La nitration de l'huile dans les moteurs à gaz naturel constitue une préoccupation importante pour le personnel de l'exploitation. Pourquoi? Parce que la nitration peut causer de graves problèmes dans les moteurs d'aujourd'hui, notamment :

• la réduction de la durée de vie des filtres
• l'accumulation de vernis et de boues
• le grippage des segments de pistons

Bien que le phénomène de nitration soit plus courant dans les moteurs à quatre temps à mélange stœchiométrique ou pauvre qui fonctionnent sous différentes charges et à de basses vitesses (moins de 700 à 800 tours/min), il peut aussi se produire dans les moteurs qui tournent à des vitesses supérieures.

Il est capital de connaître les causes de la nitration et de les neutraliser pour assurer un fonctionnement fiable et efficace et pour permettre la prolongation de l'intervalle de vidange.

La nitration du lubrifiant se produit quand la chaleur, la pression et même le niveau d'oxygène à l'intérieur de la chambre de combustion sont assez élevés pour provoquer la décomposition de l'azote atmosphérique normalement stable (N₂) en atomes d'azote individuels. Ces atomes réactifs peuvent se combiner à l'oxygène libre pour former des oxydes d'azote, bien connus sous la désignation NO_x (c'est-à-dire NO et NO₂).

Deux types de composés azotés peuvent alors se former :

• les nitrates organiques sur les parois des cylindres, les cordons de pistons, la face interne des segments et les soupapes
• les composés nitrés dans le carter d'huile, les conduites d'huile, les refroidisseurs d'huile, etc.

Les nitrates organiques représentent en général la forme la plus courante de nitration observée dans les huiles pour moteurs à gaz naturel.

Au fur et à mesure qu'ils se forment, ces nitrates sont entraînés dans le carter sous l'effet de raclage des segments de pistons. Bien qu'ils soient initialement solubles dans l'huile moteur, ces nitrates peuvent, lorsque leur concentration est excessive, migrer hors de l'huile et former du vernis et des dépôts sur les soupapes et leur dispositif de commande. Ces dépôts peuvent provoquer le grippage des segments de pistons et le colmatage des filtres à huile.

Plusieurs éléments favorisent la nitration, dont les principaux sont :

• L'expulsion des gaz d'échappement, soit l'extraction des gaz d'échappement de la chambre de combustion. La turbocompression améliore cet aspect et réduit la possibilité d'interaction entre les NO_x et l'huile moteur. La ventilation du carter produit un effet semblable.


• De faibles températures des parois des cylindres favorisent la nitration. En effet, les nitrates organiques se décomposent lorsque la température des parois des cylindres dépasse 150 °C (300 °F).


• Le passage des gaz combustibles dans le carter en raison de la faiblesse des segments de piston augmente le risque de réaction avec l'huile, d'où la nécessité de veiller à l'étanchéité des segments de pistons dans le cas des moteurs plus sujets à la nitration.


• Une faible température de l'huile dans le carter, au-dessous de 80 °C (165 °F), favorise aussi la nitration. Inversement, l'oxydation de l’huile moteur augmente quand la température passe au-dessus de 90 °C (190 °F). Règle générale, le taux d'oxydation de l'huile double pour chaque hausse de 18 °C (64 °F) des températures au-dessus de 70 °C (158 °F).


• Le type d'huile de base utilisé dans la formulation de l'huile pour moteur à gaz a une grande incidence sur la vulnérabilité de l'huile à la nitration. Les huiles de haute qualité des groupes II/II+ et IV (avec polyalpaholéfines synthétiques) sont moins vulnérables à la nitration en raison de leur teneur en hydrocarbures saturés qui les rend moins réactives.


• Le rapport air/carburant. On constate que les taux de nitration augmentent quand les niveaux d'oxygène dans les gaz d'échappement atteignent entre 0,5 et 4,5 % et culminent lorsque la teneur en oxygène oscille autour de 3 ou 4 %. C'est pourquoi la mesure du rapport air/carburant est très importante pour déterminer les taux de nitration.


• La température de l'air et la charge. Selon son expérience et ses essais effectués sur le terrain, Petro-Canada a constaté que la nitration augmente aussi en fonction de la température de l'air ambiant et de la charge dans bien des moteurs à mélange stœchiométrique en raison de certains des effets présentés ci-dessus.