Les huiles pour moteurs à gaz formulées avec des huiles de base groupes II/III sont-elles vraiment meilleures que celles du groupe I ?

Dans l’industrie des moteurs à gaz stationnaires, il existe de nombreuses « légendes  » et « règles empiriques » sur les lubrifiants. Souvent, ces « règles » sont très importantes parce qu’elles orientent le développement des huiles pour moteurs à gaz, mais elles contribuent aussi à une mauvaise interprétation des performances des huiles pour moteurs à gaz stationnaires. Quelques exemples de ces légendes urbaines sont « plus de cendres », « renouveler à un TBN de 50% » et « Le groupe II est meilleur que le groupe I ». Il est très important de remettre en question ces légendes urbaines pour faire le prochain pas vers des huiles pour moteurs à gaz stationnaires meilleures et plus innovantes. J’ai rédigé une série d’articles au sujet de ces légendes urbaines et je les publierai sur LinkedIn dans les prochaines semaines. Le présent article traite  des différence entre les huiles pour moteurs à gaz formulées avec des huiles de base  groupes II/III et celles utilisant les huiles groupe I. N’hésitez pas à partager, à commenter ou à me contacter.

Joris Van der List – Technology Manager

Remise en question des légendes concernant les huiles pour moteurs à gaz stationnaires : (Article 2 sur 3)

Les huiles pour moteurs à gaz formulées avec des huiles de base  groupes II/III sont-elles vraiment meilleures que celles du groupe I ?

Environ 90% de l’huile pour moteurs à gaz stationnaires est un fluide de base, le reste étant constitué d’additifs de performance. Les huiles de base sont des hydrocarbures produits par le raffinage du pétrole brut ou par synthèse chimique. L’huile de base produite par le raffinage du pétrole brut est classée comme huile minérale. L’American Petroleum Institute (API) a classé les huiles de base en cinq groupes. Les trois premiers groupes sont raffinés à partir de pétrole brut et sont des huiles minérales dont le processus de raffinage est de plus en plus rigoureux. Le groupe I est une huile minérale raffinée au solvant, le groupe II est hydrotraité et le groupe III est un produit hydrocraqué.

Le groupe I est défini comme la matière première qui contient moins de 90% de matières saturées et/ou plus de 0,03% de soufre, tandis que les huiles de base des groupes II et III sont classées comme fluides contenant plus de 90% de matières saturés et moins de 0,03% de soufre.

Les huiles de base du groupe II sont produites à l’aide d’hydrogène gazeux dans un procédé d’hydrotraitement, qui convertit les composants insaturés indésirables, comme les aromatiques, en structures hydrocarbonées saturées. Saturée signifie que la molécule d’hydrocarbure est constituée de liaisons simples et est donc saturée d’hydrogène. Veuillez regarder l’image ci-dessous.

Group II/III base oils
Saturé
Group II/III base oils
Non saturé

Le procédé de production des huiles de base du groupe III est similaire à celui des huiles minérales du groupe II, sauf que le procédé d’hydrogénation est effectué à des températures et pressions élevées. Par conséquent, presque tous les composants indésirables de l’huile sont convertis en hydrocarbures saturés, ce qui donne une huile de base plus pure.

Une légende très répandue dans l’industrie est que les lubrifiants à base des groupes II et III sont supérieurs aux lubrifiants à base du groupe I. Cette hypothèse repose sur le fait que la stabilité à l’oxydation des huiles des groupes II/III est meilleure que celle des huiles du groupe I.

Le pour : la stabilité à l’oxydation signifie une meilleure performance

L’oxydation est le processus par lequel l’huile réagit avec l’oxygène. Des températures plus élevées et la présence de catalyseurs, tels que des particules d’usure cuivre/fer, augmentent la vitesse d’oxydation. L’oxydation se produit dans une certaine mesure dans tous les lubrifiants ; l’effet de l’oxydation est une augmentation de la viscosité de l’huile et de sa valeur acide, la formation de boues et de dépôts et la réduction de la réserve d’additifs.

Les huiles de base des groupes II/III sont plus stables que celles du groupe I en termes d’oxydation. La raison de cette meilleure stabilité à l’oxydation peut être liée au pourcentage plus élevé de saturés. Ces matières saturés sont moins réactives avec l’oxygène que les insaturés.

