Lubrification des moteurs deux temps

 

Par J.M. DURAND (Vol Moteur)


Cet article proposé par Yves TARTRAT provient en ligne directe du mensuel VOL MOTEUR. Merci à l'auteur et à l'éditeur de nous autoriser cette mise en ligne. Il ne vous reste plus qu'à vous ABONNER!.

 



A L'HUILE

Étant pour une grande partie d’entre nous concernés par le bon fonctionnement des moteurs 2 temps, et sachant que les principales causes de pannes sont liées aux difficultés de lubrification, je suis allé à la rencontre de plusieurs fabricants. Première constatation: le 2 temps ne baigne pas dans l’huile!!!

En premier lieu, quelques précisions s’imposent:

1 – Quand on parle de qualité, on ne parle pas de mode de fabrication ni de constituants, mais de propriétés.

2 – Une huile excellente pour un moteur, une température de fonctionnement et une essence donnée, peut être désastreuse dans d’autres conditions.

Exemple: quand on parle d’huile de synthèse, il s’agit d’un mode de fabrication. On a fabriqué une molécule artificiellement selon les caractéristiques souhaitées. Cela ne veut pas forcément dire qu’elle sera mieux qu’une molécule naturelle, même si nous avons coutume de penser que synthèse=super qualité. L’expérience du karting il y a plusieurs années le démontre, puisque l’huile de ricin fonctionnait mieux que toutes les huiles de synthèse d’alors.

Autre exemple: une huile à usage marin ne sera pas la même qu’une huile de tronçonneuse ou qu’une huile de moteur de compétition.



CONSTITUANTS

LES BASES: minérales (pétrole), végétales (ricin), synthétiques (chimie). La base, c’est le support qui fait le volume. On lui adjoint des additifs.

LES ADDITIFS: les antioxydants, les anticorrosifs, les détergents (calcium, magnésium), les dispersants (azote).

Les antioxydants empêchent l’huile de s‘oxyder, et non pas le moteur!

En effet, la base étant généralement une substance chimique plus ou moins stable ou saturée, son association avec de l’oxygène (oxydation) change sa constitution pour la transformer en laque ou en vernis au moment d’un échauffement (polymérisation). Ceci n’a donc aucun rapport avec la corrosion des surfaces métalliques.

Les anticorrosifs: éléments non cendreux qui protègent contre l’usure corrosive des paliers et roulements.

Les détergents: composés de calcium ou de magnésium, ils permettent de contrôler les dépôts à haute température, en particulier dans les gorges de segments.

Les dispersants ont les mêmes fonctions que les détergents métalliques, mais travaillent à des températures plus basses.

La solution serait de mettre de tout en quantité suffisante pour avoir une huile qui n’encrasse pas à toutes les températures et à tous les régimes: c’est faux!

Pourquoi ?

Lorsqu’on désire lubrifier un moteur, le principe est de faire en sorte que les pièces en mouvement ne se touchent pas. C’est donc le film d’huile qui s’interpose entre les surfaces métalliques (problème bien réglé dans les moteurs 4T). Mobil 1 et Opal 24S sont des huiles aux PAO ou ployalphaoléfine – molécules d’hydrocarbures assemblées synthétiquement – d’une plage de viscosité encore jamais atteinte: 5 W 50. Après avoir fait tourner un moteur BMW 321.880 km avec la Mobil 1, les techniciens n’ont pas trouvé de différences mesurables avec les pièces d’origine rodées à 1.500 km. Je vous laisse imaginer ces huiles dans un 912 Rotax déjà réputé pour sa fiabilité.

Pour se rendre mieux compte de l’importance de la qualité de lubrification, il suffit de constater qu’un moteur 4T, théoriquement moins fiable qu’un 2 temps (plus de pièces en mouvement) est pratiquement toujours plus fiable en raison de la bonne lubrification.

Les détergents ont des effets indésirables et ne peuvent être utilisés en quantité suffisante. Cet additif protecteur empêche la fixation des résidus par un processus analogue au phénomène magnétique qui fait que 2 aimants de même polarité se repoussent. Ces produits polaires ont une grande affinité pour les surfaces métalliques, et leur polarité très forte repousse une grande partie des résidus.

Inconvénients: ils sont chers, ne fonctionnent pas à basse température, et laissent des dépôts de calcium et de magnésium importants (calamine), cependant moins gênants que les gommes qu’ils éliminent. De plus, ces composés métalliques favorisent la formation de perles entre les électrodes des bougies, phénomène bien connu des anciens utilisateurs de 2 temps.

Leur utilisation est recommandée pour les moteurs refroidis par air ou mal refroidis.

Les dispersants sont des composants azotés, ils ont une fonction polaire et ne comportent pas de cendres; ils sont parfaits pour une utilisation à très basse température (moteur marin).

