EP4314214A1 - Lubrification de moteur de véhicule hybride rechargeable et véhicule hybride comprenant un prolongateur d'autonomie - Google Patents
Lubrification de moteur de véhicule hybride rechargeable et véhicule hybride comprenant un prolongateur d'autonomieInfo
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- EP4314214A1 EP4314214A1 EP22719291.1A EP22719291A EP4314214A1 EP 4314214 A1 EP4314214 A1 EP 4314214A1 EP 22719291 A EP22719291 A EP 22719291A EP 4314214 A1 EP4314214 A1 EP 4314214A1
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- C10M135/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing sulfur, selenium or tellurium
- C10M135/12—Thio-acids; Thiocyanates; Derivatives thereof
- C10M135/14—Thio-acids; Thiocyanates; Derivatives thereof having a carbon-to-sulfur double bond
- C10M135/18—Thio-acids; Thiocyanates; Derivatives thereof having a carbon-to-sulfur double bond thiocarbamic type, e.g. containing the groups
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2203/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds and hydrocarbon fractions as ingredients in lubricant compositions
- C10M2203/003—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds and hydrocarbon fractions as ingredients in lubricant compositions used as base material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2219/00—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
- C10M2219/06—Thio-acids; Thiocyanates; Derivatives thereof
- C10M2219/062—Thio-acids; Thiocyanates; Derivatives thereof having carbon-to-sulfur double bonds
- C10M2219/066—Thiocarbamic type compounds
- C10M2219/068—Thiocarbamate metal salts
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- C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
- C10N2020/01—Physico-chemical properties
- C10N2020/02—Viscosity; Viscosity index
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- C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
- C10N2030/02—Pour-point; Viscosity index
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- C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
- C10N2030/04—Detergent property or dispersant property
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- C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
- C10N2030/06—Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
- C10N2030/54—Fuel economy
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- C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
- C10N2030/74—Noack Volatility
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/25—Internal-combustion engines
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- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/25—Internal-combustion engines
- C10N2040/255—Gasoline engines
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- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/40—Generators or electric motors in oil or gas winning field
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Definitions
- Plug-in hybrid vehicle engine lubrication and hybrid vehicle comprising a range extender
- the present invention relates to the lubrication of a hybrid vehicle engine of the plug-in hybrid vehicle and hybrid vehicle type comprising a range extender.
- Hybrid vehicles include two engines, a heat engine and an electric motor.
- the internal combustion engine drives the wheels and is backed up by an electric motor.
- a battery provides the electricity necessary for the operation of the electric motor, this battery is, in the case of conventional hybrid vehicles, recharged during the braking and deceleration phases, by a kinetic energy recovery system (SREC) integrated into the vehicle.
- SREC kinetic energy recovery system
- hybrid vehicle technologies There are different hybrid vehicle technologies. Among these hybrid technologies, we can mention in particular:
- micro-hybrid vehicles also called mild hybridization
- these vehicles equipped with the "stop&start” system, recover the energy generated by braking to charge a battery which can temporarily assist the internal combustion engine;
- - full-hybrid vehicles are vehicles with total hybridization.
- the electric motor takes care of starting and locomotion.
- the internal combustion engine takes over, when more power is needed (for example acceleration) the two engines work together. It is thus possible to drive with the internal combustion engine switched off for a few kilometres.
- plug-in hybrid vehicles and hybrid vehicles including a range extender Other complementary technologies have recently been developed: plug-in hybrid vehicles and hybrid vehicles including a range extender.
- Rechargeable hybrid vehicles also called plug-in in English
- the battery can be recharged on the electrical network, these vehicles can thus drive in 100% electric mode over a distance of several tens of kilometers , for example 50 kilometers.
- hybrid vehicles including a range extender also called range extender
- only the electric motor drives the wheels. This electric motor is powered by a battery for a few tens of kilometres.
- the heat engine starts and drives a current generator making it possible to produce the electricity necessary to recharge the battery and maintain the operation of the electric motor.
- the internal combustion engine is used less often and therefore operates at lower temperatures (around or even below 40° C.) in particular than the engines of other types of hybrid vehicles.
- conventional lubricating compositions are more viscous and the additives are not active as in a conventional application at higher temperature.
- Current lubricants have been optimized to save fuel consumption when hot.
- An objective of the present invention is to provide a lubricating composition allowing the lubrication of the engine of a plug-in hybrid vehicle or one comprising a range extender.
- Another objective of the present application is to provide such a lubricating composition allowing use at low operating temperatures, in particular below 40°C.
- a grade lubricating composition comprising at least one base oil, from 0.01 to 10% by weight of at least one friction modifier additive, and from 0.1 to 10% by weight of at least one viscosity index (VI) improving additive, said lubricating composition having a kinematic viscosity measured at 40°C (KV40 of the English Kinematic Viscosity measured at 40°C) less than or equal to 20 mm 2 /s, a kinematic viscosity measured at 100°C (KV100 from English Kinematic Viscosity measured at 100°C) less than or equal to 5 mm 2 /s and a Noack volatility measured at 250°C of between 10 and 85%, preferably between 25 and 85%, more preferably between 60 and 85%, for the lubrication of a rechargeable hybrid vehicle engine or of a vehicle engine hybrid including a range extender.
- the base oil KV40 of the English Kinematic Viscosity measured at 40°C
- the KV100 viscosity of the base oil also called BOV in English for Base Oil Viscosity.
- the KV100 of the base oil mixture (vM) is calculated as follows, for example for a mixture of 2 base oils: with x%H d B i > % base oil 1 x%H d B 2 > % base oil 2 vHdB i > viscosity of mixture 1 vHdB 2> viscosity of mixture 2 v M , viscosity of mixture la same equation can be implemented and extrapolated for a mixture of n base oils.
- the composition according to the invention comprises at least one dispersing agent.
- dispersing agents ensure the maintenance in suspension and the evacuation of the insoluble solid contaminants constituted by the secondary oxidation products which are formed when the lubricating composition is in service.
- They can be chosen from Mannich bases, succinimides and their derivatives, such as derivatives of polyisobutylene succinic anhydride, polyolefin amide alkene amine polyol.
- the composition according to the invention comprises between 0.5 and 4.5% by weight of dispersant, preferably between 1 and 2.5% by weight of dispersant relative to the total weight of the lubricating composition.
- KV40 and KV100 are measured according to ASTM D445.
- the KV40 of the composition of the invention is less than or equal to 20, preferably between 10 and 20 mm 2 /s, preferably between 11 and 15 mm 2 /s.
- the KV100 of the composition of the invention is between 1 and 5 mm 2 /s, preferably between 2.5 and 5 mm 2 /s.
- the Noack volatility at 250° C. is measured according to the CEC L-40-A-93 method.
- the Noack volatility at 250° C. of the lubricating composition of the invention is between 10 and 85%, preferably between 25 and 85%, more preferably between 60 and 85%.
