Publié par La suie est le sous-produit de la combustion incomplète dans les moteurs diesel et, à mon avis, l’un des moins compris dans l’analyse de l’huile. La suie peut s’accumuler dans l’huile moteur au fil du temps et est l’une des raisons pour lesquelles l’huile doit être changée. Lorsque les niveaux de suie dans l’huile deviennent trop élevés, cela peut entraîner une série de problèmes, notamment l’usure, l’épuisement des additifs et les dépôts.
Bien que les systèmes d’injection se soient considérablement améliorés dans les moteurs modernes pour maximiser la production de chaleur du carburant et que des mélanges avec du biodiesel soient utilisés pour réduire la génération de particules, des systèmes de recirculation des gaz d’échappement qui produisent plus de suie dans le moteur ont également été incorporés. La suie a toujours existé – elle est juste plus répandue maintenant.
L’huile moteur est formulée pour contrôler la suie que le moteur génère à travers l’huile de base, le détergent et les additifs dispersants. Les moteurs peuvent également intégrer des systèmes de filtration centrifuge qui peuvent éliminer la suie.
Lorsqu’un moteur génère de la suie, l’additif la disperse par stabilisation sphérique basée sur le principe de polarité (attraction entre composés polaires) entre la particule de suie et le composé polaire de l’additif. L’additif a une partie soluble dans l’huile, et de cette manière, il reste en suspension dans l’huile. En entourant la particule de suie avec des additifs dispersants, sa polarité est désactivée, empêchant les particules de suie de s’agglomérer et les maintenant à une taille comprise entre 0,02 et 0,2 µm. Avec l’augmentation des heures de fonctionnement, l’additif dispersant peut s’épuiser si la quantité de suie générée lors de la combustion est trop élevée ou en raison d’intervalles de vidange d’huile trop longs.
Lorsque l’additif dispersant est épuisé, la suie commence à s’agglomérer et à se développer, formant des amas de 2 µm ou plus. Ces particules de suie agglomérées provoquent une augmentation de la viscosité de l’huile, agissent comme une particule solide abrasive et peuvent former des dépôts dans le moteur. Des études sur l’effet de l’huile contaminée par de la suie sur l’usure du moteur indiquent qu’un excès de suie peut interagir négativement avec les additifs anti-usure ou entrer en concurrence avec eux pour les surfaces métalliques, diminuant leur protection. Cela a un impact plus important sur les zones et les composants qui fonctionnent avec des régimes de lubrification limite et mixte.
Lors de l’évaluation des performances de la flotte ou de la recherche d’intervalles de vidange d’huile prolongés, très peu de personnes prennent en compte la capacité du lubrifiant à disperser les charges de suie et s’appuient généralement sur la corrélation de l’augmentation de la viscosité avec la concentration de suie dans l’huile. Cette corrélation, bien que correcte, pourrait être un signal qui est trop tard lorsqu’il s’agit de trouver le moment optimal de vidange d’huile et la fiabilité du moteur. Une augmentation de la viscosité causée par la suie signifie qu’il est déjà trop tard pour changer l’huile. La viscosité augmente lorsque le dispersant a été épuisé, et maintenant la suie est agglomérée et déposée sur les surfaces du moteur. Un simple changement d’huile ne pourra pas enlever cette suie, et la nouvelle charge d’huile verra sa capacité à protéger le moteur diminuée.
La mesure de la concentration de suie est très importante car elle permet d’identifier l’efficacité de la combustion du moteur et de détecter les modes de défaillance liés au fonctionnement, au système d’injection et à l’admission d’air. Les changements dans les tendances de formation de suie doivent être étudiés pour éviter des problèmes majeurs. Cependant, mesurer la concentration de suie dans l’huile n’est pas suffisant pour augmenter la fiabilité de ces moteurs, il est également nécessaire de mesurer la dispersion de la suie.
