Fonctions et caractéristiques
des lubrifiants en automobile

Des lubrifiants, pourquoi ?

Voici les fonctions que doivent remplir les lubrifiants :

• Réduire l'usure
• Diminuer le coefficient de frottement
• Empêcher le grippage des pièces en contact
• Dissiper la chaleur produite par le frottement
• Protéger contre la corrosion et l'oxydation
• Participer à l'étanchéité de la chambre de combustion
• Neutraliser les substances indésirables

La plupart des huiles pour moteurs et boîtes sont composées de 80 à 85% d'huiles de base, soit 15 à 20% d'additifs.

LES HUILES DE BASE

Celles-ci peuvent être :

• Végétales : ex: huile de ricin. Ces huiles ont rapidement montré leurs limites et ne sont plus utilisées dans les lubrifiants moteurs.
• Minérales : Ce sont alors des produits de la distillation du pétrole brut. D'un prix peu élevé, elles présentent des performances moyennes.
• Semi-synthétiques : Elles résultent d'un mélange d'huiles de base minérales et synthétiques, offrant un bon compromis performances/prix.
• Synthétiques : Ce sont des huiles fabriquées par "synthèse" chimique. Elles sont composées tout comme les huiles minérales d'atomes de carbone et d'hydrogène, mais possèdent une structure moléculaire différente offrant un indice de viscosité plus élevé, une perte par évaporation réduite ainsi qu'un meilleur comportement à froid.

LES ADDITIFS

Les huiles modernes en contiennent 15 à 20% car ils sont indispensables pour diminuer l'usure et la friction à haut et moyen régimes mais également pour éviter l'accumulation de boues et de résidus créés par l'oxydation et les changements chimiques. Chaque additif possède une fonction propre afin d'améliorer les caractéristiques de l'huile :

Ils permettent entre autres de:

• protéger l'huile : Les anti-oxydants retardent le phénomène d'oxydation qui se produit lorsque l'huile chauffe en présence d'oxygène. Les anti-mousse évitent (comme leur nom l'indique) la formation d'écume et améliorent le pompage de l'huile.
• protéger le moteur : Les anti-corrosifs agissent sur la surface du métal pour prévenir la corrosion provoquée par l'oxydation des huiles et la combustion du souffre, les anti-rouille isolent le métal de l'eau de condensation et les anti-usure augmentent la résistance à la rupture du film d'huile pour éviter le contact métal-métal.
• nettoyer le moteur : Les additifs détergents-dispersants nettoyent et maintiennent les impuretés en suspension dans l'huile, afin d'éviter leur agglomération.
• améliorer les caractéristiques de l'huile : Les anti-gel abaissent le point de congélation de l'huile tandis que d'autres additifs améliorent l'indice de viscosité (huiles multigrades).

Caractéristiques des huiles de graissage_

• La viscosité : c'est l' inverse de la fluidité, c'est à dire la résistance de l'huile à s'écouler.
  

La viscosité est la première caractéristique d'un lubrifiant. Celle-ci varie de manière très importante avec la température. Afin d'assurer une lubrification optimale du moteur, il faut que la viscosité soit adaptée à toutes les conditions de fonctionnement et en particulier :

• A haute température : la viscosité doit être suffisamment élevée pour assurer la protection du moteur (éviter la rupture du film d'huile).
• A basse température : la viscosité doit être suffisamment faible pour permettre un démarrage facile du moteur.

Le comportement d'une huile moteur dans ces deux conditions est normalisé par le grade SAE*.

ex : SAE 10W40

Toutes les huiles moteurs sont aujourd'hui multigrades, c'est à dire qu'elles possèdent un grade de viscosité à froid (10W dans l'exemple, W comme Winter) et un grade à chaud (40 dans l'exemple). Le grade à chaud caractérise la viscosité à haute température : un produit de grade SAE 50 est plus visqueux qu'un produit de grade SAE 40. Une huile de grade SAE 5W permettra un démarrage plus facile à basse température qu'une autre de grade 10W.


Plage d'utilisation d'huiles de différents grades SAE

* SAE = Society of Automotive Engineers, fondée en 1911 aux E-U. C'est la norme utilisée pour la classification des lubrifiants automobile selon leur viscosité. Le grade de viscosité à froid est déterminé à -18°C, tandis que le grade à chaud est déterminé à 99°C.