- the lubricating composition comprises from 50 to 95% by weight of base oil, preferably from 70 to 90% by weight, relative to the total weight of the lubricating composition.
- the lubricating composition may also comprise at least one viscosity index (VI) improving additive.
- Viscosity index improvers in particular viscosity index improver polymers, ensure good cold behavior and minimum viscosity at high temperatures.
- polymers improving the viscosity index mention may be made of polymeric esters, homopolymers or copolymers, hydrogenated or non-hydrogenated, of styrene, butadiene and isoprene, homopolymers or copolymers of olefins, such as as ethylene or propylene, polyacrylates and polymethacrylates (PMA), preferably homopolymers, polymethacrylates, or olefin copolymers, such as ethylene or propylene.
- PMA polymethacrylates
- a lubricating composition according to the invention may comprise from 1 to 15% by mass of additive(s) improving the viscosity index, preferably from 5% to 10% by mass, relative to the total weight of the lubricating composition. .
- the lubricating composition according to the invention comprises at least one friction modifier additive.
- Friction modifier additives make it possible to limit friction by forming adsorbed monolayers on the surfaces of metals in contact with them. They can be chosen from compounds providing metallic elements and ash-free compounds. Among the compounds providing metallic elements, mention may be made of complexes of transition metals such as Mo, Sb. Sn, Fe, Cu, Zn whose ligands can be hydrocarbon compounds comprising oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atoms.
- the ash-free friction modifier additives are generally of organic origin and can be chosen from esters of fatty acids and polyols, distinct from the monoester required according to the invention, alkoxylated amines, alkoxylated fatty amines, fatty epoxides , borate fatty epoxides, fatty amines or fatty acid glycerol esters.
- the fatty compounds comprise at least one hydrocarbon group comprising from 10 to 24 carbon atoms.
- the molybdenum-based compounds can be chosen from molybdenum dithiocarbamates (Mo-DTC), molybdenum dithiophosphates (Mo-DTP), and mixtures thereof.
- the lubricating composition according to the invention can comprise from 0.01 to 10% by mass or from 0.01 to 5% by mass, preferably from 0.01 to 2% by mass, preferably from 0.1 to 1.5% by mass or from 0.1 to 2% by mass relative to the total mass of the lubricating composition, of friction modifier additive.
- Molybdenum (Mo) in the lubricating composition of the invention is provided by an organomolybdenum compound, in particular a compound chosen from a molybdenum dithiocarbamate derivative (MoDTC), a molybdenum dithiophosphate derivative (MoDTP) or a sulfur-free molybdenum complex , preferably a molybdenum dithiocarbamate derivative (MoDTC).
- MoDTC molybdenum dithiocarbamate derivative
- MoDTP molybdenum dithiophosphate derivative
- sulfur-free molybdenum complex preferably a molybdenum dithiocarbamate derivative (MoDTC).
- Molybdenum dithiocarbamate compounds are complexes formed from a metal nucleus bonded to one or more ligands independently chosen from alkyl dithiocarbamate groups.
- the MoDTC compound of the compositions used according to the invention may comprise from 0.01 to 5%, preferably from 0.1 to 1.5% by mass of molybdenum, relative to the total mass of the MoDTC compound.
- the composition according to the invention comprises a molybdenum-based friction modifier additive and preferably comprises (in active content) from 1 to 1000 ppm of Mo, preferably from 400 to 600 ppm relative to the weight of the lubricating composition .
- rechargeable hybrid vehicle also called plug-in
- plug-in is understood to mean a vehicle comprising a heat engine and an electric motor
- the battery can be recharged on the electrical network, this vehicle can thus drive in 100% electric mode over a distance of several tens of kilometres, for example for 50 kilometres.
- hybrid vehicle comprising a range extender
- a hybrid vehicle in which only the electric motor drives the wheels.
- This electric motor is powered by a battery for a few tens of kilometres.
- the heat engine starts and drives a current generator to produce the electricity needed to recharge the battery and maintain the operation of the electric motor.
- the use of the lubricating composition according to the invention makes it possible to obtain a gain in consumption for rechargeable hybrid vehicles or vehicles comprising a range extender that are much greater than for other hybrid motorization systems.
- the use of the composition according to the invention also allows a greater FE (Fuel Economy) gain demonstrated on vehicles of the Range Extender and Plug-In Hybrid type compared with a conventional lubricant.
- the base oils used in the lubricating compositions according to the invention can be oils of mineral or synthetic origin, optionally regenerated, belonging to groups I to V according to the classes defined in the API classification (or their equivalents according to the ATIEL classification) (Table A) or mixtures thereof.
- the mineral base oils according to the invention include all types of bases obtained by atmospheric and vacuum distillation of crude oil, followed by refining operations such as solvent extraction, deasphalting, solvent dewaxing, hydrotreating, hydrocracking, hydroisomerization and hydrofinishing. Mixtures of synthetic and mineral oils, possibly regenerated, can also be used.
- lubricating bases there is generally no limitation as to the use of different lubricating bases to produce the lubricating compositions according to the invention, except that they must have properties, in particular of viscosity, viscosity index, sulfur content , resistance to oxidation, suitable for use in engines or vehicle transmissions.
- the base oils of the lubricating compositions according to the invention can also be chosen from synthetic oils, such as certain esters of carboxylic acids and alcohols, and from polyalphaolefins.
- the polyalphaolefins used as base oils are for example obtained from monomers comprising from 4 to 32 carbon atoms, for example from octene or decene, and whose viscosity at 100° C. is between 1.5 and 15 mm 2 . s 1 according to ASTM D445. Their average molecular mass is generally between 250 and 3,000 according to the ASTM D5296 standard.
- the lubricating composition according to the invention may comprise at least 50% by mass of base oils relative to the total mass of the composition. More advantageously, the lubricating composition according to the invention comprises at least 60% by mass, or even at least 70% by mass, of base oils relative to the total mass of the composition. More particularly advantageously, the lubricating composition according to the invention comprises from 75% to 95%% by mass of base oils relative to the total mass of the composition.
- the invention also provides a lubricating composition for vehicle engines comprising at least one lubricating composition according to the invention, at least one base oil and at least one additive.
- the preferred additives for the lubricating composition according to the invention are chosen from detergent additives, anti-wear additives, extreme pressure additives, pour point improvers, anti-foaming agents, thickeners and mixtures thereof.
- the lubricating composition according to the invention comprises at least one anti-wear additive, at least one extreme pressure additive or mixtures thereof.
- Anti-wear additives and extreme pressure additives protect friction surfaces by forming a protective film adsorbed on these surfaces.
- the anti-wear additives are chosen from phosphosulfur additives such as metal alkylthiophosphates, in particular zinc alkylthiophosphates, and more specifically zinc dialkyldithiophosphates or ZnDTP.
- phosphosulfur additives such as metal alkylthiophosphates, in particular zinc alkylthiophosphates, and more specifically zinc dialkyldithiophosphates or ZnDTP.
