Les Fluides Automobiles de Demain

Nous avons rencontré Francisco Alves, Responsable Technique pour les Huiles Moteur, et Andrew Gelder, Responsable du Développement Technique pour les Lubrifiants chez IMCD L&E, afin de discuter des tendances en matière de lubrification automobile, de l'impact de la mobilité électrique et des besoins en nouveaux fluides qui en découlent. 

Francisco Alves

Andrew Gelder

Aujourd'hui, nous observons une tendance croissante dans le domaine de la lubrification des moteurs vers des huiles à plus faible viscosité et des revendications en matière d'économie de carburant. Quels sont les facteurs qui expliquent cette tendance ? 

Francisco : Bien que les économies de carburant soient déjà un objectif valable en soi, l'accent est aujourd'hui mis sur la réduction des émissions. L'un des moyens de réduire la consommation de carburant consiste à réduire la viscosité des lubrifiants. La viscosité mesure la résistance d'un fluide au mouvement, ou en d'autres termes, la quantité d'énergie nécessaire pour faire bouger un fluide. Plus la viscosité est faible, moins il faut d'énergie, ce qui signifie que nous avons besoin de moins de carburant.

Quels sont les éléments importants à prendre en compte lors de la formulation d'huiles à faible viscosité ? 

Francisco : Tous les composants d'un lubrifiant doivent être réévalués.

Tout d'abord, de nouvelles huiles de base sont nécessaires, car les solutions précédentes sont souvent trop visqueuses pour répondre aux exigences actuelles. À l'heure actuelle, les huiles de base de groupe III sont largement utilisées dans l'industrie. Il s'agit essentiellement d'une version traitée chimiquement des huiles de base de la génération précédente, qui offrent des performances bien meilleures. Une autre option est constituée par les polyalphaoléfines (PAO), qui sont des hydrocarbures synthétiques pouvant être adaptés à différentes applications. 

Ensuite, nous ajoutons un modificateur de viscosité (VM), qui nous permet d'atteindre les grades de viscosité requis. La chimie des VII (améliorants d'indice de viscosité) a également évolué, et nous utilisons désormais de nouveaux copolymères styrène-isoprène innovants, qui contribuent à garantir un démarrage et un fonctionnement fiables à froid, ainsi qu'une stabilité au cisaillement supérieure pour les huiles qui restent dans leur grade. Ces modificateurs de viscosité maintiennent également la protection contre l'usure, le contrôle des suies et la propreté du moteur, et permettent de prolonger la durée de vidange.

Enfin, il est essentiel de garantir la présence d'additifs robustes dans chaque formulation. Ceux-ci servent à protéger l'huile de base et à offrir une meilleure protection aux pièces mobiles d'un moteur, tout en aidant à disperser et à contenir les impuretés générées pendant le fonctionnement du moteur.

Quelles autres stratégies peuvent être utilisées pour réduire les émissions ? 

Francisco : Dans l'ensemble du secteur, les entreprises ont installé des dispositifs de traitement des gaz d'échappement qui, pour simplifier, purifient les gaz d'échappement à un certain niveau. Cependant, nous avons constaté que la composition chimique des additifs lubrifiants pouvait nuire au bon fonctionnement de ces dispositifs, ce qui nous a ramenés à la case départ. Nous avons étudié de nouvelles compositions chimiques, avec une teneur réduite en « SAPS », c'est-à-dire en cendres sulfatées, en phosphore et en soufre. Nous prévoyons que la part des huiles moteur à faible teneur en SAPS continuera de croître rapidement, passant de 25 % en 2016 à 70 % en 2025. 

D'ici 2025, nous prévoyons que les huiles à faible consommation de carburant représenteront 40 % du marché des huiles moteur, contre 10 % en 2016.

Solutions à surveiller :

• Les PAO à faible viscosité et faible volatilité répondent au besoin de réduire la viscosité des lubrifiants tout en maintenant une faible volatilité.
• Additifs SAPS réduits
• Styrène Isoprène VM

L'électrification des transports est devenue une priorité absolue dans la transition vers un avenir plus sobre en carbone. Comment voyez-vous cela se concrétiser au cours de la prochaine décennie ?

Andrew : En 2015, les véhicules électriques (EPV) représentaient moins de 1 % du parc automobile mondial. En 2020, ce chiffre est passé à 2,5 %, soit plus de deux millions de véhicules2, et d'ici 2030, il devrait atteindre environ 30 %. Chez IMCD, nous savons qu'il sera essentiel d'apporter à nos clients le soutien nécessaire pour faire face à ce changement radical dans le comportement des consommateurs. On ne sait pas encore très bien quel type de transmission va s'imposer, car aujourd'hui, les voitures hybrides (partiellement alimentées par une batterie et un moteur à combustion interne) sont les plus prisées dans ce secteur. Cependant, avec l'amélioration constante de la technologie des batteries, nous pensons que les véhicules électriques à batterie (BEV) deviendront la solution privilégiée dans les années à venir. 

Quels changements IMCD observe-t-il dans le secteur des lubrifiants qui favorisent le passage à la propulsion électrique ?

Andrew : Traditionnellement, une voiture est principalement alimentée par de l'huile moteur, de l'huile de transmission, éventuellement de l'huile pour essieux, des additifs pour carburant, des graisses et d'autres produits auxiliaires. Dans un véhicule entièrement électrique, l'huile moteur devient superflue, tout comme les additifs pour carburant. Cependant, les fluides de transmission, les graisses et d'autres composants restent indispensables. Le rôle du fluide de transmission devient plus complexe, car de nombreux circuits électriques d'un véhicule électrique entrent en contact avec lui. Cela signifie qu'il doit être capable de refroidir les moteurs électriques et de supporter des tensions élevées, ce qui rend la conductivité du fluide et la protection des circuits très importantes. La compatibilité avec les métaux, en particulier le cuivre, devient essentielle, et le fluide doit être compatible avec de nombreux nouveaux matériaux, principalement des plastiques, qui seront intégrés dans la chaîne cinématique. 

Les nouvelles technologies de batterie sont également sensibles à la température, et c'est au fluide de transmission qu'il revient de maintenir le profil de température nécessaire au bon fonctionnement du système. La viscosité est également essentielle pour cette gestion thermique. 

Enfin, les nouveaux véhicules électriques seront très silencieux par rapport à leurs prédécesseurs à moteur à combustion interne, et le bruit, les vibrations et la rudesse (NVH) des engrenages et des roulements deviendront un facteur plus important pour le fluide. Le contrôle de la friction par les additifs a un rôle important à jouer pour remédier à ce problème.

Solutions à surveiller :

• PAO et huiles de base du groupe III et esters hautement spécifiques pour le contrôle thermique et la faible conductivité associés aux batteries et aux moteurs électriques.
• Composants additifs offrant des performances élevées (par exemple, une protection supérieure contre la corrosion, des performances de friction fluides pour des avantages NVH du groupe motopropulseur) tout en garantissant la compatibilité avec les nouveaux matériaux, avec des caractéristiques électriques appropriées et adaptés à la gestion thermique.

1. https://360.lubrizol.com/2019/Reduced-SAPS-Lubricants

2. https://www2.deloitte.com/us/en/insights/focus/future-of-mobility/electric-vehicle-trends-2030.html