Avec des systèmes de post-traitement plus complexes, il faut repenser les formulations d'huile.

Les parcs de véhicules devront prolonger la durée de vie de leurs filtres à particules de moteurs diesel aussi longtemps que possible.

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À une certaine époque, la principale préoccupation des concepteurs d'huile pour moteurs diesel était simplement de protéger le moteur. Toutefois, lorsque la réglementation de l'EPA sur le contrôle des émissions est entrée en vigueur, les constructeurs de poids lourds ont commencé à développer des systèmes de post-traitement des gaz d'échappement sophistiqués dans le but de réduire les émissions d'oxyde d'azote (NOx) et de matières particulaires. Les concepteurs d'huile ont dû tenir compte de ces nouveaux composants, mais au départ, cela signifiait surtout d'éviter de les endommager autant que possible. C'est ce qui a mené, par exemple, à établir la limite de cendres à 1 % dans les générations d'huiles à moteur API CJ-4 et CK-4, qui sont formulées pour aider à contenir l'accumulation de cendres non brûlées dans les systèmes de post-traitement des gaz d'échappement.

 

Au fil des ans, les normes de propreté de l'air sont devenues de plus en plus strictes et, par conséquent, les systèmes de post-traitement sont devenus de plus en plus complexes. De nos jours, un système de post-traitement typique comprend un catalyseur d'oxydation diesel, un filtre à particules (FAP) pour moteurs diesel, une injection de fluide d'échappement diesel pour décomposer l'oxyde d'azote, un système de réduction catalytique sélective et, possiblement, un système de recyclage des gaz d'échappement.

 

Et maintenant, une réglementation plus stricte que jamais se profile à l'horizon. La réglementation omnibus du California Air Resources Board (CARB) pour moteurs et véhicules poids lourds contraint les fabricants à développer des technologies de post-traitement plus efficaces et plus durables. Le règlement exige de réduire initialement de 75 % les émissions de NOx et de 50 % les matières particulaires à partir de l'année 2024 et des cibles encore plus strictes suivront en 2027. Coïncidant avec ces normes encore plus rigoureuses, l'API a approuvé la création de deux nouvelles catégories d'huiles à moteur, sous la bannière Proposed Category ou PC-12, en remplacement des huiles CK-4 et FA-4 d'ici 2027. Parmi les nombreuses autres exigences, le soutien aux nouvelles technologies de post-traitement est une priorité de l'initiative PC-12.

 

Pour les concepteurs de lubrifiants comme Chevron, les conséquences sont claires. Nous ne pouvons plus nous permettre de garder les systèmes de post-traitement en arrière-plan dans nos intentions de conception. Nous devons plutôt considérer le moteur et les systèmes de post-traitement comme un tout, et formuler des lubrifiants qui protégeront l'ensemble des composants.

 

Les FAP encaissent le plus gros de la charge des moteurs actuels qui fonctionnent à une chaleur plus élevée. Les cendres et la suie accumulées encrassent les filtres, ce qui ralentit le rendement du moteur et l'efficacité en carburant — et cause des cauchemars sur le plan de l'entretien pour les exploitants de parcs de véhicules. Les camions doivent être retirés de la route pour effectuer un nettoyage du filtre ou placés sur le côté de la route pour une régénération forcée, accélérant le moteur à des températures élevées afin de brûler la suie. Certains fabricants recommandent désormais aux exploitants de nettoyer le FAP une seule fois, puis de le remplacer lorsque l'accumulation de cendres atteint le degré où un nouveau nettoyage devient nécessaire.

 

Le problème de cette approche est que la demande mondiale pour les FAP atteint des sommets inégalés. Les normes les plus récentes établies en Europe en matière d'émissions exigeront l'installation de FAP dans pratiquement tous les équipements diesel hors autoroute. En Chine et en Inde, dont la production annuelle combinée de camions poids lourd atteint environ 1,5 million d'unités, on a introduit des normes qui exigeront que des FAP soient installés sur tous les véhicules diesel sur et hors autoroute. Combinez cela au fait que la plupart des métaux nobles nécessaires à la fabrication des FAP proviennent de Russie et nous voilà avec une chaîne d'approvisionnement instable qui complique plus que jamais l'acquisition des FAP. 

 

Les exploitants de parcs de véhicules ont clairement intérêt à prolonger autant que possible la durée de vie de leurs filtres à particules tout en essayant de minimiser l'entretien et le nettoyage forcé. Ceci nous ramène au rôle que les concepteurs d'huiles moteur doivent jouer pour protéger les systèmes de post-traitement. La majorité de l'accumulation de cendres dans les FAP est attribuable aux additifs non combustibles dans l'huile moteur. Réduire le contenu en cendres sulfatées dans l'huile peut contribuer à prolonger la durée de service des FAP et à espacer les intervalles d'entretien. En 2019, Chevron lançait l'huile DeloMD 600 ADF précisément pour répondre à ce besoin, tirant parti de notre technologie brevetée à très faible teneur en cendres pour réduire les cendres de 60 % comparativement aux huiles CK-4 traditionnelles, et pour ralentir radicalement l'accumulation de cendres dans les FAP. Il est prouvé que l'huile Delo 600 ADF réduit les exigences d'entretien des FAP et restaure l'économie de carburant perdue.

 

Tout le monde profite d'un air plus propre et nous devons tous faire notre part pour aider à satisfaire aux cibles en matière d'émissions, aussi ambitieuses soient-elles. Les producteurs de lubrifiants ont une responsabilité particulière dans le maintien de l'amélioration des technologies de moteur, pour aider à garantir que les systèmes de post-traitement actuels si complexes puissent agir comme ils le doivent, c'est-à-dire qu'ils puissent réduire les émissions nocives. 

12/01/2022

Shawn Whitacre
En 25 ans de carrière, Shawn s'est consacré exclusivement à la recherche et à l'ingénierie des lubrifiants, des carburants, des émissions et des matériaux des moteurs de poids lourds. Avant de se joindre à l'équipe de Chevron en 2013, il a passé 12 ans à la tête des activités d'ingénierie des fluides et des matériaux chez Cummins. Il a également passé cinq ans à mener des recherches sur les lubrifiants, les carburants et les émissions au Laboratoire national de l'énergie renouvelable du ministère de l'Énergie à Golden, au Colorado. Chez Chevron, il est ingénieur principal responsable de la formulation des produits de la gamme d'huiles Delo pour les poids lourds. Shawn Whitacre est le président du panel de classement ASTM des huiles moteur de poids lourds, dont la tâche était d'établir les spécifications API CK-4 et FA-4 définitives, entrées en vigueur à la fin de 2016.

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