Les cendres dans les moteurs fixes au gaz naturel

Parmi les nombreuses variables opérationnelles qui peuvent affecter la lubrification des moteurs au gaz naturel dans les équipements industriels, la quantité de cendres dans l'huile est un problème qui soulève énormément de questions chez notre clientèle. Est-ce que l'application qu'on en fait et les conditions de fonctionnement exigent une huile sans cendres, à faible teneur en cendres ou à moyenne teneur en cendres? Le défi tient dans le fait que les cendres peuvent présenter certains avantages, mais également causer certains problèmes lorsque les dépôts s'accumulent de façon excessive dans les composants essentiels. Examinons plus précisément le rôle de la cendre dans la performance et la durabilité des culasses et des soupapes dans les chambres de combustion de moteurs au gaz naturel.

D'abord, il est utile de comprendre d'où provient la cendre. La cendre est générée par l'utilisation de calcium et de zinc dans les additifs des lubrifiants. Le calcium aide à neutraliser les acides, tandis que le zinc offre une protection anti-usure efficace. Toutefois, ces deux matières ne brûlent pas. À mesure que l'huile brûle, ces additifs non combustibles demeurent sous forme de cendres, lesquelles collent à diverses parties de la chambre de combustion. Le problème le plus important se situe au niveau des soupapes et plus spécialement entre le collet et le siège de la soupape.

Il est souhaitable qu'une certaine quantité de cendres s'accumule entre le collet et le siège de soupape. En fait, ces cendres agissent à la manière d'un coussin, réduisant le contact de métal contre métal. Une trop petite quantité de cendres se traduira par une usure mesurable sur le collet et le siège, causant un « renfoncement de soupape », c'est-à-dire que la soupape ne scellera plus correctement, réduisant en fin de compte la durée de vie de la culasse. Cependant, si une trop grande quantité de cendres s'accumule dans cet espace, une portion du coussin peut se détacher, nuisant ainsi à l'étanchéité entre le collet de soupape et la tête de la soupape, et ouvrant la porte aux fuites de gaz d'échappement. Ces gaz sont extrêmement chauds lorsqu'ils traversent ce trou et peuvent littéralement brûler ou creuser le collet de soupape. Le cylindre ne peut alors plus produire de compression ni donc de puissance.

Le défi est de trouver un équilibre entre une quantité trop élevée de cendres et une quantité trop faible — et ça ne dépend pas uniquement du choix de l'huile. Ça dépend aussi de la façon dont le moteur fonctionne.

Charge du moteur et accumulation de cendres

Un volet obturateur contrôle la quantité d'air qui circule dans le moteur. Lorsque le moteur fonctionne à plein régime, le volet obturateur est ouvert, produisant une pression d'air positive dans la tubulure d'admission. Cette pression d'air repousse l'huile qui s'écoule du haut du cylindre sur la tige et le guide de soupape. Toutefois, si on réduit les gaz de 50 %, le volet obturateur se referme, créant un vide dans la tubulure d'admission qui aspire alors l'huile vers le bas au-delà du guide de soupape. Ça signifie qu'une plus grande quantité d'huile circule dans la chambre de combustion et qu'une plus grande quantité de cendres s'accumule par conséquent autour du collet et du siège de soupape.

Ainsi, la charge du moteur a une incidence importante sur l'accumulation de cendres. Certains opérateurs pourraient ne pas réaliser que de faire tourner le moteur à moins qu'à plein régime augmente en fait l'accumulation de cendres dans la chambre de combustion et sur les soupapes, ce qui peut réduire la durée de vie des culasses. Pour cette raison, une huile sans cendres pourrait être une solution plus pratique qu'une huile à faible teneur en cendres. Ça pourrait même contribuer à prolonger la durée de vie des culasses.

Une quantité excessive de cendres affecte d'autres parties de la chambre de combustion et du système entier, comme les systèmes d'échappement et de post-traitement. Cependant, les problèmes de soupapes sont habituellement les premiers à se manifester. En règle générale, les moteurs à deux temps requièrent une huile sans cendres, puisque même une quantité minime de cendres peut bloquer les orifices d'échappement et d'admission. Dans le cas des moteurs à quatre temps, une huile à faible teneur en cendres offrira une meilleure atténuation du renfoncement de soupape. Comme toujours, nous vous recommandons de parler de votre moteur, de son application et de ses conditions de fonctionnement spécifiques avec un spécialiste en lubrification pour prendre la décision optimale en matière d'huile.