Il existe de nombreux grades de viscosité différents, et les huiles moteur plus fines sont de plus en plus courantes. La première chose à considérer est les grades de viscosité recommandés par les équipementiers. Si votre moteur est de série, tenez-vous-en à ce que les ingénieurs utilisaient lorsqu’ils ont conçu et développé votre moteur. La plupart des moteurs autorisent différents degrés de viscosité, ce qui vous permet de faire le choix qui convient le mieux à l’application de votre équipement. Si votre moteur a été modifié, comprendre cela peut vous aider à faire le bon choix. Creusons pour que ce ne soit pas seulement une sélection à pile ou face.
En commençant par les bases, il existe deux types de viscosité, cinématique et dynamique. La viscosité cinématique est rapportée dans les chiffres que nous connaissons tous sur un récipient d’huile. Un grade de viscosité cinématique se compose généralement d’un seul chiffre (grade de viscosité unique) ou de deux chiffres séparés par un tiret (grade de viscosité multiple). Comme la plupart des huiles pour poids lourds ont une viscosité multiple, nous nous concentrerons sur le système à deux chiffres. Dans 15W-40, le premier chiffre à gauche (15 ici) représente la viscosité à froid et contient la lettre « W » (qui signifie hiver, les ingénieurs sont si créatifs). Le deuxième chiffre à droite (40 dans cet exemple) représente la viscosité cinématique à une température normale de fonctionnement du moteur, généralement 100 degrés C. Plus le chiffre de la viscosité cinématique est bas, plus l’huile est fluide. Par exemple, une huile 5W-40 sera plus fluide par temps froid qu’une 15W-40, mais à des températures de fonctionnement normales, les deux huiles auront la même fluidité. En revanche, si l’on compare une 10W-30 à une 15W-40, à basse comme à haute température, la 10W-30 sera plus fluide et offrira moins de résistance à l’écoulement. Rappelez-vous simplement que le sirop de maïs est élevé, la liqueur de maïs est faible.
C’est donc la viscosité cinématique. Parlons maintenant de la toute nouvelle classification API. Comment se fait-il que les huiles CK aient une viscosité différente de celle des huiles FA, même si elles sont toutes deux 10W-30 ? La viscosité est affectée par trois facteurs : la température, la pression et la vitesse de cisaillement (qui est liée à la vitesse du moteur). La plupart du temps, nous travaillons à la pression atmosphérique ou à une pression légèrement supérieure, ce qui permet de la considérer comme relativement constante. La variation de température va de la température ambiante à la température normale de fonctionnement du moteur, qui est généralement d’environ 100 degrés C. Cela signifie que la plus grande variable est la vitesse. La viscosité cinétique est mesurée à une vitesse très lente, sous l’influence de la gravité uniquement. Il y a trois mesures de viscosité dynamique qui définissent le grade SAE. Deux à basse température, la Cold Cranking Viscosity, CCS, effectuée à haute vitesse (cisaillement) et la Mini Rotary Viscosity, MRV, une à basse vitesse (cisaillement). La viscosité dynamique couramment utilisée pour améliorer les économies de carburant est appelée viscosité à haute température et à haut cisaillement (HTHS). Nous disposons aujourd’hui de la technologie dans l’huile pour modifier la viscosité de telle sorte qu’elle agisse différemment en fonction de la vitesse, afin de nous aider à répondre aux exigences des moteurs modernes d’aujourd’hui.
De la théorie à la pratique
Le compromis consiste à choisir entre une viscosité plus faible pour diminuer les pertes par pompage et par cisaillement, et empêcher le vilebrequin de toucher les bagues en flottant sur un coin d’huile (le terme technique est la lubrification hydrodynamique.) Une huile de viscosité plus faible réduit les pertes parasites, améliorant ainsi l’économie de carburant et la puissance. Les pertes parasites sont des choses qui taxent la puissance du moteur, pensez à un parasite, comme un parasite. Bonne image mentale maintenant ? Une viscosité plus faible est plus facile à pomper et à cisailler. C’est pourquoi de nombreuses huiles pour poids lourds passent du traditionnel 15W-40 au 10W-30. Si le moteur est conçu et fabriqué pour utiliser une 10W-30, il peut améliorer la consommation de carburant et la puissance par rapport à une 15W-40. La différence de pompage est assez simple, mais qu’en est-il de l’huile de cisaillement ? Il s’agit de la lubrification hydrodynamique créée lorsque la manivelle glisse sur le coin d’huile fourni par votre pompe à huile à l’intérieur des roulements. Plus l’huile est épaisse, plus elle consomme d’énergie pour se déplacer. Pensez au lancer d’une balle de baseball sous l’eau. Si vous effectuez le mouvement très lentement, la quantité de travail n’est pas très différente de ce qu’elle est dans l’air (cinématique). Mais si vous essayez de la lancer plus rapidement, la force nécessaire augmente plus vite que la vitesse de votre bras (dynamique). Pensez également à la difficulté de lancer dans du sirop de maïs plutôt que dans de l’eau. C’est le même problème que celui des pertes parasites dans les moteurs, les vilebrequins et autres pièces mobiles du moteur doivent cisailler l’huile. Et plus le cisaillement est lent, ou plus l’huile est fine, moins nous perdons d’énergie. C’est pourquoi nous avons constaté une diminution constante du régime de croisière des moteurs de poids lourds, de sorte que les pertes parasites sont réduites, et que l’économie de carburant s’améliore.
