Comprendre les spécifications des huiles moteur.

Comprendre le rôle de l'huile moteur

L'huile moteur réduit la friction entre les surfaces

Réduit l'usure

Réduit la chaleur entre les pièces coulissantes

Réduit la perte d'énergie

Agit comme un liquide de refroidissement pour éliminer la chaleur de la zone de frottement.

Agit comme un joint entre le cylindre et les segments de piston

Qu'est-ce que la viscosité d'une huile moteur ?

La viscosité est une mesure qui catégorise la résistance d'un liquide à l'écoulement. Cependant, comme l'huile s'amincit lorsqu'elle chauffe et s'épaissit lorsqu'elle refroidit, l'indice de viscosité de l'huile doit inclure une référence de température. Il existe également deux types de mesures de la viscosité de l'huile : cinématique et absolue (également appelée dynamique).

La viscosité cinématique de l'huile moteur est mesurée en centistokes (cST) ou en mm2/s. Un centistoke correspond à 1/100 de stoke. Un stoke est une mesure déterminée par la quantité de mouvement d'une certaine masse (densité) de liquide (en centimètres) pendant un certain temps, sur la base de grammes par centimètre cube à travers un orifice.

Voici un exemple simple de la viscosité cinématique : percez un trou d'une taille déterminée dans un petit gobelet et bouchez-le. Remplissez ensuite le gobelet d'huile moteur à 100° C (212°F). Débouchez le trou et mesurez le nombre de grammes d'huile qui s'écoulent par le trou pendant une période donnée. Vous avez maintenant une valeur cinématique. Malheureusement, les moteurs ne fonctionnent pas de cette manière. La mesure de la résistance à l'écoulement de l'huile dans un moteur est beaucoup plus difficile à réaliser.compliqué.

Tout d'abord, les moteurs ne dépendent pas de la gravité pour obtenir un débit ; ils font circuler l'huile sous pression à l'aide d'une pompe à huile. Ensuite, l'huile moteur ne s'écoule pas simplement d'un trou dans une coupelle. Elle doit se déplacer entre les roulements et les arbres en rotation et à travers les passages étroits de la galerie d'huile. Lorsque l'huile glisse entre les roulements et les arbres et à travers les passages, elle subit une résistance.

Sachant cela, revenons à notre exemple de tasse qui goutte. Au lieu de laisser le haut de la tasse ouvert à l'atmosphère, nous la bouchons et appliquons une pression de 10 psi. Ensuite, nous attachons une paille de 12″ au trou situé au bas de la tasse. Si nous répétons le test à -17,7°C (0°F), nous obtiendrons un résultat complètement différent et ce résultat sera la viscosité absolue ou dynamique de l'eau.

En d'autres termes, la viscosité absolue d'une huile moteur est une mesure du comportement de l'huile lorsque le moteur tourne et que l'huile est pompée. La viscosité absolue/dynamique d'une huile moteur vous indique réellement comment l'huile se comportera au démarrage à froid lorsque vous lancez le moteur et quelle sera la qualité du pompage à froid.

Comment la viscosité de l'huile moteur est-elle exprimée ?

La Society of Automotive Engineers (SAE) utilise une classification commune "XW-XX", où le chiffre précédant le "W" (hiver) est la performance absolue/dynamique à basse température de l'huile (-17,7°C (0°F)) et l'autre chiffre représente la haute température cinématique de l'huile à 100° C (212°F).

L'indice d'hiver est calculé à l'aide d'un appareil d'essai spécial appelé simulateur de démarrage à froid et chaque grade d'huile est mesuré en mPa's. Le grade de l'huile à haute température est mesuré en (cSt).

REMARQUE IMPORTANTE : les qualités d'huile indiquées ci-dessous sont testées à des températures différentes : l'huile 0W est testée à -35°C tandis que l'huile 5W est testée à -30°C. Les viscosités des qualités W sont des MAXIMUMs autorisés, tandis que les viscosités des qualités haute température sont des MINIMUMs.

