Simulation and test bench: this is how we study lubricants for hybrid engines

Les lubrifiants ne sont pas développés uniquement en laboratoire et avec des tests sur les moteurs. Pour vraiment comprendre le comportement d'une huile, il est essentiel de combiner différents outils d'analyse. Parmi eux, les essais de simulation, qui prennent de plus en plus de poids, grâce à leur capacité à anticiper les scénarios.

Nous avons déjà raconté sur le blog comment les simulations aident à étudier les formulations avec plus de précision et en moins de temps, mais cette fois, nous voulons mettre cette idée en pratique : l'analyse des huiles pour moteurs hybrides. Un exemple très illustratif de la complémentarité des deux méthodologies lorsque le moteur à combustion ne fonctionne pas en continu et que le lubrifiant est confronté à des conditions de fonctionnement différentes.

Pourquoi le comportement de l'huile change-t-il dans un hybride

La validation des lubrifiants combine depuis longtemps le travail expérimental avec les outils de modélisation. La logique est simple. La simulation permet de reproduire des scénarios, de comparer des comportements et d'avancer plus rapidement dans l'analyse, tandis que le test physique permet de vérifier si ce modèle représente fidèlement ce qui se passe à l'intérieur du moteur.

Dans le cas des hybrides, cette combinaison est particulièrement utile, car ces moteurs ont des conditions de fonctionnement qui méritent une lecture spécifique. En effet, le moteur thermique entre et sort du fonctionnement en fonction de la demande de puissance, du niveau de charge de la batterie ou du type de conduite. De plus, en ville, sur les voies interurbaines ou même sur certains tronçons de route, la partie électrique peut assumer une part importante du travail.

Le résultat est que le moteur à combustion n'atteint pas et ne maintient pas toujours les mêmes conditions que dans un véhicule conventionnel. C'est d'une importance vitale pour la lubrification, car l'huile peut prendre plus de temps à chauffer, travailler plus longtemps à des températures plus basses ou faire face à des séquences de fonctionnement plus intermittentes. Et tout cela influence des variables telles que la friction, la consommation ou la protection contre l'usure.

En d'autres termes, l'hybride change non seulement la façon dont le véhicule se déplace, mais change également le contexte réel dans lequel le lubrifiant doit remplir sa fonction.

Ce que la simulation apporte à l'analyse des lubrifiants hybrides

C'est cette particularité qui a motivé une étude conjointe entre Repsol TechLab et l'Université de Valence, dans laquelle le comportement des lubrifiants à faible viscosité dans les véhicules hybrides est analysé, illustrant comment ces deux formes d'essai sont combinées dans la pratique.

La première partie de ce travail s'appuie sur un modèle numérique avancé capable de reproduire le comportement du véhicule, du moteur et du lubrifiant dans différents scénarios. Dans ce cas, un Renault Captur HEV a été utilisé et les performances de plusieurs huiles de viscosité différente ont été comparées sur des cycles homologués et sur des parcours de conduite réels.

L'apport de la simulation est très précieux car elle permet d'observer, sous un même cadre d'analyse, l'évolution des variables qui sont directement liées au comportement du lubrifiant. Par exemple, la température de l'huile, les pertes par frottement, la consommation de carburant ou les conditions de lubrification des composants critiques du moteur.

De plus, il permet d'étudier plus en détail ce qui se passe dans des situations d'utilisation complexes. Dans un hybride, le moteur thermique ne suit pas un schéma linéaire. Il y a des phases où il reste éteint, d'autres où il entre pour répondre à une demande ponctuelle et d'autres où il travaille en combinaison avec la partie électrique. La simulation aide à organiser ce scénario et à le traduire en données comparables. Il permet ainsi d'anticiper les comportements et de mieux comprendre ce qui va ensuite être validé en laboratoire moteur.

Ce que le laboratoire moteur apporte dans la validation du lubrifiant

La deuxième partie du processus consiste à faire entrer cette hypothèse dans l'environnement réel. Dans le laboratoire du moteur, le comportement réel du système est mesuré dans des conditions contrôlées, avec une attention particulière aux paramètres tels que la consommation, la température de l'huile ou l'évolution du lubrifiant pendant l'essai.

Dans ce cas pratique, le travail sur le banc d'essai a servi à reproduire le fonctionnement du moteur selon des stratégies compatibles avec l'utilisation hybride et à comparer ces données à celles obtenues lors de la simulation. Autrement dit, le laboratoire a été utilisé comme l'étape nécessaire pour confirmer que le modèle reflétait correctement ce qui se passait dans la pratique, fournissant une référence réelle sur laquelle ajuster, contraster et renforcer la robustesse du modèle.

Une fois validé, ce modèle gagne en utilité et peut être appliqué à de nouveaux scénarios pour comparer des formulations et élargir l'analyse sans compter exclusivement sur des tests avec de vrais moteurs, beaucoup plus longs et coûteux.