PAS DE PANIQUE !
Rouler au sans plomb
mercredi 22 décembre 1999
Les dés sont jetés. Le 1er janvier prochain, plus de plombé à la pompe. La directive européenne du 13 octobre 1998 n°98/70/CE concernant la qualité de l'essence et des carburants diesel entre en vigueur. Et l'angoisse étreint les plus blasés, soutenue par la rumeur publique qui prédit le pire et enfle à mesure que l'échéance se rapproche. Donc, plus de plombé. Et alors ? Cela doit-il signifier la mort de nos véhicules de collection ? Devrons-nous, tel le professeur Tournesol, préparer dans le secret de nos garages transformés en laboratoire des doses au micron près d'un additif miracle pour pouvoir sortir nos belles automobiles un week-end par an ? Serons-nous contraint de déculasser à tour de bras pour faire la queue chez un rectifieur et faire installer des sièges de soupapes renforcés en priant le ciel que l'opération ne prenne pas un demi-siècle, compte tenu de la demande ? Au risque de passer pour des empêcheurs de broyer du noir, la réponse à toutes ces questions est... NON ! Trois fois non.
Pourquoi le plomb ?
Avant d'aller plus loin, un peu d'histoire s'impose. Les propriétés anti-détonnantes du tétra-ethyl de plomb (TEL) ont été découvertes en 1921 par Thomas Midgley, un chercheur américain, au sein du General Motors Research Laboratory. Parallèlement, ce composé présentait deux avantages d'importance : il assurait une meilleure lubrification à température élevée et une bonne étanchéité entre soupapes et sièges de soupapes. Très vite, l'adjonction de TEL dans le carburant apparut comme une solution miracle, rendant le moteur plus performant et facilitant les démarrages. A l'époque, l'indice d'octane était alors peu élevé (50 à 60) et on sait que plus un indice d'octane est élevé, meilleure est la combustion. Cet artifice permettait donc aux constructeurs de bénéficier de meilleures performances sans bourse délier. Et, accessoirement, d'utiliser des matériaux peu nobles pour les soupapes et sièges de soupapes (lorsque ceux-ci existaient), lesquels n'étaient plus soumis à l'effet cliquetis engendré par l'explosion mal maîtrisée du mélange air/essence dans les chambres de combustion.
Bref, le plomb a longtemps été considéré comme la panacée et si les Américains l'ont tout de suite adopté, il faudra attendre 1939 pour voir arriver en France deux qualités d'essence additivée au TEL, l'ordinaire (indice d'octane 69) et le super (indice d'octane 7 . Auparavant, on se contentait d'additiver l'essence avec de... l'alcool (toujours dans le but d'augmenter l'indice d'octane). A l'époque, la teneur en TEL était de l'ordre de 0,7g/l. Elle a progressivement baissé pour ne plus représenter, en 1999, que 0,15 g/l. Comme, parallèlement, l'indice d'octane ne cessait de s'améliorer, personne ne s'en est aperçu et, qu'on sache, on n'a pas constaté d'épidémies de récession de sièges de soupapes.
Cela dit, il est vrai que le plomb (et on s'en aperçut bien plus tard après son introduction dans l'essence) présente un autre avantage : il prolonge la vie des soupapes d'échappement et de leurs sièges. Pourquoi ? Simplement parce qu'il dépose, à la fois sur les têtes de soupapes et sur les sièges de soupapes de minuscules particules d'oxydes de plomb et des sulfates. Sans cette protection, la zone de contact entre la soupape et son siège serait endommagée par la combinaison de la force d'impact de la soupape et la chaleur dégagée par les gaz d'échappement. Le siège perdant, petit à petit, de son épaisseur, entraînant de plus en plus bas la soupape dans la culasse. C'est ce phénomène qu'on appelle la récession des sièges de soupapes et qui s'amplifie avec le temps, jusqu'à provoquer la descente pure et simple du siège (il n'y a plus, alors, d'étanchéité entre le siège et la soupape, et celle-ci grille).
Ce problème est moins présent sur les soupapes d'admission qui, elles, sont moins sollicitées par la chaleur, le mélange air-essence jouant, en quelque sorte, un rôle de "réfrigérant". L'image est osée mais parlante.
Dans le même temps, la technologie a évolué et, vers le milieu des années 70, les constructeurs ont commencé à utiliser des aciers de bien meilleure qualité pour les sièges de soupapes (c'est, notamment, le cas de Simca).
