Qu'est-ce qui cause la récession des soupapes d'échappement dans un moteur ? — Nouvelles de l'aviation générale

Sep 12, 2023

Par Ben Visser · 23 novembre 2022 · 8 commentaires

C'est une question que je reçois souvent et c'est une très bonne question.

Mais comme pour tant de choses dans l'aviation - et dans la vie - il n'y a pas de réponse très définitive.

Il y a eu plusieurs théories sur la cause, dont une selon laquelle le plomb dans le carburant agit comme un lubrifiant pour protéger le siège de soupape de l'usure.

C'est peut-être vrai, mais cela ne répond pas à la question de savoir pourquoi, lorsque vous rodez un moteur avec de l'essence au plomb et que vous passez ensuite à l'essence sans plomb, les sièges sont généralement en bon état.

Une autre théorie est que l'additif de plomb dans l'avgas est en quelque sorte allié dans le siège ou durcit d'une manière ou d'une autre le matériau du siège.

Encore une fois, cela peut être possible, mais mes connaissances métallurgiques limitées ne l'achètent pas complètement.

Les sièges d'échappement en fer sont généralement aussi durs qu'ils peuvent le faire lors de leur fabrication. On m'a dit que s'ils étaient rendus plus durs, ils seraient cassants et susceptibles de se fissurer. Un peu de plomb mou n'aiderait probablement pas.

Donc quelle est la réponse?

La théorie qui me semble la plus logique est que le plomb aide à sceller et améliore le transfert de chaleur thermique.

Lorsque le siège et la vanne sont installés, il y a de petites imperfections dans les surfaces de contact dues au processus de meulage. Cela permet à une petite quantité de gaz de fuir au-delà de la soupape, ce qui augmente la température de la soupape et du siège.

Il s'agit d'une très petite quantité, mais comme le joint d'étanchéité entre l'anneau et la paroi du cylindre, il a besoin d'être usé pour "casser" le siège.

Les sous-produits de plomb de la combustion comblent ces imperfections et assurent une meilleure étanchéité de la soupape.

La deuxième partie est le transfert thermique de chaleur vers le siège de soupape.

Lorsque la soupape d'échappement s'ouvre à la fin du cycle de combustion, elle est frappée par le front de flamme super chaud du processus de combustion. Cela élève la température de la soupape d'échappement - en particulier les bords de la soupape et la zone du siège.

Pour refroidir la soupape, une grande partie de la chaleur est transférée de la tige vers la zone du guide de soupape et même vers l'huile dans la zone du ressort de soupape.

C'est pourquoi certains moteurs ont des soupapes remplies de sodium pour améliorer le taux de transfert de chaleur de la soupape.

Mais le bord de la soupape ou la zone du siège reçoit la plus grande partie de la chaleur des gaz d'échappement. Pour refroidir cette zone, une grande partie de la chaleur est transférée au siège de soupape pendant les cycles d'admission, de compression et d'alimentation.

Lorsqu'un carburant au plomb est utilisé pendant le rodage, les sous-produits de combustion du plomb remplissent les minuscules vallées laissées par le processus de broyage. Cela améliore le taux de transfert de chaleur qui, à son tour, aide à maintenir la température des bords de la soupape d'échappement sous contrôle.

En l'absence de plomb, une face de soupape beaucoup plus chaude frappe le siège, ce qui, avec le temps, peut provoquer une érosion.

De nombreux facteurs influent sur le processus de récession. L'un est la charge.

C'est pourquoi de nombreuses automobiles n'ont pas été affectées lorsqu'elles ont été contraintes d'utiliser des carburants sans plomb dans les années 1970. Ils fonctionnent à un facteur de charge beaucoup plus faible qu'un moteur d'avion en croisière.

De plus, la plupart d'entre eux ont commencé leur vie avec des carburants au plomb et les carburants au plomb étaient encore produits dans les années 1980.

Un autre facteur est les RPM. Plus la plage de fonctionnement RPM est basse, meilleur est le taux de transfert de chaleur vers le siège.

C'est pourquoi les véhicules comme les tracteurs agricoles qui fonctionnent à 1 000 à 1 200 tr/min n'ont pas eu de problème majeur pour passer aux carburants sans plomb. Ils sont également tous refroidis par liquide, de sorte que la température dans la zone du siège de soupape pourrait être mieux contrôlée.

Le problème le plus important concernait les camions à essence. Même s'ils étaient refroidis par liquide, ils fonctionnaient à des régimes plus élevés et sous des charges plus élevées.

La récession des soupapes sera-t-elle un problème dans les avions fonctionnant au carburant sans plomb ?

Je pense qu'il y a une possibilité, en particulier dans les avions plus anciens après avoir été révisés à l'aide de nouvelles pièces d'origine.