- the preferred compounds are of formula Zn((SP(S)(OR)(OR ' ))2, in which R and R ' , which are identical or different, independently represent an alkyl group, preferably an alkyl group comprising from 1 to 18 atoms of carbon.
- Amine phosphates are also anti-wear additives which can be used in the lubricating composition according to the invention.
- the phosphorus brought by these additives can act as a poison for the catalytic systems of automobiles because these additives are ash generators.
- These effects can be minimized by partially replacing the amine phosphates with additives that do not provide phosphorus, such as, for example, polysulphides, in particular sulphur-containing olefins.
- the lubricating composition according to the invention may comprise from 0.01 to 6% by mass, preferentially from 0.05 to 4% by mass, more preferentially from 0.1 to 2% by mass relative to the mass total of lubricating composition, anti-wear additives and extreme pressure additives.
- the lubricating composition according to the invention may comprise at least one antioxidant additive.
- the antioxidant additive generally makes it possible to delay the degradation of the lubricating composition in service. This degradation can in particular result in the formation of deposits, in the presence of sludge or in an increase in the viscosity of the lubricating composition.
- Antioxidant additives act in particular as free radical inhibitors or destroyers of hydroperoxides.
- antioxidant additives commonly employed, mention may be made of antioxidant additives of the phenolic type, antioxidant additives of the amine type, phosphosulfur antioxidant additives. Some of these antioxidant additives, for example phosphosulfur antioxidant additives, can be ash generators.
- the phenolic antioxidant additives may be ash-free or may be in the form of neutral or basic metal salts.
- the antioxidant additives may in particular be chosen from sterically hindered phenols, sterically hindered phenol esters and sterically hindered phenols comprising a thioether bridge, diphenylamines, diphenylamines substituted with at least one C1-C12 alkyl group, N,N '-dialkyl-aryl-diamines and mixtures thereof.
- the sterically hindered phenols are chosen from compounds comprising a phenol group of which at least one carbon vicinal to the carbon bearing the alcohol function is substituted by at least one Ci-C 10 alkyl group, preferably a group C 1 -C 6 alkyl, preferably a C 4 alkyl group, preferably by the ter-butyl group.
- Amino compounds are another class of antioxidant additives that can be used, possibly in combination with phenolic antioxidant additives.
- Examples of amino compounds are aromatic amines, for example the aromatic amines of formula NR a R b R c in which R a represents an aliphatic group or an optionally substituted aromatic group, R b represents an optionally substituted aromatic group, R c represents a hydrogen atom, a alkyl group, an aryl group or a group of formula R d S(0) z R e in which R d represents an alkylene group or an alkenylene group, R e represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group and z represents 0, 1 or 2.
- Sulfurized alkyl phenols or their alkali and alkaline earth metal salts can also be used as antioxidant additives.
- antioxidant additives are that of copper compounds, for example copper thio- or dithio-phosphates, salts of copper and carboxylic acids, dithiocarbamates, sulphonates, phenates, copper acetylacetonates. Copper I and II salts, succinic acid or anhydride salts can also be used.
- copper compounds for example copper thio- or dithio-phosphates, salts of copper and carboxylic acids, dithiocarbamates, sulphonates, phenates, copper acetylacetonates.
- Copper I and II salts, succinic acid or anhydride salts can also be used.
- the lubricating composition according to the invention may contain all types of antioxidant additives known to those skilled in the art.
- the lubricating composition comprises at least one ash-free antioxidant additive.
- the lubricating composition according to the invention comprises from 0.1 to 2% by weight, based on the total mass of the composition, of at least one antioxidant additive.
- the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one detergent additive.
- Detergent additives generally reduce the formation of deposits on the surface of metal parts by dissolving secondary products of oxidation and combustion.
- detergent additives which can be used in the lubricating composition according to the invention are generally known to those skilled in the art.
- Detergent additives can be anionic compounds comprising a long lipophilic hydrocarbon chain and a hydrophilic head.
- the associated cation can be a metal cation of an alkali or alkaline earth metal.
- the detergent additives are preferably chosen from alkali metal or alkaline-earth metal salts of carboxylic acids, sulfonates, salicylates, naphthenates, as well as phenate salts.
- the alkali and alkaline-earth metals are preferably calcium, magnesium, sodium or barium.
- These metallic salts generally comprise the metal in a stoichiometric quantity or else in excess, therefore in a quantity greater than the stoichiometric quantity.
- These are then overbased detergent additives; the excess metal providing the overbased character to the additive
- the detergent is then generally in the form of an oil-insoluble metal salt, for example a carbonate, a hydroxide, an oxalate, an acetate, a glutamate, preferentially a carbonate.
- the lubricating composition according to the invention may comprise from 0.5 to 8% or from 2 to 4% by weight of detergent additive relative to the total mass of the lubricating composition.
- the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one pour point depressant additive.
- the pour point depressant additives By slowing down the formation of paraffin crystals, the pour point depressant additives generally improve the cold behavior of the lubricating composition according to the invention.
- pour point depressant additives mention may be made of polyalkyl methacrylates, polyacrylates, polyarylamides, polyalkylphenols, polyalkylnaphthalenes, alkylated polystyrenes.
- the present invention relates to a method for lubricating a plug-in hybrid vehicle engine or a hybrid vehicle engine comprising a range extender, comprising bringing at least one mechanical part of the engine into contact with a lubricating composition of grade, according to classification SAEJ300, OW-8, comprising at least one base oil, at least one friction modifier additive, from 0.1 to 10% by weight of at least one viscosity index improver polymer, the lubricating composition having a KV40 of less than 20 mm 2 /s, a KV100 of less than 5 mm 2 /s and a Noack volatility at 250° C. is between 10 and 85%, preferably between 25 and 85%, more preferably between 60 and 85%.
- the lubricating composition is preferably as defined above.
- the present invention also relates to a method for reducing the fuel consumption of a plug-in hybrid vehicle or of a hybrid vehicle comprising a range extender comprising bringing at least one mechanical part of the engine into contact with a lubricating composition of grade, according to the SAEJ300, OW-8 classification, comprising at least one base oil, at least one friction modifier additive, from 0.1 to 10% by weight of at least one viscosity index improver polymer, the lubricating composition having a KV40 less than or equal to 20 mm 2 /s, a KV100 of less than 5 mm 2 /s and a Noack volatility at 250° C. of between 10 and 85%, preferably between 25 and 85%, more preferably between 60 and 85%.
- composition is preferably as described above.
- present invention will now be described using the examples which follow, which do not include any limiting character.
- Figure 1 shows the evolution of engine speed (right axis in rpm) and lubricant temperature (left axis in °C) during a WLTC test.
- Example 1 Compositions according to the invention and comparative compositions
- CC comparative composition
- CL composition according to the invention
- Example 2 Gain in WLTC cvcle consumption
- the compositions of example 1 underwent a simulation for hybrid application of the WLTC (or WLTP) test (worldwide harmonized test procedure for light vehicles) in order to determine the gain in fuel consumption.
