plus la qualité API est élevée .

Additifs : produits ajoutés qui confèrent à l'huiledes qualités déterminées souhaitées .

Huile de base : l'huile qui sert de produit dedépart pour les huiles de graissage . On les divi-se en huiles de base minérales, en huilesd'hydrocraquage et en huiles de synthèse .

CCMC : initiales de "Comité des Constructeursautomobiles du Marché Commun" . Il édicte desprescriptions concernant les huiles, et corres-pondant mieux aux conditions de conduite euro-péenne que les prescriptions API ou SAE .

Huiles CCMC G4 ou G5 : huiles pour moteursà allumage commandé . Plus le chiffre est élevé,plus la qualité est élevée selon les prescriptionsCCMC .

Huiles CCMC D4 ou D5 : Huiles pour moteursDiesel à injection directe (DI) . Plus le chiffre estélevé, plus la qualité CCMC est élevée .

Huiles CCMC PD2 : Huiles pour les moteursDiesel à injections indirecte (IDI, à pré-chambre) . Plus le chiffre est élevé, plus la quali-té CCMC est élevée .

Détergent : additif de l'huile qui dissout, ou meten suspension, les salissures et dépôts, etmaintient le moteur propre .

Moteurs Diesel DI : moteurs Diesel à injectiondirecte dans la chambre de combustion .

Dispersant : additif de l'huile qui maintient lessaletés et dépôts en suspension dans l'huile .

Huile de base d'hydrocraquage : huile miné-rale à haut indice de viscosité, obtenue en pré-sence d'hydrogène à haute pression et à hautetempérature pendant le craquage .

HTHS : Test destiné à vérifier la capacité deshuiles à conserver leur viscosité dans desconditions de haute température (150°C) et dehaute vitesse de cisaillement . Le CCMC prévoitce test pour toutes les huiles de graissage .

Rôle des sigles

Moteurs Diesel IDI : moteurs Diesel à injectionindirecte (dans une préchambre, ce qui diminuela pression maximale de combustion) .

JAMA : Association des constructeurs automo-biles japonais.

Craquage : le fractionnement classique desmolécules longues en molécules plus courtes(cracking en anglais) .

LTLS : Conditions de service à températurerelativement basses (50 à 70°C) et à faible vites-se de frottement, qui se rencontrent sur lescames des arbres à cames au cours de l'attenteau ralenti dans les bouchons et en ville . LaJAMA a prévu des essais dans ces conditionsqui menacent certains moteurs japonais .

Huile de base minérale : Coupes d'hydrocar-bures basses (s'évaporant à température éle-vée), obtenues au cours du raffinage par distilla-tion fractionnée et qui servent à fabriquer leshuiles de graissage courantes .

MVMA : Association des constructeurs automo-biles américains .

SAE : Association des ingénieurs américains del'automobile . Elle a classé les huiles de graissa-ge selon différents indices de viscosité .

SAE XW-Y : Une telle huile présente une visco-sité X à basse température (W pour winterhiver) et une viscosité Y à 100°C .

Huile de base de synthèse : huile dont la com-position est limitée à quelques molécules spéci-fiques à chaîne longue et qui présentent despropriétés lubrifiantes particulièrement avanta-geuses . On trouve ainsi des hydrocarbures desynthèse dénommés SHC et d'autres huiles desynthèse dont les molécules contiennentd'autres éléments chimiques simples tels quel'oxygène, le phosphore et le silicium . Ces pro-duits de synthèse présentent des propriétéslubrifiantes remarquables mais sont relativementonéreux .

Viscosité : mesure de la résistance d'un liquideà l'écoulement.

Indice de viscosité : chiffre qui indique dansquelle mesure la viscosité dépend de la tempé-rature . Plus cet indice est élevé moins la viscosi-té diminue quand la température s'élève .

Promoteurs de l'indice de viscosité : il s'agitde produits à molécules longues, les polymères,qui sont ajoutés à l'huile de base afin d'augmen-ter son indice de viscosité . A basse températureles polymères n'augmentent pratiquement pas laviscosité, tandis qu'à haute température, ils peu-vent augmenter considérablement la viscosité .

Le mot de la fin

Le développement des nouvelles huiles degraissage n'est pas une sinécure et dans l'ave-nir il deviendra encore plus difficile de satisfairetoutes les demandes des moteurs . Les condi-tions d'utilisation des voitures ont tendance àêtre plus exigeantes pour les huiles que lesdéveloppements de la technique eux-mêmes .Et nous avons vu que le passage à l'essencesans plomb a produit des effets plutôt intempes-tifs sur le comportement de certaines huiles quise sont mis à produire des boues noires .Pour continuer à fournir des produits de hautequalité, un fabricant d'huile ne peut pas échap-per à deux impératifs• Il doit effectuer continuellement desrecherches, des développements et des essais,en étroite coopération avec les constructeurs etles fournisseurs d'additifs .•

Il doit suivre en permanence les problèmespratiques qui se posent avec les utilisateurs etposer en quelque sorte le doigt du techniciensur le pouls des utilisateurs de véhicules detoutes sortes depuis le policier qui guette lecontrevenant jusqu'à celui qui tire sa caravanedans les rafales de vent .La structure des entreprises qui produisent deshuiles de graissage doit être suffisammentsouple pour suivre les besoins des utilisateursau jour le jour, et adapter la composition deshuiles proposées sur le marché. Cet échangede données permanent présente maintenant untel caractère international que seul un groupevraiment multinational et dont le coeur des pré-occupations est dirigé sur les huiles et les lubri-fiants, tel que CASTROL, peut vraiment s'adap-ter partout à la véritable demande des utilisa-teurs, qui est en fait un compromis technique etéconomique local .