Pour mesurer l’efficacité de l’huile à disperser la suie, la norme ASTM D7899-19 « Standard Test Method for Measuring the Merit of Dispersancy of In-Service Engine Oils with Blotter Spot Method » est la méthode la plus précise. Contrairement au test ponctuel de buvard traditionnel, qui dépend de l’interprétation visuelle d’un spécialiste et est subjectif, cette méthode définit une méthode standard de préparation de buvard pour assurer la cohérence et utilise un dispositif à couplage de charge (CCD) pour prendre une photographie de la goutte et analyser pixel par pixel pour mesurer différents paramètres tels que la distance parcourue par la goutte sur le papier, la taille du centre de la goutte et le rapport d’homogénéité de l’opacité de la goutte par rapport à un motif de référence théorique de 32 mm de diamètre.
Pour qualifier l’état de dispersivité de l’huile, la méthode définit sept zones d’observation qui permettent d’identifier la quantité et le type de contaminants dans l’huile. Du fait du phénomène physique de laminage, des particules de même taille vont se déposer sur le papier dans des zones concentriques. Les composés de taille et de poids plus importants se trouveront dans la zone la plus proche du centre, tandis que les particules de taille moyenne et petite, ainsi que les produits d’oxydation, se trouveront dans les zones suivantes ; à l’extrémité la plus externe, un halo transparent peut se former, correspondant à l’huile de base. La répartition des particules dans les différentes zones détermine l’état de dispersivité de l’huile.
Plus l’huile contient de particules contaminantes, plus la goutte sera foncée et plus le diamètre de la goutte est grand, meilleure est la dispersivité de l’huile. Lorsque la dispersabilité échoue, les particules de suie seront agglomérées et ne se déplaceront pas avec l’huile de base, montrant un petit centre noir pâteux et un grand halo extérieur transparent.
Le type de papier est aussi important que la quantité d’huile lors de la préparation de la goutte. La méthode spécifie qu’une goutte de 20 µl d’huile sur le papier doit être placée dans un four à 80 C (176 F) pendant une heure pour faciliter la formation de la goutte, qui doit être inspectée dans les 60 minutes suivantes, car la goutte peut continuer à grandir.
L’appareil de test (AD Systems DT 100 DL Dispersancy Tester) calcule le diamètre et l’indice de contamination (CI) en mesurant l’échelle de gris de chaque pixel dans la gouttelette et en divisant par le nombre total de pixels. Le logiciel calcule ensuite le Dispersancy Merit (MD) en mesurant l’homogénéité et la distribution de l’opacité des gouttelettes et en les comparant à une référence idéale de 32 mm.
Le résultat le plus important est la valeur Dispersancy Merit (MD), qui indique la capacité de l’huile à suspendre la suie et est exprimée sous la forme d’un nombre de 0 à 100. (MD = 0 ; mauvaise dispersion : les contaminants sont tous concentrés au centre du tache d’huile dans l’essai ; la suie est agglomérée. MD = 100 ; excellente dispersion : la répartition de la suie sur le papier filtre est homogène). De plus, l’indice de contamination (CI) peut être pris en compte, qui est la concentration de suie insoluble dans l’huile du moteur diesel et est exprimé en pourcentage en poids et peut aller de 0 % à 4,8 %. Les démérites pondérés peuvent également être calculés à l’aide de la formule suivante : DP=(100-MD) *CI.
Dans les années à venir, nous verrons de plus en plus de flottes chercher à allonger leurs intervalles de vidange d’huile pour réduire leur empreinte carbone. Le test de dispersivité sera essentiel pour atteindre cet objectif pour un moteur fiable.
Les références:
Préparez-vous à plus de suie dans l’huile moteur – Drew Troyer https://www.machinerylubrication.com/Read/51/soot-oil-engine
ASTM D7899 « Méthode d’essai standard pour mesurer le mérite de la dispersion des huiles moteur en service avec la méthode des taches de buvard »
DT 10 et DT 100DL—Testeur de dispersion – AD Systems http://www.adsystems-sa.com .
Nouvelle méthode d’évaluation de la dispersion des lubrifiants https://www.machinerylubrication.com/Read/29353/evaluating-lubricant-dispersancy
Origine :machinerylubrication Gérard Trujillo Avril 2023.
Fluids & Lubricants 