Huile moteur

L'huile moteur, généralement utilisée pour la lubrification des moteurs à explosion, est une huile minérale, semi-synthétique ou synthétique, dérivée du pétrole et enrichie en additifs techniques. Elle lubrifie, nettoie, inhibe la corrosion, améliore l'étanchéité et contribue à évacuer la chaleur de friction et de combustion (circulation dans les calottes de pistons) de façon que les pièces du moteur restent dans les tolérances de fonctionnement (dimensionnelles et de résistance mécanique).

Les frottements produisent inévitablement des particules de métal. Ces particules agissent comme un abrasif. Les plus grossières sont arrêtées par le filtre à huile, les autres se déposent dans le carter à huile sous forme de boues. L'huile crée un film lubrifiant entre les surfaces en mouvement, minimisant le contact et donc l'abrasion qui est le principal facteur d'usure. Elle limite aussi la chauffe et évite au dioxygène encore présent dans le mélange gazeux d'oxyder et corroder le métal (les métaux sont plus malléables et moins résistants à l'abrasion à haute température).

L'étude des lubrifiants, de l'usure et du frottement relève de la tribologie.

Un bidon d'huile moteur

Moteurs 4-temps

Dans un moteur 4-temps, une pompe, généralement à engrenages, actionnée par le moteur, aspire l'huile dans le carter inférieur et l'envoie sous pression à travers un filtre. À la sortie du filtre, l'huile passe éventuellement par un radiateur, avant de circuler dans des canalisations internes au moteur, toujours sous pression afin de lubrifier au mieux les pièces qui en ont besoin. L'huile redescend ensuite par gravité dans le carter par des ouvertures spécifiques.

La température de l'huile peut atteindre dans les moteurs essence ou Diesel en fonctionnement normal, mais en général elle est limitée à ~ par des échangeurs (radiateur d'huile ou échangeur huile/eau) pour éviter toute dégradation.

La différence entre les huiles pour moteurs essence et pour les Diesel est essentiellement un argument marketing. En réalité, à quelques exceptions près, elles conviennent à tout type de moteur.

En Europe, pour classer les usages possibles des huiles, les industriels ont créé les normes ACEA qui se distinguent en quatre groupes :

• A pour les moteurs essence ;
• B pour les moteurs Diesel de tourisme ;
• C pour véhicules légers équipés de catalyseur et filtre à particules ;
• E pour les moteurs Diesel de véhicules utilitaires et poids lourds.

Chaque groupe de spécification comprend plusieurs niveaux de performance indiqués par un chiffre (1, 2, 3, 4, 5, etc.).

Une huile répondant par exemple à la spécification A4/B4 conviendra à un moteur essence performant ou à un Diesel turbocompressé.

Moteurs 2-temps

Dans un moteur 2-temps à admission par carter-pompe, l'huile est mélangée à l'essence à un ratio de 50:1 (2 %) ; elle brûle avec le carburant injecté dans la chambre de combustion (de 0,5 % à 6 % suivant les préconisations).

Dans le cas d'un moteur 2-temps à injection directe, le moteur est lubrifié par brumisation du bas moteur et du cylindre via une pompe à huile.

Propriétés

• Point d'éclair : la plupart des huiles moteur sont presque entièrement dérivées du pétrole, elles sont donc combustibles en présence de dioxygène, comme tous les hydrocarbures. Mais ce sont des huiles lourdes (ce qui reste lors du raffinage après que les hydrocarbures légers tels que l'essence ou le kérozène ont été extraits du pétrole). Le point d'éclair indique la température la plus basse à laquelle elles s'évaporent, et peuvent s'enflammer. Les huiles lourdes à point d'éclair élevé sont préférables ; c'est pourquoi l'huile la plus volatile est extraite lors du raffinage.
• Réserve d'acidité.
• Réserve d'alcalinité exprimée en milligramme de KOH par gramme de lubrifiant. Protège de la corrosion.
• Teneur en zinc, phosphore, soufre.
• Tendance à mousser.
• Viscosité : elle diminue avec l'augmentation de la température. L'huile doit rester assez visqueuse pour maintenir son rôle de film protecteur, tout en restant assez fluide pour circuler librement dans le moteur.
  La SAE International a établi un codage pour la viscosité, avec les grades suivants : 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 ou 60. Le suffixe W ( en anglais) désigne le grade (lié à la viscosité) SAE hiver. Pour mesurer le grade, on porte l'huile à une certaine température, puis on mesure le temps qu'elle prend pour passer dans un orifice standardisé. Plus ce temps est long, plus la viscosité (donc le grade) est élevée.
  Les notations ne sont pas les mêmes pour les huiles de boîtes de vitesses : une 75W90 n'est pas forcément moins fluide qu'une huile moteur.

Monograde : Les mesures sont réalisées à en mm²/s (centistokes, cSt, unité non SI). Leur viscosité diminue avec la température suivant une courbe logarithmique. Ces huiles sont adaptées aux moteurs qui chauffent peu (tondeuses à gazon, voitures anciennes) ou encore aux Diesel marins qui ont une température de fonctionnement globalement constante (pas d'accélération et d'arrêt intempestifs).

Multigrade : Pour limiter les différences de fluidité à froid et à chaud, on ajoute des additifs à base de polymères, ce qui permet d'utiliser l'huile toute l'année. Leur courbe est toujours logarithmique, mais moins accentuée. Le second grade SAE (grade été) est mesuré à chaud (à ). Les mesures sont faites selon la norme SAE J300.
Grades hiver : la viscosité d'une huile 0W est mesurée à , pour une 5W à , 10W à , 15W à , 20W à et 25W à .