Leur inconvénient est de ne plus être efficaces à haute température, mais surtout c’est le prix qui empêche leur dosage fort. Pas de calamine, nettoyage des moteurs. Les fabricants d’huile ont donc intérêt à trouver la meilleure base possible afin de n’y ajouter qu’un minimum d’additifs.

D’autres contraintes entrent maintenant dans le cahier des charges des fabricants: pas de fumée, et dosage minimum (pollution). Exemple: la Norvège impose l’emploi d’huiles biodégradables dans les hors-bords. Castrol a répondu à l’appel en sortant une huile biodégradable à doser à 1%, et les recherches des différentes marques s’orientent vers des dosages à 0,2%. Les moteurs 2 temps ont un grand avenir devant eux. Peugeot et Renault orientent leurs recherches vers ce moteur simple et léger, dont le rendement ne cesse de monter au fur et à mesure des innovations.

Paradoxalement, ce sera le 2 temps qui polluera le moins, car chaque année des dizaines de milliers de tonnes d’huile moteur sont perdues dans la nature (vidanges sauvages). Il est évident que 0,2% d’huile bio sera moins néfaste à notre environnement que cette marée noire permanente.

* * *

CONCLUSION

N’interprétez pas cet exposé abusivement: il ne s’agit pas de publicité pour telle ou telle marque d’huile. J ‘ai essayé personnellement sur mes appareils école les huiles Castrol TT et Opal MIX (semi-synthèse) et Castrol TTS et Opal Jet (synthèse) avec de l’essence sans plomb de qualité (les pétroliers mettent des additifs dans les stations de marque, qu’il n’y a pas dans celles des grandes surfaces: ces mélanges se font au camion à un pour mille en général. J’ai moi-même consaté ce fait, ayant des doutes quant à la différence de qualité d’une pompe à l’autre).

D’autres essais sont en cours avec d’autres marques, afin de faire un comparatif sur 200 heures avec chaque produit.

Les huiles semi-synthèse suffisent généralement pour les 447 et 503, leurs composants métalliques pouvant faire leur effet, et où les résidus sont brûlés plus complètement.

Pour les 462 et 582, il convient d’utiliser une huile contenant les plus possible de dispersants (basse température), les problèmes les plus fréquents survenant après un grippage des segments dans les gorges et gommage des jupes de pistons. Les huiles à base synthétique, plus chères, contiennent en général plus de ces additifs.

Une huile qui va bien dans un 503 n’ira pas forcément bien dans un 582, alors que le contraire sera possible.

Les huiles hors-bord ne sont pas à recommander (manuel Rotax) car elles sont faites pour des températures culasse de l’ordre de 40° et non de 75 à 100°. Comprenez par usage haute température les moteurs à refroidissement par air (culasse à 230°) et basse température les moteurs à refroidissement par eau (culasse à 95°).

Pour répondre à Jean Charpenet dans son courrier du numéro d’avril, 1,9% ou 2,1% n’auront pas de répercussion négative, et lorsqu’un professionnel arrive à gagner sa vie avec l’ULM, c’est qu’il ne tombe pas en panne toutes les 5 minutes, et donc que sa méthode est bonne.

Attention à l’essence mélangée et stationnée plus de trois mois: l’huile aura perdu beaucoup de ses qualités. L’idéal est d’arrêter son moteur à l’huile et de vider le réservoir pour la période hivernale.

Je remercie les maisons Opal et Castrol pour leur collaboration à cet article.

 


 

L'EXCÈS D'HUILE: UNE CAUSE DE SERRAGE OUBLIÉE

Évacuation des calories issues de la combustion

Dans le haut moteur, la forte température de la combustion du mélange provoque une détente des gaz que le piston transforme en force mécanique. 30% des calories dégagées lors de cette combustion vont s'évacuer par les parois du volume utilisé.

Sur la chemise et la culasse, le flux thermique sera conduit dans le matériau puis échangé au travers d'un fluide (air directement ou eau puis air au travers d'un échangeur plus élaboré).

Sur la calotte du piston, le flux thermique sera aussi conduit par le matériau, celui du piston, puis échangé avec les gaz frais admis dans le carter (mélange huile + air + essence) d'une part, et avec les parois du cylindre d'autre part.


Danger d'un surplus d'huile

L'air et l'essence dans le carter sont constamment renouvelés, mais l'huile a tendance à s'accrocher aux parois (c'est d'ailleurs son rôle). Elle y reste, et le piston étant très chaud, elle se transforme sous la calotte du piston en un épais résidu noirâtre: c'est la cokéfaction.