Pouvoir anti-détonnant
Le plomb est donc banni de l'essence. Première question, par quoi son pouvoir anti-détonnant va-t-il être remplacé ? Il faut savoir que l'essence, ce n'est pas simplement un produit de raffinage. C'est, en fait, un composé complexe d'additifs et de composés aromatiques ou oxygénés. Grosso modo, et suivant les fabricants, au produit raffiné, on ajoute des désactiveurs de métaux, des inhibiteurs d'oxydation et de corrosion, des antigels et des détergents, des substances aromatiques (benzène et hydrocarbures cycliques, soufre...) et des oxygenates (composés organiques oxygénés qui augmentent la teneur en oxygène de l'essence). C'est, d'ailleurs, la composition de ces additifs et composés qui explique, en partie, les différences de prix entre Grandes surfaces et pétroliers. Parmi tous ces additifs, on trouve des composés à base de manganèse aux propriétés anti-détonnantes moins importantes que le plomb. Mais, l'expérience le prouve, une simple modification de l'avance à l'allumage (quelques degrés suivant les moteurs) suffit à supprimer le cliquetis.
Sièges de soupapes
Est-ce à dire qu'on peut rouler au sans plomb sans souci et sans autre intervention ? Et que fait-on alors de la récession des sièges de soupapes ? Bonne question. Une série d'études, menées aux Etats-Unis sur cinq années, tend à prouver que c'est envisageable. 64 véhicules ont ainsi parcouru 24.000 km par an. La moitié au sans plomb, l'autre au super plombé. Les résultats en sont étonnants qui prenaient en compte l'entretien global du véhicule et non pas le simple problème des sièges de soupapes. Certes, il a été constaté des récessions de sièges de soupapes (mais dans une proportion à peine plus élevée que sur les véhicules roulant au plombé), mais les coûts de maintenance s'avéraient moins lourds d'environ 30% !
Une autre expérience, ne prenant en compte, celle-là, que le problème de la récession des sièges de soupapes, a été menée sur 1562 véhicules Ford durant 42 mois. 1,2% d'entre eux ont connu un problème de récession des sièges de soupapes. Vous nous direz, ces études ont été menées aux Etats-Unis, pas en France. Et vous auriez raison (depuis le milieu des années 70, les constructeurs américains ont doté leurs culasses de sièges de soupapes en acier renforcé. Et, en dehors de Simca, nos constructeurs nationaux ont attendu près de 15 ans avant de faire de même) si ces études n'avaient été menées entre 1967 et 1972 ! Soit avant l'adoption des sièges de soupapes renforcés (1).
Une autre série d'études a été menée, en Europe cette fois, sur l'impact de l'utilisation du sans plomb sur un parc de véhicules anciens avec sièges de soupapes en acier mou. Ces tests n'ont pas montré, là encore, de significatives récessions de sièges de soupapes, en condition d'utilisation normale sur route. Par contre, à la demande de la Federation of British Historic Vehicle Clubs, la Motor Industry Research Association a procédé à des tests au banc, sur des moteurs de Rover série A, réputés pour avoir une culasse très tendre. Là, les résultats sont tragiques : enfoncement d'un millimètre au bout de 70 heures. En même temps, ce test a démontré ses limites, l'utilisation à charge régulière d'un moteur n'étant quasiment jamais réalisée sur route, argument qu'ont largement repris tous ceux qui n'ont pas voulu faire ainsi tester leur additif.
L'expérience des autres
En l'occurrence, les tests réalisés ces derniers mois ne sont pas réellement significatifs et sont tous sujets à caution. Rien ne valant l'expérience acquise par les pays ayant supprimé le plomb de leur circuit de distribution. Et là, les résultats se passent de commentaires : en condition d'utilisation normale, le problème de la récession des sièges de soupapes n'en est pas un. D'abord, l'utilisation d'additifs présente autant d'avantages que d'inconvénients. Ces additifs contiennent, en effet, des composés halogènes et un substitut de plomb (potassium, sodium, manganèse, phosphore, methanol, ethanol, MTBE [methyl tertiary butyl ether] ou ETBE [ethyl tertiary butyl ether]). Ces composés halogènes produisent des agents corrosifs, participant à la dégradation des soupapes d'échappement, des bougies, des silencieux d'échappement et des pipes d'échappement (2). De plus, l'usure des soupapes dépend des conditions d'utilisation du moteur et augmente de manière importante dès lors qu'on roule vite pendant une période assez longue (3). Enfin, l'entretien du moteur est primordial et participe activement à la longévité des sièges de soupapes.