Les mêmes facteurs qui influencent l’économie de carburant influencent également la puissance. Cependant, si nous continuons à diminuer la viscosité, nous atteindrons un point où l’huile n’est pas assez épaisse pour empêcher la manivelle de frotter les bagues pendant le fonctionnement. Nous commençons alors à perdre en durée de vie et en durabilité du moteur. Pour comprendre l’épaisseur nécessaire, nous devons nous renseigner sur ce que les concepteurs de moteurs appellent le rapport Lambda. Commençons par le matériel. La distance entre les paliers lisses et le vilebrequin dépend principalement de trois grands facteurs : la viscosité de l’huile, la surface de la bague en contact avec le vilebrequin et la force qui pousse la bielle. La charge exercée par le piston sur la bielle fait que la douille supérieure de la bielle et la douille inférieure des paliers principaux sont les premières à s’user. La force de combustion fait que la bielle essaie de pousser le vilebrequin hors du fond du bloc.
Pour rester simple, considérons simplement Lambda comme un rapport entre l’épaisseur de l’huile, la force sur la douille et la hauteur de l’aspérité. Nous avons défini tous ces facteurs, sauf la hauteur de l’aspérité, alors commençons par là. Lorsque les pièces sont usinées, même les surfaces très lisses ne le sont plus autant lorsque vous y regardez de plus près. Il est logique que plus les surfaces sont rugueuses, plus l’épaisseur d’huile nécessaire pour les empêcher d’entrer en contact les unes avec les autres est importante. Plus on peut rendre le vilebrequin lisse, moins il faut de film d’huile pour éviter les frottements. Les améliorations apportées aux procédés de fabrication par les fabricants de moteurs, comme le brunissage, le polissage et la superfinition des vilebrequins, peuvent permettre d’utiliser des huiles plus fines.
Cependant, dans le même temps, les concepteurs de moteurs qui cherchent à augmenter l’économie de carburant augmentent la pression du cylindre, ce qui augmente la force sur la bielle, pressant le film d’huile plus fin. L’augmentation de l’économie de carburant et la diminution des émissions de carbone sont obtenues en diminuant la vitesse du moteur, de sorte que le moteur peut cisailler l’huile plus lentement (Rappelez-vous de lancer la balle de baseball sous l’eau). En même temps, le moteur utilise de l’huile plus fine pour une meilleure économie de carburant, il exerce une force accrue sur la bielle, ce qui nécessitait auparavant une huile plus épaisse. Les techniques de fabrication avancées rendent cela possible, et nous travaillons en étroite collaboration avec les fabricants de moteurs pour créer le juste équilibre entre économie et durabilité.
Maintenant, une note rapide à tous ceux d’entre vous qui ont des puces ou des mises à jour de haute performance sur vos moteurs diesel. Ceux-ci augmentent les pressions de cylindre souvent bien au-dessus des limites de conception des fabricants, donc nous ne recommanderions pas une huile de viscosité inférieure. Si les modifications que vous avez apportées n’ont pas inclus des techniques de finition de surface accrues, vous devez au moins montrer à vos roulements un peu d’amour 15W-40.
Dans une flotte commerciale avec une bonne économie de carburant, passer à une huile CK 10W-30 est une bonne décision pour l’économie de carburant. Si vous êtes plus préoccupé par la durabilité de votre moteur, et que vous faites tourner les moteurs jusqu’à la toute fin de leur vie utile, et que quelques points de pourcentage d’économie de carburant ne sont pas si intéressants, alors vous pouvez choisir 15W-40. Choisissez la bonne viscosité et votre moteur vous en remerciera, en continuant à faire son travail.