Economies d'énergie dans les moteurs diesel : approche holistique couplant revetements DLC/Diamant et nouveau lubrifiant – ECOLUB

La réduction des pertes d?énergie, des dégradations de surfaces et de l?émission de polluants sont des verrous technologiques pour la lubrification, en particulier dans le domaine des transports. Pour faire face à des normes antipollution toujours plus draconiennes (EURO 5 en 2012) et aux spécifications et exigences des constructeurs qui évoluent constamment toujours dans le sens d'une sévérité accrue, une adaptation constante du système tribologique est nécessaire. Pour pouvoir satisfaire l?ensemble de ces exigences, une nouvelle solution de rupture est envisagée : le couplage d?un revêtement de carbone fonctionnel et d?un lubrifiant Low SAPS (lubrifiant à bas taux de cendres sulfatées, de phosphore et de soufre) optimisé pour ce type de revêtement. L?originalité de ce projet repose sur l?approche holistique du problème traitant à la fois la nature des surfaces en contact et les additifs de lubrification. Ce nouveau système tribologique sera introduit dans la zone moteur Segment-Piston-Chemise (SPC) qui n?a, jusqu?à aujourd?hui, jamais pu être traitée avec ce type de matériau à cause de contraintes thermomécaniques extrêmement sévères. Le développement de revêtements de diamant nanocristallin et de revêtements DLC (Diamond-Like ?Carbon) à gradient de propriétés pour la segmentation moteur d?une part, et la formulation d?un nouveau lubrifiant Low SAPS présentant une grande compatibilité avec ces types de matériaux d?autre part constituent les deux axes novateurs de ce projet. Le projet de recherche ECOLUB s?appuie sur un partenariat étroit et parfaitement complémentaire entre PSA, TOTAL, HEF, LSA et le LTDS. Afin de maîtriser cette nouvelle technologie, il nous est apparu nécessaire de réaliser la synergie de l?ensemble des acteurs présents sur ces sujets : - PSA apportera sa connaissance des matériaux, des sollicitations moteurs et des simulations numériques. En particulier, le bloc-moteur instrumenté développé lors d?une thèse précédente permettra des prélèvements d?huile usée dans des conditions réelles d?utilisation et en cours de fonctionnement, - TOTAL apportera sa connaissance de l?additivation des huiles et ses compétences dans la caractérisation physico-chimique des lubrifiants, - HEF R&D travaillera au développement et à la fabrication des revêtements de surface DLC appropriés à l?étude ainsi qu?à leur caractérisation tribologique sous-haute pression de contact, - Le LSA apportera sa compétence dans l?analyse moléculaire d?extrême surface (ToF-SIMS), - Le LTDS apportera son expertise tribologique et ses compétences en simulation expérimentale des mécanismes de lubrification ainsi que son expérience dans le domaine des procédés d?élaboration des revêtements de diamant nanocristallin. Les nouveaux couplages technologiques développés dans ce projet ECOLUB devraient permettre environ 50% d?économie d?énergie dissipée par le frottement dans la zone SPC. Ce résultat représente un challenge extrêmement important puisque cela engendrerait une réduction conséquente de la consommation globale du véhicule (environ 2,5%). Dans le cadre de ce projet, les pièces mécaniques à traiter de diamant nanocristallin seront les segments « coup de feu » et probablement « racleur » alors que les revêtements DLC à gradient de dureté seront privilégiés pour le segment d?étanchéité de la zone SPC ainsi que la came et le linguet pour la distribution.