Ce dépôt augmente avec le nombre d'heures de fonctionnement, et d'autant plus vite que le pourcentage d'huile est élevé. Le flux thermique est très ralenti au passage de cette couche d'huile transformée. Plus elle sera épaisse, et plus elle limitera le refroidissement du piston. Il va donc monter en température et se dilater.

La même huile se dépose sur les parois du piston en contact avec le cylindre, de manière à diminuer le frottement.

L'augmentation de température du piston due au dépôt interne provoque également la cuisson de l'huile sur la paroi externe du piston et dans les gorges des segments. Ce vernis est à la fois isolant thermique et très mauvais lubrifiant. Voilà un beau serrage en perspective!

Tout ceci pour vous inviter à ne pas augmenter inconsciemment le pourcentage d'huile lorsque vous faites votre mélange: si tel est le cas, vous ne ferez qu'accroître vos "chances" de serrage!

Je rappelle, pour ceux qui auraient lu un peu trop vite le manuel d'entretien de Rotax, qu'il préconise 2% d'huile en volume par rapport à l'essence, et que dans ces conditions un décalaminage complet, c'est à dire des transferts d'échappement, des culasses et des calottes supérieures et inférieures des pistons, s'impose toutes les 50 heures!

Si vous préférez décalaminer toutes les 100 heures ou plus, de grâce, n'utilisez pas plus de 1,8% d'huile.

Par expérience, sur un 582 à graissage par mélange, 1,6 à 1,8% d'huile sont largement suffisants.

Sachez qu'après mesure du dosage d'un 582 à graissage séparé, j'ai obtenu sur plusieurs tests une valeur de 1,5%! Et je puis vous assurer que dans ces conditions, il n'y a absolument rien à "gratter" lors du décalaminage avant 150 heures, voire 200 heures!

Bien entendu, une huile à la norme préconisée par Rotax et de qualité s'impose: une semi-synthèse de grande marque conviendra parfaitement.




LA NORME API

Il est tout de même surprenant de voir que pour classer les huiles 2 temps et leur donner une norme, l’ American Petroleum Institut (API), très pragmatique, n’a pas trouvé mieux que d’essayer l’huile dans un moteur étalon, et de voir quand ça casse. Le moteur utilisé pour la norme API TC est un Yamaha Y 350 M2 350 cc!!!

Les séances d’essai sont les suivantes:

Séquence 1: vernis piston et gommage segments avec ce moteur.
Séquence 2: essais de serrage avec Yamaha CE 50 S avec 1% d’huile.
Séquence 3: essais de pré-allumage sur Yamaha CE 50 S avec 5% d’huile dans du carburant plombé.

Pour la norme API TC ou anciennement TSC 3 (Two Stroke Classification), ces tests ont lieu pendant au moins 50 heures; les résultats (usure, gommage, etc.) sont comparés à ceux d’une huile de référence: la même pour tout le monde.

Il résulte pour l’utilisateur qu’une huile qui répond largement à ces normes aura la même classification qu’une huile qui y répondra de justesse. Ceci peut expliquer la différence de prix.

 

* * *

Tableau des correspondances

TSC1 ou API TA: Cyclomoteurs (50 cc), Tondeuses / Test sur Motobécane AV7L/50cc

TSC2 ou API TB: Vélomoteurs, Motos / Test sur  Vespa 180 SS

TSC3 ou API TC: Motos > 125 cc, Scooters des neiges (Rotax), moteurs refroidis par eau ne requérant pas la qualité TCW de la NMMA. / Tests sur Yamaha Y 350 M2

TSC4 ou API TD: Hors-bords refroidis à l’eau froide / Tests sur Johnson Evinrude.

A noter que pour les huiles hors-bord, les normes et les essais ne dépendent exclusivement que des exigences des constructeurs Johnson et Evinrude.

Ne pas utiliser d’huile hors-bord dans les Rotax ULM, au risque d’avoir une lubrification insuffisante à température élevée.

Les huiles prévues pour le graissage séparé ont une viscosité standard à 40°C de 30 SAE, afin de permettre l’étalonnage des pompes. La mention "graissage séparé" doit apparaître sur l’emballage.

 

 



LEXIQUE

Norme API: American Petroleum Institut

SAE: Society of Automobile engineering.

W: winter (hiver) ex: 20 W 40

TSC: Two Stroke Classification (Classification 2 temps)

ASTM/CEC: American Society for Testing Material

NMMA: National Marine Manufacturing Association, auteur de la norme TCW équivalente à l’API TD

Fabricants des additifs: Exxon, Shell, BP, Ethil, Lubrisol.



Origine de l’article: J.M. DURAND (Vol Moteur) via Yves TARTRAT
Mise en ligne : Thibaut CAMMERMANS


Avertissement important | Carte du site | Webmaître: thibaut_cammermans#yahoo.fr (#=@)