Par conséquent, une huile 5W-30 s'épaissit moins qu'une huile 10W-30 par temps froid, ce qui signifie qu'une huile 5W-30 permettra à votre moteur de tourner plus rapidement et à la pompe à huile de pomper l'huile plus facilement qu'une huile 10W-30 à la même température.

À des températures plus élevées, une huile de grade 5W-30 se dilue plus rapidement qu'une huile de grade 5W-40 à la même température.

Indice de viscosité (VI)

Toutes les huiles se fluidifient à mesure qu'elles se réchauffent. La vitesse à laquelle l'huile se fluidifie est exprimée par son indice de viscosité. Si l'huile se fluidifie très lentement à mesure que la température augmente, son indice de viscosité est élevé. En d'autres termes, une huile ayant un indice de viscosité élevé conserve une viscosité plus constante sur une large plage de températures.

L'effet de la température sur la viscosité de l'huile n'est PAS uniforme

L'amincissement ou l'épaississement de l'huile n'est pas linéaire. Par exemple, la viscosité cinématique d'une huile changera PLUS entre 50°F et 59°F qu'entre 176°F et 185°F.

"L'indice de viscosité (VI) pour les huiles de base et les huiles lubrifiantes a été mis au point par Dean et Davis de la Standard Oil en 1929. À cette époque, il n'existait pas d'huiles multigrades ni d'huiles synthétiques. Deux points limites ont été fixés pour l'échelle VI. Les huiles dont la viscosité varie peu en fonction de la température (huiles HVI raffinées à partir de bruts de Pennsylvanie, huiles paraffiniques) se trouvaient à l'extrémité supérieure de l'échelle.

Leur indice de viscosité était indiqué par 100, ce qui représentait l'indice de viscosité le plus élevé. Les huiles présentant un changement de viscosité important (huiles LVI, raffinées à partir de pétrole brut du golfe du Texas, huiles naphténiques) représentaient l'indice de viscosité le plus bas. Leur indice de viscosité était indiqué par 0, ce qui représentait l'indice de viscosité le plus bas. Les valeurs de l'indice de viscosité se rapportaient aux huiles minérales. Les huiles de lubrification ont ensuite été comparées à ces références. Si l'huile était similaire à l'huile paraffinique, un indice de viscosité de 100 était attribué à l'huile paraffinique.Si elle est similaire à l'huile naphténique, on lui attribue un VI de 0. Au milieu, on attribue un VI d'environ 50. Pour augmenter le VI à des valeurs supérieures à 100, de nouveaux types d'huile de base et des additifs spéciaux ont été développés par la suite." -Anton Paar

L'indice de viscosité d'une huile moteur varie de -60 à 400, en fonction des types de modificateurs de viscosité utilisés par la raffinerie ou le mélangeur d'huile. En général, une huile moteur contient entre 5 et 20 % d'additifs améliorant la viscosité.

C'est important. Les gens pensent souvent que les deux premiers chiffres sont des valeurs cinématiques. Ce n'est pas le cas. Le chiffre qui précède le W représente la viscosité absolue de l'huile lors du démarrage à froid, selon le test ASTM D5293 (simulateur de démarrage à froid) et la viscosité de pompage selon les tests ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 ou ASTM D6896 (mini-viscosimètre rotatif). Le démarrage à froid simule le démarrage à froid d'un moteur à différentes températures.en fonction de la viscosité prévue de l'huile testée. En d'autres termes, les testeurs n'utilisent pas la même température pour chaque huile.

Par exemple, pour obtenir un indice 0W, l'huile ne doit pas dépasser une viscosité de démarrage de 6200 mPa (mégapascal) à -31°F (-35°C) et une viscosité de pompage maximale de 60 000 mPa à -40° F/C.

Ce tableau permet de comprendre comment deux huiles ayant le même premier numéro peuvent avoir deux viscosités absolues différentes.

Il est évident qu'il est plus important d'utiliser une huile 0W ou 5W dans les climats plus froids pour favoriser le démarrage et la capacité de pompage, mais une huile 0W ou 5W favorise également le démarrage et la capacité de pompage dans les climats plus chauds.

Examinons maintenant les différences en mPa absolus/dynamiques de deux huiles ayant le même premier numéro : 10W40 et 10W-60.