- friction tests of the various lubricant compositions described in Example 1 were carried out on a test bench comprising a Nissan X-Trail MR20 driven motor, the power of which is 108 kW at 5600 rpm, driven by an electric generator making it possible to impose a rotation speed of between 550 and 2800 rpm while a torque sensor makes it possible to measure the friction torque generated by the movement of the parts in engine.
- the friction torque induced by the lubricating composition to be tested is compared, for each engine speed and for each average torque at each temperature, with that induced by the reference lubricating composition (SAE 0W16) which was evaluated before and after each of the lubricating compositions to be tested.
- SAE 0W16 reference lubricating composition
- a detergent additive for lubricating oil comprising one rinse, followed by two rinses with a reference lubricant composition of grade OW-12 comprising 81.7% by mass of base oil, 17.8% by mass of Common Additives (4.4% Viscosity Index Improver, 0.5% Oxidizer, 0.20% Pour Point Depressant and 12.7% Additive Pack) , and 0.05% by mass of molybdenum dithiocarbamate (MoDTC), relative to the total mass of the base oil;
- a detergent additive for lubricating oil comprising one rinse, followed by two rinses with a reference lubricant composition of grade OW-12 comprising 81.7% by mass of base oil, 17.8% by mass of Common Additives (4.4% Viscosity Index Improver, 0.5% Oxidizer, 0.20% Pour Point Depressant and 12.7% Additive Pack) , and 0.05% by mass of molybdenum dithiocarbamate (MoDTC), relative to the total mass of the base oil;
- powers of 1 or 2 kW are representative of electric assistance for light hybridization types (Micro-Hybrid and Mild-Hybrid respectively).
- a power of 5 kW is representative of the electric assistance of a rechargeable hybrid vehicle (Full-Hybdrid).
- compositions according to the invention allow a significant gain in consumption for rechargeable hybrid (plug-in hybrid) and hybrid systems comprising a range extender. On the contrary, these same compositions according to the invention do not allow a substantial gain over the other types of hybrid motorization. These results show that the compositions according to the invention are specifically effective for rechargeable hybrid engines and for hybrid engines comprising a range extender.
- the average lubricant temperature has been extrapolated is greater than 70°C for a non-hybrid vehicle engine, greater than 60°C for a micro-hybrid vehicle, greater than 55°C for a mild-hybrid vehicle, greater than 50°C for a full-hybrid vehicle, and is less than 40°C for hybrid vehicles including a range extender and rechargeable hybrid vehicle.
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Abstract
La demande concerne l'utilisation d'une composition lubrifiante de grade, selon la classification SAEJ300, 0W-8, comprenant au moins une huile de base, de 1 à 1000 ppm d'au moins un additif modificateur de frottement et de 0,1 à 10% en poids d'au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité, ladite composition lubrifiante présentant une viscosité cinématique mesurée à 40°C, selon la norme ASTM D445, inférieure ou égale à 20 mm2/s, une viscosité cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, inférieure à 5 mm2/s et une volatilité Noack mesurée à 250°C, selon la norme CEC-L-40- A-93, comprise entre 10 et 85%, de préférence entre 25 et 85%, plus préférentiellement entre 60 et 85%, pour la lubrification d'un moteur de véhicule hybride rechargeable ou d'un moteur de véhicule hybride comprenant un prolongateur d'autonomie.
Description
Lubrification de moteur de véhicule hybride rechargeable et véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie
La présente invention concerne la lubrification de moteur de véhicule hybride de type véhicule hybride rechargeable et véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie.
Les véhicules hybrides comprennent deux moteurs, un moteur thermique et un moteur électrique. Dans la plus grande partie des véhicules hybrides, le moteur thermique entraîne les roues et est secondé par un moteur électrique. Une batterie fournie l’électricité nécessaire au fonctionnement du moteur électrique, cette batterie est, dans le cas des véhicules hybrides classiques, rechargée pendant les phases de freinage et de décélération, par un système de récupération de l’énergie cinétique (SREC) intégré au véhicule.
Il existe différentes technologies de véhicules hybrides. Parmi ces technologies hybrides, on peut notamment citer :
- les véhicules micro-hybrides (également appelé hybridation légère), ces véhicules, équipés du système « stop&start », récupèrent l’énergie générée par le freinage pour charger une batterie qui peut venir assister momentanément le moteur thermique ;
- les véhicules mild-hybrides qui comprennent une assistance électrique lors des accélérations ;
- les véhicules full-hybrides sont des véhicules dont l’hybridation est totale. A faible vitesse, lorsque la batterie est chargée, le moteur électrique se charge du démarrage et de la locomotion. A grande vitesse, ou quand la batterie est déchargée, le moteur thermique prend le relais, lorsqu’il y a besoin d’une puissance accrue (par exemple accélération) les deux moteurs fonctionnent ensemble. Il est ainsi possible de rouler avec le moteur thermique coupé pendant quelques kilomètres.
D’autres technologies complémentaires ont été récemment développées : les véhicules hybrides rechargeables et les véhicules hybrides comprenant un prolongateur d’autonomie. Les véhicules hybrides rechargeables (appelé également plug-in en anglais) comprennent un moteur thermique et un moteur électrique, la batterie peut être rechargée sur le réseau électrique, ces véhicules peuvent ainsi rouler en mode 100% électrique sur une distance de plusieurs dizaines que kilomètres, par exemple 50 kilomètres. Dans les véhicules hybrides comprenant un prolongateur d’autonomie (appelé également range
extender en anglais), seul le moteur électrique entraîne les roues. Ce moteur électrique est alimenté par une batterie pendant quelques dizaines de kilomètres. Lorsque la batterie atteint un certain seuil de charge (par exemple de l’ordre de 30%) le moteur thermique démarre et entraîne un générateur de courant permettant de produire l’électricité nécessaire pour recharger la batterie et maintenir le fonctionnement du moteur électrique.
Dans ces deux types de véhicules hybrides, le moteur thermique est utilisé moins souvent et fonctionne donc à des températures plus basses (aux alentours, voire même inférieures à 40°C) notamment que les moteurs des autres types de véhicules hybrides. Or, à faible température, les compositions lubrifiantes classiques sont plus visqueuses et les additifs ne sont pas actifs comme dans une application conventionnelle à plus haute température. Les lubrifiants actuels ont été optimisés pour permettre un gain de consommation de carburant à chaud.
Il est donc nécessaire de fournir une composition lubrifiante spécifique permettant la lubrification de tels systèmes de motorisation, et notamment à des températures plus faibles.
Un objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante permettant la lubrification du moteur de véhicule hybride rechargeable ou comprenant un prolongateur d’autonomie.
Un autre objectif de la présente demande est de fournir une telle composition lubrifiante permettant une utilisation à des températures de fonctionnement basses, notamment inférieures à 40°C.