En raison de leur meilleure stabilité à l’oxydation, les huiles pour moteurs à gaz des groupes II/III donnent de meilleurs résultats dans les essais au banc d’oxydation en laboratoire, mais aussi dans la pratique, la valeur d’oxydation des échantillons de contrôle de l’état montre une meilleure performance avec des valeurs inférieures. Sur cette base, les intervalles de vidange des huiles pour moteurs à gaz des groupes II/III sont plus longs que pour le groupe I.

Le contre : la stabilité à l’oxydation diminue la solubilité.

Cependant, le problème est que l’amélioration de la stabilité à l’oxydation a un coût. Les huiles pour moteurs à gaz des groupes II/III contiennent moins d’aromatiques/insaturés que celles du groupe I. Ce niveau de saturation plus élevé, et donc une meilleure stabilité à l’oxydation, est également la raison de leur solubilité moindre.

La solubilité est la capacité de garder la suie et les sous-produits d’oxydation dissous dans l’huile. C’est la raison pour laquelle, dans de nombreuses huiles des groupes II/III stables à l’oxydation, la suie se sépare de l’huile et forme un vernis et des dépôts sur les pièces critiques du moteur telles que les chemises, les pistons et les culasses. Un bon exemple est le gommage des segments, causé par des dépôts dans l’anneau supérieur, qui se produit à des températures élevées avec certaines huiles moteur à gaz des groupes II/III.

Notez également l’image ci-dessous qui montre qu’une meilleure stabilité à l’oxydation de l’huile de base implique malheureusement aussi une solvabilité réduite.

Meilleure solvabilité

Group II/III base oils
Aromatiques

Stabilité à l’oxydation améliorée

Group II/III base oils
Paraffines linéaires et ramifiées

Prouver l’impact d’une bonne solubilité

L’effet d’une bonne solubilité peut être observé dans l’expérience de laboratoire suivante. Deux huiles sont vieillies artificiellement, dans un récipient métallique à l’intérieur d’un four, en laboratoire. L’huile A est développée avec une excellente stabilité à l’oxydation, tandis que l’huile B a une faible stabilité à l’oxydation, mais avec une meilleure solubilité.

Les résultats sont présentés ci-dessous :

Group II/III gas engine oils
L'huile A est développée avec une excellente stabilité à l'oxydation, tandis que l'huile B a une faible stabilité à l'oxydation mais avec une meilleure solubilité.

Les résultats confirment que l’huile A reste limpide et claire, grâce à son excellente stabilité à l’oxydation. Notez qu’après le test, le récipient métallique est plein de laque et de vernis. L’huile B noircit et vieillit plus rapidement ; les sous-produits d’oxydation restent dispersés dans l’huile, ce qui indique une meilleure solubilité, mais le récipient métallique est propre après le test.

Vous pouvez comparer l’huile A à l’huile d’un moteur à gaz où toutes les analyses de routine sont claires, mais avec le temps, une panne moteur peut survenir en raison d’un dépôt extrême dans le moteur.

Adieu à la légende

Bien que la tendance vers les huiles pour moteurs à gaz des groupes II/III se soit traduite par des huiles pour moteurs à gaz plus stables à l’oxydation, il est également important de reconnaître que la solubilité joue un rôle majeur dans la performance globale. Les huiles des groupes II/III ne sont donc pas automatiquement meilleures pour le moteur mais, combinées avec une bonne solubilité, leur qualité peut être exceptionnelle. Les utilisateurs d’huiles pour moteurs à gaz doivent s’assurer de faire la distinction entre les huiles de haute et de mauvaise qualité. Il ne suffit pas de faire la distinction entre l’huile de base et la stabilité à l’oxydation pour les huiles moteur à gaz modernes de type à haute pression moyenne effective.

N’hésitez pas à partager, à commenter ou à me contacter pour en discuter plus en détail.

Joris van der List

De notre expert Joris van der List

Aprés 8 ans de service à notre institut de recherche Q8, Joris van der List a rejoint la division lubrifiants (Q8Oils) en 2011 pour devenir notre expert technique dans le marché de l'Energie (avec un cursus d'ingénieur mécanique).

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