Cela dit, l'expérience autrichienne, suédoise, slovaque ou thaïlandaise montre également que l'utilisation d'additifs et un bon entretien du moteur constituent une protection suffisante pour diminuer le risque de récession des sièges de soupapes.
Que faire ?
Face à cette avalanche de données, il ressort une grande tendance : la suppression du plombé n'a pas posé de problème majeur dans le passé. Pourquoi en serait-il différemment aujourd'hui ? D'autant que l'expérience des uns va largement nous profiter. Ainsi, pour éviter le vent de panique tant redouté, les pétroliers ont-ils décidé de commercialiser, à partir du 1er janvier, un sans plomb 98 additivé au potassium. Il semble même que ce "super" de substitution soit déjà en phase de test depuis quelques semaines dans un certain nombre de stations. Concrètement, à la pompe, vous ne verrez aucune différence. Y compris au niveau du prix (hélas).
Le potassium utilisé est, en fait, un composé lamellaire qui présente deux avantages : il possède un pouvoir de lubrification à peu près équivalent à celui du plomb et il dépose, tout comme le plomb, de minuscules particules sur les sièges de soupapes. Jouant, elles aussi, le rôle d'amortisseur entre la soupape et le siège. Ce super additivé sera présent, en principe, jusqu'en 2005. On dit bien, en principe, car il ne faut pas se faire d'illusions, on ne rencontrera de ces pompes que de plus en plus rarement. Cette solution a le mérite d'être totalement indolore et de repousser le problème à plus tard.
Deuxième solution : rouler au sans plomb, directement et sans plus attendre. Là, deux options se présentent.
Si vous roulez peu, et si votre moteur est parfaitement entretenu, quelques pleins de sans plomb seront sans conséquence. D'abord parce que le plomb contenu dans votre moteur ne disparaîtra pas du jour au lendemain (suivant les estimations, il reste du plomb pendant 10 à 20.000 km). Ensuite parce que, à moins de posséder un véhicule de compétition tournant vite, nos moteurs sont lents (5/6.000 tours maxi) et ont des taux de compression relativement bas. Pas besoin, dans ce cas, de sans plomb 98. Du 95 fera très bien l'affaire, après modification de l'avance à l'allumage. C'est d'autant plus vrai pour les véhicules d'avant-guerre qui, l'expérience de nos pays voisins le prouvent, peuvent rouler au sans plomb 95 sans être obligé d'intervenir sur la mécanique plus souvent qu'avant.
Si vous roulez beaucoup, ou si vous voulez rouler plus tranquille dans votre tête (c'est d'ailleurs plus là que ça se passe que dans votre moteur), plusieurs solutions sont aujourd'hui proposées.
Les additifs
C'est, incontestablement, la moins douloureuse. Mais aussi la plus contraignante et la moins intéressante à long terme. Des substituts de plomb fleurissent chaque jour à l'approche de la date fatidique. Les notices livrées sont suffisamment évasives et peu informatives pour émettre des doutes sur leur efficacité à long terme et, notamment, sur leur non-agressivité sur les soupapes et pipes d'échappement. Les tests effectués en Angleterre étant d'ailleurs peu convaincants. Cela dit, dans les pays où on utilise déjà un additif, on n'a pas constaté d'épidémies de soupapes usées prématurément ou de silencieux mangés de l'intérieur. C'est plutôt rassurant. Si donc vous voulez utiliser un additif, faites le plein avec du 98, n'utilisez qu'un produit à base de potassium et tenez-vous en à la marque choisie, une fois pour toutes. Les mélanges sont à proscrire car, en chimie, on n'additionne que les... défauts.