Ces objectifs sont remplis par la présente demande qui concerne l’utilisation d’une composition lubrifiante de grade, selon la classification SAEJ300, OW-8, comprenant au moins une huile de base, de 0,01 à 10 % en poids d’au moins un additif modificateur de frottement, et de 0,1 à 10% en poids d’au moins un additif améliorant l’indice de viscosité (VI), ladite composition lubrifiante présentant une viscosité cinématique mesurée à 40°C (KV40 de l’anglais Kinematic Viscosity measured at 40°C) inférieure ou égale à 20 mm2/s, une viscosité cinématique mesurée à 100°C (KV100 de l’anglais Kinematic Viscosity measured at 100°C) inférieure ou égale à 5 mm2/s et une volatilité Noack mesurée à 250°C comprise entre 10 et 85%, de préférence entre 25 et 85%, plus préférentiellement entre 60 et 85%, pour la lubrification d’un moteur de véhicule hybride rechargeable ou d’un moteur de véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie.
De préférence, l’huile de base (ou le mélange d’huiles de base dans le cas où il y aurait plusieurs huiles de base) présente une KV100 comprise entre 1 et 4 mm2/s, de préférence entre 2 et 3,5 mm2/s.
La viscosité KV100 de l’huile de base (est également appelée BOV en anglais pour Base Oil Viscosity).
Dans le cas d’un mélange d’huile de base, la KV100 du mélange d’huile de base (vM) est calculée de la façon suivante par exemple pour un mélange de 2 huiles de base :
avec x%HdB i> % d'huile de base 1 x%HdB 2> % d'huile de base 2 vHdB i> viscosité du mélange 1 vHdB 2> viscosité du mélange 2 vM, viscosité du mélange la même équation peut être mise en œuvre et extrapolée pour un mélange de n huiles de base.
De préférence, la composition selon l’invention comprend au moins un agent dispersant. De tels agents dispersants assurent le maintien en suspension et l’évacuation des contaminants solides insolubles constitués par les produits secondaires d’oxydation qui se forment lorsque la composition lubrifiante est en service. Ils peuvent être choisis parmi les bases de Mannich, les succinimides et leurs dérivés, tels que les dérivés de polyisobutylène anhydride succinique, polyoléfine amide alcène amine polyol.
De préférence, la composition selon l’invention comprend entre 0,5 et 4,5 % en poids de dispersant, de préférence entre 1 et 2,5% en poids de dispersant par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
La KV40 et la KV100 sont mesurées selon la norme ASTM D445. De préférence, la KV40 de la composition de l’invention est inférieure ou égale à 20, de préférence comprise entre 10 et 20 mm2/s, de préférence entre 11 et 15 mm2/s. De préférence, la KV100 de la composition de l’invention est comprise entre 1 et 5 mm2/s, de préférence entre 2,5 et 5 mm2/s.
La volatilité Noack à 250°C est mesurée selon la méthode CEC L-40-A-93. De préférence, la volatilité Noack à 250°C de la composition lubrifiante de l’invention est comprise entre 10 et 85%, de préférence entre 25 et 85%, plus préférentiellement entre 60 et 85%.
De préférence, la composition lubrifiante comprend de 50 à 95% en poids d’huile de base, de préférence de 70 à 90% en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
De préférence, la composition lubrifiante peut également comprendre au moins un additif améliorant l’indice de viscosité (VI). Les améliorants de l’indice de viscosité, en particulier les polymères améliorant l’indice de viscosité, permettent de garantir une bonne tenue à froid et une viscosité minimale à haute température. Comme exemples de polymère améliorant l’indice de viscosité, on peut citer les esters polymères, les homopolymères ou les copolymères, hydrogénés ou non-hydrogénés du styrène, du butadiène et de l’isoprène, les homopolymères ou les copolymères d’oléfine, telle que l’éthylène ou le propylène, les polyacrylates et polyméthacrylates (PMA), de préférence les homopolymères, les polyméthacrylates, ou les copolymères d’oléfine, telle que l’éthylène ou le propylène.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 1 à 15 % massique d’additif(s) améliorant l’indice de viscosité, de préférence de 5 % à 10 % massique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
De préférence, la composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins un additif modificateur de frottement. Les additifs modificateurs de frottement permettent de limiter les frottements en formant des monocouches adsorbées sur les surfaces des métaux à leur contact. Ils peuvent être choisis parmi des composés apportant des éléments métalliques et des composés exempts de cendres. Parmi les composés apportant des éléments métalliques, on peut citer les complexes de métaux de transition tels que Mo, Sb. Sn, Fe, Cu, Zn dont les ligands peuvent être des composés hydrocarbonés comprenant des atomes d’oxygène, d’azote, de soufre ou de phosphore. Les additifs modificateurs de frottement exempts de cendres sont généralement d’origine organique et peuvent être choisis parmi les esters d’acides gras et de polyols, distincts du monoester requis selon l’invention, les amines alcoxylées, les amines grasses alcoxylées, les époxydes gras, les époxydes gras de borate, les amines grasses ou les esters de glycérol d’acide gras. Selon l’invention, les composés gras comprennent au moins un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 24 atomes de carbone. En particulier, les composés à base de molybdène peuvent être choisis parmi les dithiocarbamates de molybdène (Mo-DTC), les dithiophosphates de molybdène (Mo-DTP), et leurs mélanges.De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 10 % en masse ou de 0,01 à 5 % en masse, préférentiellement de 0,01 à 2% en masse, de préférence de 0,1 à
1 ,5 % en masse ou de 0,1 à 2 % en masse par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, d’additif modificateur de frottement.
Le Molybdène (Mo) dans la composition lubrifiante de l’invention est apporté par un composé organomolybdène, notamment un composé choisi parmi un dérivé dithiocarbamate de molybdène (MoDTC), un dérivé dithiophosphate de molybdène (MoDTP) ou un complexe de molybdène exempt de soufre, de préférence un dérivé dithiocarbamate de molybdène (MoDTC).
Les composés dithiocarbamate de molybdène (composé MoDTC) sont des complexes formés d'un noyau métallique lié à un ou plusieurs ligands indépendamment choisis parmi les groupements dithiocarbamates d'alkyles. Le composé MoDTC des compositions utilisées selon l'invention peut comprendre de 0,01 à 5 %, de préférence de 0,1 à 1 ,5 % en masse de molybdène, par rapport à la masse totale du composé MoDTC.
De préférence, la composition selon l’invention comprend un additif modificateur de frottement à base de molybdène et de préférence comprend (en teneur active) de 1 à 1000 ppm de Mo, de préférence de 400 à 600 ppm par rapport au poids de composition lubrifiante.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par véhicule hybride rechargeable (appelé également plug-in en anglais) un véhicule comprenant un moteur thermique et un moteur électrique, la batterie peut être rechargée sur le réseau électrique, ce véhicule peut ainsi rouler en mode 100% électrique sur une distance de plusieurs dizaines que kilomètres, comme par exemple pendant 50 kilomètres.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie (appelé également range extender en anglais), un véhicule hybride dans lequel seul le moteur électrique entraîne les roues. Ce moteur électrique est alimenté par une batterie pendant quelques dizaines de kilomètres. Lorsque la batterie atteint un certain seuil de charge (par exemple de l’ordre de 30%) le moteur thermique démarre et entraîne un générateur de courant permettant de produire l’électricité nécessaire pour recharger la batterie et maintenir le fonctionnement du moteur électrique.
