L'huile utilisée dans un véhicule remplit plusieurs fonctions, la principale étant assurément de réduire l'usure et les pertes par frottement en assurant une lubrification adéquate de la plupart des organes mobiles.
Une huile est fondamentalement caractérisée par sa viscosité, qui a pour principale caractéristique de varier considérablement avec la température. On peut poser simplement la problématique de la manière suivante :
- à froid, dans les instants qui suivent le démarrage et plus particulièrement lorsque la température extérieure est très basse, la fluidité doit être suffisante pour permettre une bonne circulation d'huile et une lubrification rapide des éléments situés en fin de circuit de graissage
- à chaud, dans des conditions d'utilisation particulièrement sévères (hauts régimes et charges importantes ....), l'huile doit être suffisamment visqueuse pour ne pas risquer une rupture du film de lubrifiant.

Les spécifications de la SAE américaine sont aujourd'hui utilisées de manière quasi-universelle, et permettent de classer assez simplement les lubrifiants. On distinguera dans un premier temps le grade à froid du grade à chaud. La classification J300 remise à jour en 1995 donne pour le premier, qui est suivi de la lettre W (pour Winter), les valeurs suivantes :

 

Grade SAE à froid

Viscosité dynamique maximum en mPa.s (cP)

0W

6200 à -35°

5W

6600 à -30°

10W

7000 à -25°

15W

7000 à -20°

20W

9500 à -15°

25W

13000 à -10°

 

On définit en outre une température limite de pompabilité, qui correspond approximativement à la limite d'utilisation de l'huile puisque celle-ci ne pourra être pompée à une température inférieure, comme étant la température pour laquelle la viscosité est de 60000 cP. Cette température doit être inférieure de 10° à la température indiquée dans le tableau ci-dessus.
On constate donc d'une part :
- que la température limite d'utilisation est par exemple plus faible pour une 5W qu'une 15W
- qu'une 5W, puisqu'elle est aussi fluide qu'une 15W mais à une température plus basse, sera plus fluide qu'elle à la même température.

Pour le grade à chaud, la classification J300 donne les chiffres suivants :

 

Grade SAE à chaud

Viscosité cinématique mini
en mm
2/s (cSt) à 100°

Viscosité dynamique mini
en mPa.s à 150°

20

5.6

2.6

30

9.3

2.9

40

12.5

2.9 ou 3.7

50

16.3

3.7

60

21.9

3.7

 

La viscosité cinématique est ici mesurée sous faible vitesse de déformation, alors que la viscosité dynamique à 150° est mesurée sous vitesse de déformation élevée (i.e fort cisaillement). Pour quelques détails sur les nuances entre ces deux viscosités, c'est par ici ...
On constate donc que la variation de viscosité entre fonctionnement à froid et à chaud est considérable, puisque le ratio entre la viscosité dynamique à -10° d'une SAE 20W et celle à 150° d'une SAE 20 est supérieur à 1000. Compte tenu des objectifs exposés un peu plus tôt, les fabricants d'huiles doivent lutter contre ce phénomène. C'est dans cet objectif qu'ont été développées les huiles multigrade : une huile SAE 10W40 se comporte ainsi comme une SAE 10W à froid, et comme une SAE 40 à chaud.

Pour résumer, on peut donc dire simplement que plus les chiffres caractérisant les grades à froid et à chaud sont "éloignés", plus l'huile résistera efficacement aux méfaits de températures extrêmes : une 5W50 sera donc à cet effet préférable à une 20W30.

Cependant, le grade SAE n'a pas grand chose à voir avec la qualité d'une huile. On peut très bien avoir d'excellentes 20W30, et des 5W50 médiocres. Pour mieux apprécier la qualité d'un lubrifiant, il faut donc introduire les éléments suivants :
- l'indice de viscosité
- les différentes normes de qualité