L'huile 10W-40 a une viscosité dynamique de 735,42 mPa à 0°C. Mais l'huile 10W-60 a une viscosité dynamique de 1453,82 mPa à 0°C. Les deux huiles sont des 10W ! Donc, même si elles sont toutes les deux des 10W, elles ont des caractéristiques de démarrage et de pompage complètement différentes.

Types de modificateurs de l'indice de viscosité

Les huiles simples et multigrades contiennent des modificateurs de viscosité pour les huiles conventionnelles et synthétiques. Les fabricants utilisent une variété de produits, comme des polymères ou des copolymères solubles dans l'huile.

Dépresseurs du point d'écoulement et du point d'écoulement

Le point d'écoulement d'une huile est la température à laquelle l'huile ne s'écoule plus. Les additifs abaissant le point d'écoulement ralentissent l'épaississement de l'huile à des températures plus basses en retardant la cristallisation des composants paraffiniques de l'huile, ce qui a pour effet d'abaisser les températures du point d'écoulement.

Améliorants de l'indice de viscosité (VII)

Les améliorants VII sont généralement des molécules de polymère à longue chaîne et à poids moléculaire élevé qui changent de forme en fonction des changements de température. À froid, elles sont étroitement repliées ou enroulées. À froid, elles n'augmentent pas la viscosité de l'huile. Toutefois, lorsque la température de l'huile augmente, les molécules se déroulent et prennent plus de place, ce qui augmente la friction de l'huile moteur avec l'air.En d'autres termes, ils agissent comme un épaississant pour réduire l'amincissement de l'huile.

- copolymères d'oléfines (OCP)

- les méthacrylates de polyalkyle (PAMA)

- poly isobutylènes (PIB)

- polymères à blocs de styrène

- méthylméthacrylate (MMA)

- caoutchouc polybutadiène (PBR)

- cis-polyisoprène (caoutchouc synthétique)

- palmitate de polyvinyle

- le caprylate de polyvinyle,

- copolymères de palmitate de vinyle et d'acétate de vinyle,

Les polymères VII présentent toutefois un inconvénient : plus leur poids moléculaire est élevé, plus ils se dilatent. Mais plus leur poids moléculaire est élevé, plus ils sont sujets au "cisaillement" lorsqu'ils circulent entre deux pièces mobiles. Si un raffineur/mélangeur d'huile utilise une concentration plus élevée de polymères VII de poids moléculaire élevé, il peut empêcher l'amincissement de l'huile lorsqu'elle est neuve. Mais à mesure que l'huileaccumule les kilomètres, le cisaillement endommage les polymères et réduit en fait sa capacité à maintenir la viscosité indiquée. Par conséquent, les polymères à longue chaîne se décomposent assez rapidement en raison du "cisaillement" entre les pièces mobiles. En fait, sur une courte période, le cisaillement causé par le moteur peut faire en sorte qu'une huile 5w30 agisse comme une huile 5w20 (ou moins), ce qui entraîne une diminution de la protection du moteur.

En revanche, un mélangeur/raffineur peut ajouter des polymères à haut poids moléculaire ainsi que des polymères à faible poids moléculaire en association avec une base de viscosité plus élevée afin d'obtenir un équilibre entre la dilution à haute température et une durée de vie plus longue de l'huile. En d'autres termes, il s'agit d'une recette qui dépend de chaque raffineur/raffineur.

En résumé

Les huiles moteur modernes sont un mélange d'une huile de base avec des additifs pour réduire l'amincissement à des températures plus élevées et d'autres additifs pour réduire l'épaississement à des températures plus froides. En plus des additifs liés à la viscosité, les raffineurs et les mélangeurs ajoutent des additifs anti-corrosifs, modificateurs de friction, détergents et anti-mousse.

Le choix de la viscosité et de la qualité du produit de base, ainsi que les types et les quantités d'additifs sont entièrement laissés à l'appréciation du raffineur ou du mélangeur indépendant. Il s'agit d'une recette basée sur le prix des matières premières et la réputation de qualité que le raffineur ou le mélangeur souhaite atteindre.