De façon particulièrement avantageuse, l’utilisation de la composition lubrifiante selon l’invention permet d’obtenir un gain en consommation pour les véhicules hybrides rechargeables ou comprenant un prolongateur d’autonomie beaucoup plus importants que pour les autres systèmes de motorisation hybride.
L’utilisation de la composition selon l’invention permet également un gain FE (Fuel Economy) plus important démontré sur les véhicules de type Range Extender et Plug-In Hybrid par rapport à un lubrifiant conventionnel. Les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon l’invention peuvent être des huiles d’origines minérales ou synthétiques, éventuellement régénérées, appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) (tableau A) ou leurs mélanges.
[Tableau 1]
Les huiles de base minérales selon l’invention incluent tous types de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d’opérations de raffinage telles qu’extraction au solvant, désasphaltage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition. Des mélanges d’huiles synthétiques et minérales, éventuellement régénérées peuvent également être employés.
Il n’existe généralement aucune limitation quant à l’emploi de bases lubrifiantes différentes pour réaliser les compositions lubrifiantes selon l’invention, si ce n’est qu’elles doivent avoir des propriétés, notamment de viscosité, indice de viscosité, teneur en soufre, résistance à l’oxydation, adaptées à une utilisation pour des moteurs ou pour des transmissions de véhicule.
Les huiles de bases des compositions lubrifiantes selon l’invention peuvent également être choisies parmi les huiles synthétiques, telles certains esters d’acides carboxyliques et d’alcools, et parmi les polyalphaoléfines. Les polyalphaoléfines utilisées
comme huiles de base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant de 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir d’octène ou de décène, et dont la viscosité à 100 °C est comprise entre 1 ,5 et 15 mm2. s 1 selon la norme ASTM D445. Leur masse moléculaire moyenne est généralement comprise entre 250 et 3 000 selon la norme ASTM D5296.
La composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre au moins 50 % en masse d’huiles de base par rapport à la masse totale de la composition. De manière plus avantageuse, la composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins 60 % en masse, voire au moins 70 % en masse, d’huiles de base par rapport à la masse totale de la composition. De manière plus particulièrement avantageuse, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de 75 à 95% % en masse d’huiles de base par rapport à la masse totale de la composition.
L’invention fournit également une composition lubrifiante pour moteur de véhicules comprenant au moins une composition lubrifiante selon l’invention, au moins une huile de base et au moins un additif.
De nombreux additifs peuvent être utilisés pour cette composition lubrifiante selon l’invention.
Les additifs préférés pour la composition lubrifiante selon l’invention sont choisis parmi les additifs détergents, les additifs anti-usure, les additifs extrême pression, les améliorants du point d’écoulement, les agents anti-mousse, les épaississants et leurs mélanges.
De manière préférée, la composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins un additif anti-usure, au moins un additif extrême pression ou leurs mélanges.
Les additifs anti-usure et les additifs extrême pression protègent les surfaces en frottement par formation d’un film protecteur adsorbé sur ces surfaces.
Il existe une grande variété d’additifs anti-usure. De manière préférée pour la composition lubrifiante selon l’invention, les additifs anti-usure sont choisis parmi des additifs phospho- soufrés comme les alkylthiophosphates métalliques, en particulier les alkylthiophosphates de zinc, et plus spécifiquement les dialkyldithiophosphates de zinc ou ZnDTP. Les composés préférés sont de formule Zn((SP(S)(OR)(OR'))2, dans laquelle R et R', identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyle, préférentiellement un groupement alkyle comportant de 1 à 18 atomes de carbone.
Les phosphates d’amines sont également des additifs anti-usure qui peuvent être employés dans la composition lubrifiante selon l’invention. Toutefois, le phosphore apporté
par ces additifs peut agir comme poison des systèmes catalytiques des automobiles car ces additifs sont générateurs de cendres. On peut minimiser ces effets en substituant partiellement les phosphates d’amines par des additifs n’apportant pas de phosphore, tels que, par exemple, les polysulfures, notamment les oléfines soufrées.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 6 % en masse, préférentiellement de 0,05 à 4 % en masse, plus préférentiellement de 0,1 à 2 % en masse par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, d’additifs anti-usure et d’additifs extrême-pression.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre au moins un additif antioxydant.
L’additif antioxydant permet généralement de retarder la dégradation de la composition lubrifiante en service. Cette dégradation peut notamment se traduire par la formation de dépôts, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la composition lubrifiante.
Les additifs antioxydants agissent notamment comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d’hydropéroxydes. Parmi les additifs antioxydants couramment employés, on peut citer les additifs antioxydants de type phénolique, les additifs antioxydants de type aminé, les additifs antioxydants phosphosoufrés. Certains de ces additifs antioxydants, par exemple les additifs antioxydants phosphosoufrés, peuvent être générateurs de cendres. Les additifs antioxydants phénoliques peuvent être exempt de cendres ou bien être sous forme de sels métalliques neutres ou basiques. Les additifs antioxydants peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, les esters de phénol stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C12, les N,N'-dialkyle-aryle-diamines et leurs mélanges.
De préférence selon l’invention, les phénols stériquement encombrés sont choisis parmi les composés comprenant un groupement phénol dont au moins un carbone vicinal du carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupement alkyle en Ci- C10, de préférence un groupement alkyle en C1-C6, de préférence un groupement alkyle en C4, de préférence par le groupement ter-butyle.
Les composés aminés sont une autre classe d’additifs antioxydants pouvant être utilisés, éventuellement en combinaison avec les additifs antioxydants phénoliques. Des exemples de composés aminés sont les amines aromatiques, par exemple les amines aromatiques de formule NRaRbRc dans laquelle Ra représente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, Rb représente un groupement aromatique, éventuellement substitué, Rc représente un atome d’hydrogène, un
groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule RdS(0)zRe dans laquelle Rd représente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, Re représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle et z représente 0, 1 ou 2.
Des alkyl phénols sulfurisés ou leurs sels de métaux alcalins et alcalino-terreux peuvent également être utilisés comme additifs antioxydants.
Une autre classe d’additifs antioxydants est celle des composés cuivrés, par exemples les thio- ou dithio-phosphates de cuivre, les sels de cuivre et d’acides carboxyliques, les dithiocarbamates, les sulphonates, les phénates, les acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, les sels d’acide ou d’anhydride succiniques peuvent également être utilisés.
La composition lubrifiante selon l’invention peut contenir tous types d’additifs antioxydants connus de l’homme du métier.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante comprend au moins un additif antioxydant exempt de cendres.
De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de 0,1 à 2 % en poids par rapporté la masse totale de la composition, d’au moins un additif antioxydant.
La composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif détergent.
Les additifs détergents permettent généralement de réduire la formation de dépôts à la surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires d’oxydation et de combustion.
Les additifs détergents utilisables dans la composition lubrifiante selon l’invention sont généralement connus de l’homme de métier. Les additifs détergents peuvent être des composés anioniques comprenant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé peut être un cation métallique d’un métal alcalin ou alcalino- terreux.
Les additifs détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux d’acides carboxyliques, les sulfonates, les salicylates, les naphténates, ainsi que les sels de phénates. Les métaux alcalins et alcalino- terreux sont préférentiellement le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum.
Ces sels métalliques comprennent généralement le métal en quantité stoechiométrique ou bien en excès, donc en quantité supérieure à la quantité stoechiométrique. Il s’agit alors d’additifs détergents surbasés ; le métal en excès apportant le caractère surbasé à l’additif
détergent est alors généralement sous la forme d’un sel métallique insoluble dans l’huile, par exemple un carbonate, un hydroxyde, un oxalate, un acétate, un glutamate, préférentiellement un carbonate.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,5 à 8 % ou de 2 à 4 % en poids d’additif détergent par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif abaisseur de point d’écoulement.
En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, les additifs abaisseurs de point d’écoulement améliorent généralement le comportement à froid de la composition lubrifiante selon l’invention.
Comme exemple d’additifs abaisseurs de point d’écoulement, on peut citer les polyméthacrylates d’alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les polyalkylphénols, les polyalkylnaphtalènes, les polystyrènes alkylés.
La présente invention concerne un procédé de lubrification d’un moteur de véhicule hybride rechargeable ou d’un moteur de véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie, comprenant la mise en contact d’au moins une pièce mécanique du moteur avec une composition lubrifiante de grade, selon la classification SAEJ300, OW-8, comprenant au moins une huile de base, au moins un additif modificateur de frottement, de 0,1 à 10% en poids d’au moins un polymère améliorant l’indice de viscosité, la composition lubrifiante présentant une KV40 inférieure à 20 mm2/s, une KV100 inférieure à 5 mm2/s et une volatilité Noack à 250°C est comprise entre 10 et 85%, de préférence entre 25 et 85%, plus préférentiellement entre 60 et 85%.
La composition lubrifiante est de préférence comme définie ci-dessus.
La présente invention concerne également un procédé de réduction de la consommation de carburant d’un véhicule hybride rechargeable ou d’un véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie comprenant la mise en contact d’au moins une pièce mécanique du moteur avec une composition lubrifiante de grade, selon la classification SAEJ300, OW-8, comprenant au moins une huile de base, au moins un additif modificateur de frottement, de 0,1 à 10% en poids d’au moins un polymère améliorant l’indice de viscosité, la composition lubrifiante présentant une KV40 inférieure ou égale à
20 mm2/s, une KV100 inférieure à 5 mm2/s et une volatilité Noack à 250°C comprise entre 10 et 85%, de préférence entre 25 et 85%, plus préférentiellement entre 60 et 85%.
La composition est de préférence telle que décrite ci-dessus La présente invention va maintenant être décrite à l’aide des exemples qui suivent ne comprenant aucun caractère limitatif.
[Fig 1] La figure 1 montre l’évolution du régime moteur (axe à droite en tr/min) et de la température du lubrifiant (axe à gauche en °C) pendant un essai WLTC.
Exemple 1 : Compositions selon l’invention et compositions comparatives
Les compositions lubrifiantes ci-dessous (CC : composition comparative et CL : composition selon l’invention) ont été préparées.
[Tableau 2]
Exemple 2 : Gain en consommation cvcle WLTC
Les compositions de l’exemple 1 ont subi une simulation pour application hybride du test WLTC (ou WLTP) (procédure mondiale harmonisée de tests pour les véhicules légers) afin de déterminer le gain en consommation de carburant.
A ce titre, des essais de friction (PMF = Pression Moyenne de Frottement) des différentes compositions de lubrifiants décrites à l’exemple 1 ont été réalisés sur banc d’essai comprenant un moteur entraîné Nissan X-Trail MR20, dont la puissance est de 108 kW à 5600 tr/min, entraîné par un générateur électrique permettant d'imposer une vitesse de rotation comprise entre 550 et 2800 tr/min tandis qu'un capteur de couple permet de mesurer le couple de friction généré par le mouvement des pièces dans le moteur. Le couple de frottement induit par la composition lubrifiante à tester est comparé, pour chaque régime du moteur et pour chaque couple moyen à chaque température, à celui induit par la composition lubrifiante de référence (SAE 0W16) qui a été évaluée avant et après chacune des compositions lubrifiantes à tester.
Plus la valeur du gain en frottement est élevée, plus la composition lubrifiante permet de réduire les frottements se produisant dans le moteur.
Les conditions de cet essai sont les suivantes.
Les essais sont effectués selon la séquence suivante :
- rinçage du moteur avec un additif détergent pour huile lubrifiante comprenant un rinçage, suivi de deux rinçages avec une composition lubrifiante de référence de grade OW-12 comprenant 81,7 % en masse d’huile de base, 17,8 % en masse d’additifs usuels (4,4% additif améliorant l’indice de viscosité, 0,5% additif oxydant, 0,20% additif permettant d’abaisser le point d’écoulement et 12,7% d’un paquet d’additifs), et 0,05% en masse de molybdène dithiocarbarmate (MoDTC), par rapport à la masse totale de l’huile de base ;
- mesure du couple de frottement aux deux températures différentes indiquées ci-dessous sur le moteur utilisant la composition lubrifiante de référence ;
- rinçage du moteur avec un additif détergent pour huile lubrifiante comprenant un rinçage, suivi de deux rinçages avec une composition lubrifiante à évaluer ;
- mesure du couple de frottement aux deux températures différentes sur le moteur en utilisant la composition lubrifiante à évaluer ;
- rinçage du moteur avec un additif détergent pour huile lubrifiante comprenant un rinçage, suivi de deux rinçages avec la composition lubrifiante de référence ; et
- mesure du couple de frottement aux deux températures différentes indiquées ci-dessous sur le moteur utilisant la composition lubrifiante de référence.
Les plages de vitesse, la variation de vitesse ainsi que la température ont été choisies en accord avec Nissan, pour être représentatives du cycle WLTC.
Les instructions mises en œuvre sont :
- Température de l'eau à la sortie du moteur : 30°C/50°C/80°C +/- 0,5°C
- Rampe de température du pétrole : 50°C/80°C +/- 0,5°C Les résultats sont donnés dans le tableau 3 suivant et présentent le gain en friction exprimés en % (par rapport à l’huile Nissan Strong Save X OW-16, qui sert d’huile de référence et de point de comparaison pour cette partie de l’essai) en fonction du régime moteur et de la température pour les compositions de G exemple! [Tableau 3]
En parallèle, un essai WLTC sur véhicule disposant d’un moteur identique à celui mentionné à l’étape précédente a également été réalisé pour mesurer tangiblement la consommation de carburant et la température d’huile tout au long dudit cycle. Ce test de roulage a été réalisé pour un seul lubrifiant de référence, le même que celui utilisé pour établir la référence lors des essais PMF décrits ci-dessus, l’huile Nissan Strong Save X 0W16 selon le graphique de la figure 1.