 

• La densité : C'est le rapport de la masse d'huile par la masse d'un même volume d'eau (densité de l'eau = 1).
• L'inflammabilité (ou point d'éclair) : C'est la température à laquele la vapeur s'enflamme au contact d'une flamme.
• Le point de congélation (ou point d'écoulement) : C'est la température à partir de laquelle des cristaux de parafines se forment dans le lubrifiant. Il doit être suffisamment bas pour que l'huile ait une faible viscosité à froid.
• L'onctuosité : C'est l'aptitude du lubrifiant à adhérer aux surfaces métalliques.
• La stabilité : C'est la résistance du lubrifiant à la décomposition sous l'action des gaz brûlés et de la température.
• La détergence : C'est la qualité d'une huile à décoller et à maintenir les impuretés afin d'empêcher leur agglomération

 

Remarque : Il existe des huiles spécifiques aux moteurs diesel : celles-ci résistent mieux aux pressions élevées, conservent leurs propriétés lubrifiantes en présence de gazole, présentent une plus grande résistance à l'oxydation (due à l'excès d'air de combustion) et possèdent un degré de détergence plus élevé facilitant la dissolution des résidus de combustion, plus durs que pour un moteur essence.

C'est pourquoi il est conseillé d'utiliser une huile spécialement étudiée pour les moteurs diesel, bien que les huiles moteurs soient désormais de plus en plus polyvalentes.

Classification des huiles, les principales normes :

• La norme SAE : Norme américaine qui classe les lubrifiants suivant leur indice de viscosité. (voir paragraphe "caractéristiques")
• La norme API (American Petroleum Institute) : apparue en 1947, elle est basée sur les besoins des véhicules américains, et classe les huiles selon l'usage auquel elles sont destinées. Depuis 1970, cette norme se présente sous la forme d'un code à 2 lettres :
• 1ère lettre : S pour les moteurs essence, C pour les moteurs diesel .
• 2nde lettre : niveau de performance croissant avec son rang alphabétique.

Ex : SL correspond à un indice de performances élevé pour un moteur essence, tout comme CF pour les moteurs diesels (les indices de performances ayant évolué différemment entre essence et diesel).

• La norme ACEA (Association des Constructeurs Européens d'Automobiles) est apparue en 1991 et remplace l'ancienne norme européenne CCMC* (Comité des Constructeurs du Marché Commun) qui datait de 1972. Elle est plus sévère que la norme API.



* CCMC (Ancienne norme) : Le chiffre qui suit la lettre détermine le niveau de performances.
• G (Gazoline pour les moteurs essence (G1 à G5)
• PD (Passenger Diesel) pour les moteurs diesel de tourisme (PD1 à PD5)
• D (Diesel) pour les moteurs diesel industriels


• Autres spécifications : La norme ILSAC. Ce standard spécifie les performances et les propriétés physico-chimiques nécessaires pour assurer une durée de vie et des performances satisfaisantes des moteurs essence et diesel. Le cahier des charges est proche de la spécification API la plus évoluée, API SL.


• En parallèle, certains constructeurs automobiles ont développé leur propres spécifications, plus sévères encore que l'API et l'ACEA. Certains tests sont même repris par les organismes de classification.

L'huile de base synthétique : toujours plus efficace ?

Tout d'abord, le principal avantage des huiles 100% synthétiques est qu'elles incorporent des additifs au sein de la molécule même. Or en dehors de la viscosité de l'huile de base, ce sont bien les additifs qui vont déterminer la qualité d'une huile, et sa bonne tenue dans le temps. En théorie, les huiles de base synthétique offrent donc de meilleures caractéristiques. En pratique, une huile semi-synthétique dotée de bons additifs pourra être plus performante qu'une huile 100% synthétique de qualité moindre.

On remarque également que ces dernières permettent généralement un grade de viscosité à froid très faible, souvent d'indice SAE 5W, voir SAE 0W. Un grade de viscosité à froid plus faible permet un démarrage plus aisé et une montée en pression rapide du circuit de lubrification, mais à l'inverse, un grade de viscosité plus élevé permet une meilleure protection, le film d'huile étant plus épais. A chaud, un indice légèrement plus faible permet une réduction des frottements, d'où une économie de carburant et une amélioration des performances, mais au détriment de la sécurité. Il est donc indispensable de garder à l'esprit qu'à chaque moteur son indice de viscosité, et qu'il est fortement déconseillé de jouer sur ce critère, notamment dans le cas de moteurs équippés de turbocompresseur(s). De manière générale, un moteur récent sera plus adapté aux huiles d'indice 5W qu'un moteur de conception ancienne dont les jeux de fonctionnement sont plus élevés.

Au final, est-il nécessaire de payer le surcoût induit par les huiles de base synthétique ? Si le constructeur le recommande, oui indubitablement, sinon une huile semi-synthétique dont les spécifications sont adaptées au véhicule sera parfaitement adéquate.

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