Additifs

Ces additifs améliorent le fonctionnement et les performances du moteur, dont sa durée de vie, mais ils peuvent être toxiques, non dégradables (ni biodégradables) et contribuer au caractère polluant des gaz d'échappement. Certains d'entre eux peuvent interagir avec les catalyseurs des pots catalytiques.

• Abaisseur du point d'écoulement^[1] : augmente la fluidité à froid.
• Additif antistatique^[1] : augmente la conductivité électrique de l'huile pour décharger l'électricité statique. Ainsi, les étincelles ne se forment plus et il y a moins de risques d'explosion (exemple : graphite).
• Additif EP (extrême-pression)^[1] : empêche le grippage à pression élevée.
• Agent anti-usure^[1] : forme une pellicule sur les métaux.
• Antimousse^[1] : huile de silicone pour casser les bulles en surface, ou polymère pour diminuer la quantité de petites bulles entraînées.
• Inhibiteur de corrosion^[1] : inhibe les réactions chimiques comme l'oxydation.
• Dispersant^[1] : maintient les particules en suspension colloïdale. Évite les dépôts de vernis sur les pièces du moteur et de boues dans le carter.
• Détergent^[1] : savon métallique alcalin (exemple : lithium).
• Émulsifiant^[1] : facilite le mélange huile-eau.
• Modificateur de viscosité^[1] : polymère à masse molaire élevée. Il diminue la différence de viscosité entre l'huile froide et l'huile chaude.

Exemples :

• Dialkyldithiophosphate de zinc^[2] (ZDDP) : antioxydant, anti-usure, anticorrosif et légèrement dispersant.
• Alkylphénate sulfure de calcium ou de magnésium^[2] : détergent, antioxydant, anti-usure, antiacide.
• Polytétrafluoroéthylène (PTFE) : , mais il peut se solidifier et boucher le filtre à huile.
• Disulfure de molybdène : réduit la friction.

Huiles de synthèse

Elles sont synthétisées pour la première fois par des scientifiques allemands à la fin des années 1930, début 1940 pour les besoins de l'armée. Elles restent fluides à des températures inférieures à tandis que les huiles minérales classiques, les huiles d'origine animale et végétale peuvent se solidifier.

Elles sont devenues populaires dans les années 1950 à 1960, en particulier dans l'aviation où les huiles minérales classiques atteignaient leurs limites. Elles ont été commercialisées dans le secteur de l'automobile au milieu des années 1970.

Elles contiennent des esters synthétiques, des polyoléfines. Elles n'ont pas besoin d'autres additifs pour améliorer leur fluidité (ce sont les additifs antérieurement utilisés qui se décomposent en premier), si bien qu'elles vieillissent moins vite et peuvent être utilisées deux à trois fois plus longtemps que les huiles minérales.

Entretien du véhicule

À titre purement indicatif (les valeurs varient selon les constructeurs et les modèles : consulter le manuel d'entretien), la vidange d'huile moteur pour une automobile récente en usage normal se fait tous les deux ans maximum et :

• moteur essence : tous les ;
• moteur Diesel : tous les .

Il faut utiliser les lubrifiants spécifiques (type, qualité) pour le véhicule et son usage, et les niveaux prescrits de fluides doivent être régulièrement contrôlés.

Analyses d'huile

Analyser l'huile d'un moteur (après fonctionnement) apporte des informations utiles sur l'état du moteur (décomposition en cours d'éléments de filtres ou joints, fuites, présence d'eau, usure anormale, etc.) (sans toutefois pouvoir remplacer une investigation technique)^[3].

Recyclage

Les huiles moteur doivent être recyclées ou éliminées via des filières agréées. Dans la plupart des pays, la combustion à l'air libre et hors d'installations spécialisées munies de filtres à haute performance est interdite car celle-ci est source de grave pollution, en raison notamment des additifs toxiques et des particules de métaux issues de l'usure du moteur (baryum par exemple).

Les huiles et lubrifiants usagés peuvent être re-raffinés utilisant des processus divers. On sépare ainsi l'huile des impuretés et de l'eau, ainsi que des additifs. On peut ensuite retraiter l'eau, et réutiliser l'huile moteur.

Autres types d'huile

• Huile pour boîte de vitesses, pour pont,
• pour compresseur mécanique,
• fluide hydraulique, liquide de frein, liquide d'embrayage, liquide de direction assistée,
• huile pour pompe à vide,
• huile diélectrique et de refroidissement des transformateurs électriques de forte puissance,
• huile de chaîne pour tronçonneuse (parfois biodégradable, depuis quelques années),
• huile noire^[1] : contient du bitume et présente ainsi une meilleure adhérence. Utilisée pour les gros engrenages et les câbles exposés aux intempéries.
• huile pour turbine : la tendance au dépôt et la corrosion ne sont pas prises en compte. Elles ont des grades ISO VG de 32, 46, ou 68 (cSt à ). Additifs : polyolester, polyoléfine. Elles sont exposées à des températures élevées.

Références

1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Glossaire castrol.com
2. 1 2 Techniques de l'Ingénieur, fiches B5340, BM5341, BM5343, BM5344
3. ↑ Page d'ExpertBoat sur l'analyse d'huile moteur

Voir aussi

Liens externes

• Wikibooks sur la Tribologie