Simulazione e banco prova: così studiamo i lubrificanti per motori ibridi

Lo sviluppo dei lubrificanti non si svolge solo in laboratorio e con prove su motori. Per capire davvero come si comporta un olio, è fondamentale combinare strumenti di analisi di vario tipo. Tra questi, le prove di simulazione, che stanno guadagnando sempre più peso, grazie alla loro capacità di anticipare scenari.

Abbiamo già raccontato nel blog come le simulazioni aiutano a studiare formulazioni con maggiore precisione e in minor tempo, ma questa volta desideriamo rendere l’idea attraverso un caso pratico: l'analisi degli oli per motori ibridi. Si tratta di un esempio molto illustrativo di come le due metodologie si completino quando il motore a combustione non lavora in modo continuo e il lubrificante si trova ad affrontare condizioni di esercizio differenti.

Perché il comportamento dell'olio cambia in un ibrido

La validazione dei lubrificanti combina da tempo il lavoro sperimentale con gli strumenti di modellazione. La logica è semplice. La simulazione consente di riprodurre scenari, confrontare comportamenti e avanzare più velocemente nell'analisi, mentre il test fisico consente di verificare se quel modello rappresenta fedelmente ciò che accade all'interno del motore.

Nel caso degli ibridi, questa combinazione è particolarmente utile, poiché questi motori hanno condizioni di funzionamento che meritano una lettura specifica. Questo perché il motore termico entra ed esce dal funzionamento in base alla richiesta di potenza, al livello di carica della batteria o al tipo di guida. Inoltre, in città, su strade interurbane o anche su determinati tratti stradali, la parte elettrica può assumere una ruolo rilevante nell’esercizio.

Il risultato è che il motore a combustione non sempre raggiunge o mantiene le stesse condizioni di un veicolo convenzionale. È un fattore di vitale importanza per la lubrificazione, poiché l'olio può impiegare più tempo per riscaldarsi, lavorare più a lungo a temperature più basse o affrontare sequenze di funzionamento più intermittenti. E tutto ciò influenza variabili come l'attrito, il consumo o la protezione dall'usura.

In altre parole, l'ibrido non solo cambia il modo in cui il veicolo si muove, ma cambia anche il contesto reale in cui il lubrificante deve svolgere la sua funzione.

Cosa apporta la simulazione all'analisi dei lubrificanti per ibridi

Questa particolarità è ciò che ha motivato uno studio congiunto tra Repsol TechLab e l'Università di Valencia, in cui si analizza il comportamento dei lubrificanti a bassa viscosità nei veicoli ibridi, illustrando come queste due forme di prova vengono combinate nella pratica.

La prima parte di questo lavoro si basa su un modello numerico avanzato in grado di riprodurre il comportamento del veicolo, del motore e del lubrificante in diversi scenari. In questo caso, è stata presa come base una Renault Captur HEV e sono state confrontate le prestazioni di vari oli di diversa viscosità in cicli omologati e in percorsi di guida reali.

L'apporto della simulazione è molto prezioso perché permette di osservare, sotto lo stesso quadro di analisi, come evolvono variabili che sono direttamente correlate al comportamento del lubrificante. Ad esempio, la temperatura dell'olio, le perdite per attrito, il consumo di carburante o le condizioni di lubrificazione nei componenti critici del motore.

Inoltre, permette di studiare in modo più dettagliato cosa succede in situazioni d'uso complesse. In un ibrido, il motore termico non segue uno schema lineare. Ci sono fasi in cui rimane spento, altre in cui si avvia per coprire una richiesta specifica e altre ancora in cui lavora in combinazione con la parte elettrica. La simulazione aiuta a ordinare quello scenario e a tradurlo in dati comparabili. In questo modo, consente di anticipare i comportamenti e capire meglio cosa verrà poi convalidato nel laboratorio motori.

Cosa apporta il laboratorio motori nella validazione del lubrificante

La seconda parte del processo consiste nel portare questa ipotesi nell'ambiente reale. Nel laboratorio motore viene misurato il reale comportamento dell'impianto in condizioni controllate, con particolare attenzione a parametri quali il consumo, la temperatura dell'olio o l'evoluzione del lubrificante durante il collaudo.

In questo caso pratico, il lavoro sul banco di prova è servito a riprodurre il funzionamento del motore secondo strategie compatibili con l'uso ibrido e a confrontare tali dati con quelli ottenuti nella simulazione. Cioè, il laboratorio è stato utilizzato come il passo necessario per confermare che il modello rifletteva correttamente ciò che accade nella pratica, fornendo un riferimento reale su cui regolare, contrastare e rafforzare la robustezza del modello.

Una volta validato, quel modello acquista utilità e può essere applicato a nuovi scenari per confrontare formulazioni ed estendere l'analisi senza affidarsi esclusivamente a test con motori reali, molto più lunghi e costosi.