Les catalyseurs
Depuis quelques années, on a vu apparaître les catalyseurs. Qui se présentent sous la forme d'un sachet de billes qu'on jette dans le réservoir ou d'un tube qu'on installe entre la pompe à essence et le carburateur. Ce sont les Broquet, Fuel Cat, Eurocat, Fuel Saver... A la base, tous ces produits n'ont pas été conçus pour faciliter le passage du plombé au sans-plomb mais pour diminuer le taux de C0-C02 en sortie d'échappement. Depuis deux ans, tous ces produits communiquent sur leur faculté à permettre le passage au sans-plomb. Comme nous étions plus que dubitatifs, nous avons donc décidé de mettre l'un de ces catalyseurs en test, sur notre P60, l'Eurocat. La procédure d'installation est simple, bien expliquée et le passage au sans-plomb se fait de manière progressive (800 km au plombé, 300 km avec un mélange 75% de plombé-25% de sans-plomb, 300 km avec un mélange 50-50, puis 100% de sans-plomb). Première surprise : le gain de puissance. Dû à une meilleure oxygénation du mélange air-essence. Deuxième (bonne) surprise : la baisse de la consommation, d'environ 10%. Troisième (excellente) surprise : le taux de CO-CO2 en chute libre. Pour l'heure, nous roulons avec du sans-plomb 95 en contrôlant régulièrement le réglage du jeu aux culbuteurs et l'avance (modifiée d'un degré). A priori, ce genre d'engin fait un peu figure de poudre de perlin-pinpin. Pourtant, à y regarder de plus près, il n'y a aucune raison pour que ça ne fonctionne pas à long terme (pour l'heure, nous n'avons pas accumulé suffisamment de kilomètres pour être totalement affirmatifs), les billes contenues dans le tube jouant deux rôles : elles "cassent" l'essence lorsque celle-ci passe, en pression, dans le tube, l'oxygénant, et elles créent une catalyse hétérogène qui augmente le pouvoir anti-détonnant. Globalement, le carburant est mieux brûlé (d'où un meilleur rendement moteur, une consommation réduite et une pollution en chute libre). Qu'en sera-t-il de la récession des sièges de soupapes lorsque tout le plomb contenu dans notre moteur aura disparu ? On n'en sait encore rien. Et notre expérience est-elle reproductible sur n'importe quelle voiture ? Ce n'est pas si sûr. D'abord, le fabricant précise bien que la vitesse de rotation ne doit pas dépasser 5.000 tours. Ensuite, cette installation ne peut être réalisée que sur des moteurs parfaitement entretenus (notre culasse affiche péniblement 10.000 km au compteur et nous n'utilisons que des huiles et liquides de refroidissement de très haute qualité) car, à notre sens, ce type de catalyseur accentuera plus les problèmes mécaniques qu'il ne les résoudra. Histoire à suivre, donc.
Culasse sans-plomb
Reste la Rolls des solutions, le montage de sièges de soupapes en acier renforcé. Une opération qu'on ne privilégiera que lors d'une réfection complète du haut moteur. Pas avant. Là, il faudra se rapprocher d'un atelier de rectification. Première opération, l'éprouvage de la culasse (même si vous ne la passez pas au sans-plomb, c'est un passage obligé). Ensuite, extraction des sièges de soupapes d'échappement existant, réusinage de la portée des sièges et montage de sièges en acier renforcé. Et, enfin, surfaçage des plans de joint. Dans la majorité des cas, l'intervention se limite à ces uniques opérations. Maintenant, tant qu'on en est à reconditionner sa culasse, deux précautions valant mieux qu'une, on pourra en profiter pour changer également les sièges de soupapes d'admission, remplacer les guides de soupapes et changer les soupapes. L'ensemble de ces opérations a, évidemment, un coût. Variable suivant les ateliers et l'état dans lequel vous amenez la culasse (si elle est entièrement dépouillée, vous évitez évidemment la dépose des ressorts, soupapes...). En gros, la facture globale tournera entre 2.000 et 4.000 F pour un quatre cylindres. Ça paraît cher, dit comme ça. Mais c'est le prix qu'on paye, aujourd'hui, une réfection classique d'une culasse. Donc, il n'y a pas de surcoût ! Et vous êtes tranquille pour la vie ou presque.
Verdict
On le voit, il n'y a strictement aucune raison de s'inquiéter de la disparition du plombé. Jusqu'en 2005, on peut même ne rien faire et utiliser le super additivé présent à la pompe. Ou rouler au sans-plomb si on sort son auto quelques week-ends par an. Sans rien changer à ses habitudes. Et profiter d'une réfection en profondeur du moteur pour faire monter des sièges de soupapes renforcés. Il n'y avait vraiment pas de quoi s'en faire une montagne...
Pierre Guérand
(1) Wintringham JS, Felt AE, Brown WJ, Adams WE, 1972. Car maintenance expense in owner service with lead and nonleaded gasoline. Soc. Automot. Eng. N° 720499.
(2) US Environmental Protection Agency, 1985. Costs and benefits of reducing lead in gasoline. Final Regularoty impact analysis, EPA-230-05-85-006. Washington, DC.
(3) Schoonveld GA, Riley RK, Thomas SP, Schiff S. 1986. Exhaust valve recession with low-lead gasolines. Soc. Automot. Eng. N° 861550.
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