Ainsi, des températures d'huile et des niveaux de consommation de carburant sont donc mesurées pour le cycle WLTC sur moteur Nissan X-Trail MR20. Différents niveaux de puissance d'assistance électrique ont été considérés de 1kW à 35kW (représentatifs de plusieurs types d’hybridation).
A ce titre des puissances de 1 ou 2 kW sont représentatives des assistances électriques des types d’hybridation légères (Micro-Hybrid et Mild-Hybrid respectivement).
Une puissance de 5 kW est représentative des assistances électriques d’un véhicule hybride rechargeable (Full-Hybdrid).
Enfin des puissances de 18 ou 33 kW sont représentatives des assistances électriques des types d’hybridation les plus avancés (Range Extender (hybride prolongateur d’autonomie) et Plug-In Hybrid (Hybride rechargeable) respectivement). Par la suite, une simulation de la température de l'huile et de la consommation de carburant a été créée pour les différents types de véhicules hybrides concernés, en fonction des types d’hybridation décrits supra et en considérant que le moteur thermique est arrêté lorsque la demande de puissance est inférieure au niveau de puissance électrique disponible). Ces simulations sont réalisées pour les compositions lubrifiantes telles que décrites à l’exemple 1 et dont on possède déjà des résultats en termes de coefficient de friction.
Enfin, la température d'huile simulée est alors projetée (en interpolation linéaire des résultats de friction) et l'avantage ou la pénalité obtenue (résultats des coefficients de
friction obtenus) est appliqué à la consommation de carburant. La consommation de carburant n'est comptabilisée que lorsque le moteur est en marche.
Chaque trace de température d'huile simulée est transposée en interpolation linéaire des résultats FTT FE [= f (T ° C) & régime moteur (tr / min)] et le ratio avantage / pénalité est appliqué au point correspondant de consommation de carburant. Ensuite, la trace de consommation de carburant est intégrée pour avoir des performances de type Fuel Economy globales qui peuvent être comparées et comparables. Les résultats suivants sont obtenus et montrent le gain en consommation par la lubrification du moteur avec les compositions de l’exemple 1.
[Tableau 4]
Les résultats du tableau 4 montrent que les compositions selon l’invention permettent un gain de consommation important pour les systèmes hybrides rechargeables (plug-in hybrid) et hybrides comprenant un prolongateur d’autonomie (range extender). Au contraire ces mêmes compositions selon l’invention ne permettent pas un gain conséquent sur les autres types de motorisation hybride. Ces résultats montrent que les compositions selon l’invention sont spécifiquement efficaces pour les motorisations hybride rechargeable et pour les motorisations hybride comprenant un prolongateur d’autonomie.
Par ailleurs, la température moyenne du lubrifiant a été extrapolée est supérieure à 70°C pour un moteur de véhicule non hybride, supérieure à 60°C pour un véhicule micro hybride, supérieure à 55°C pour un véhicule mild-hybride, supérieure à 50°C pour un véhicule full-hybride, et est inférieure à 40°C pour les véhicules hybrides comprenant un prolongateur d’autonomie et véhicule hybride rechargeable.
Claims
1. Utilisation d’une composition lubrifiante de grade, selon la classification SAEJ300, OW-8, comprenant au moins une huile de base, au moins un additif modificateur de frottement et de 0,1 à 10% en poids d’au moins un polymère améliorant l’indice de viscosité, ladite composition lubrifiante présentant une viscosité cinématique mesurée à 40°C, selon la norme ASTM D445, inférieure ou égale à 20 mm2/s, une viscosité cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, inférieure à 5 mm2/s et une volatilité Noack mesurée à 250°C, selon la norme CEC-L-40-A-93, comprise entre 10 et 85%, de préférence entre 25 et 85%, plus préférentiellement entre 60 et 85%, pour la lubrification d’un moteur de véhicule hybride rechargeable ou d’un moteur de véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie.
2. Utilisation selon la revendication 1 dans laquelle l’huile de base présente une viscosité cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, comprise entre 1 et 4 mm2/s, de préférence entre 2 et 3,5 mm2/s.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle la composition lubrifiante comprend entre 0,5 et 4,0 % en poids de dispersant, de préférence entre 1 et 2,5% en poids de dispersant, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans laquelle la viscosité cinématique mesurée à 40°C, selon la norme ASTM D445, est comprise entre 10 et 20 mm2/s, de préférence entre 11 et 15 mm2/s.
5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans laquelle la viscosité cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, de la composition de l’invention est comprise entre 1 et 5 mm2/s, de préférence entre 2,5 et 5 mm2/s.
6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans laquelle la composition lubrifiante comprend de 50 à 95% en poids d’huile de base, de préférence de 70 à 90% en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la composition lubrifiante comprend de 0,01 à 10 % en masse ou de 0,01 à 5 % en masse, préférentiellement de 0,01 à 2%, de préférence de 0,1 à 1 ,5 % en masse ou de 0,1 à 2 %
en masse par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, d’additif modificateur de frottement.
8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle l’additif modificateur de frottement est à base de molybdène.
9. Procédé de lubrification d’un moteur de véhicule hybride rechargeable ou d’un moteur de véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie, comprenant la mise en contact d’au moins une pièce mécanique du moteur avec une composition lubrifiante de grade, selon la classification SAEJ300, OW-8, comprenant au moins une huile de base, au moins un additif modificateur de frottement, de 0,1 à 10% en poids d’au moins un polymère améliorant l’indice de viscosité, la composition lubrifiante présentant une viscosité cinématique mesurée à 40°C, selon la norme ASTM D445, inférieure à 15, une viscosité cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, inférieure à 5 et une volatilité Noack mesurée à 250°C, selon la norme CEC-L-40-A-93, comprise entre 10 et 85%, de préférence entre 25 et 85%, plus préférentiellement entre 60 et 85%.
10. Procédé de réduction de la consommation de carburant d’un véhicule hybride rechargeable ou d’un véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie comprenant la mise en contact d’au moins une pièce mécanique du moteur avec une composition lubrifiante de grade, selon la classification SAEJ300, OW-8, comprenant au moins une huile de base, au moins un additif modificateur de frottement, de 0,1 à 10% en poids d’au moins un polymère améliorant l’indice de viscosité, la composition lubrifiante présentant un une viscosité cinématique mesurée à 40°C, selon la norme ASTM D445, inférieure à 15, une viscosité cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, inférieure à 5 et une volatilité Noack mesurée à 250°C, selon la norme CEC-L-40-A-93, comprise entre 10 et 85%, de préférence entre 25 et 85%, plus préférentiellement entre 60 et 85%.
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