FR2990214A1 - Lubrifiant moteur pour vehicules a motorisation hybride ou micro-hybride - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne l'utilisation d'au moins au moins un polyalkylène glycol, en particulier d'au moins polyalkylène glycol obtenu par copolymérisation d'oxydes d'éthylène et d'oxydes de propylène ou d'au moins un polyalkylène glycol obtenu par homopolymérisation d'oxydes de propylène dans une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base pour la lubrification des moteurs à combustion interne thermique des véhicules à motorisation hybride et/ou microhybride. L'utilisation de ce type de polyalkylène glycol permet de diminuer l'usure des coussinets de bielle du moteur à combustion interne thermique.

Description

Lubrifiant moteur pour véhicules à motorisation hybride ou micro-hybride Domaine technique La présente invention concerne la lubrification de moteurs de véhicules à motorisation hybride et de véhicules à motorisation micro-hybride, en particulier de véhicules à motorisation micro-hybride équipés du système «Stop-and-Start». Arrière plan technique Les préoccupations environnementales et la recherche d'économies sur les ressources en énergies fossiles ont conduit au développement de véhicules à moteurs électriques.

Toutefois, ces derniers sont limités en puissance, en autonomie, et nécessitent un très long temps de rechargement des batteries. Les systèmes de motorisation hybride remédient à ces inconvénients en mettant en oeuvre un moteur électrique et un moteur à combustion interne thermique classique, en série, en parallèle ou en combiné.

Dans un véhicule hybride, le démarrage est assuré par le moteur électrique. Jusqu'à une vitesse de l'ordre de 50 km/h, c'est le moteur électrique qui assure la traction du véhicule. Dès lors qu'une vitesse plus élevée est atteinte ou qu'une accélération forte est demandée, le moteur à combustion interne thermique prend le relais. Lorsque la vitesse diminue ou lors des arrêts du véhicule, le moteur à combustion interne thermique s'arrête et le moteur électrique prend le relais. Ainsi le moteur à combustion interne thermique des véhicules hybrides subit un nombre importants d'arrêts et de redémarrages comparativement à un moteur à combustion interne thermique de véhicules conventionnels. Par ailleurs, certains véhicules sont équipés du système «Stop-and-Start» aussi appelé dispositif d'arrêts et de redémarrages automatiques. Ces véhicules sont généralement considérés comme des véhicules « micro-hybrides ». En effet ces véhicules sont équipés d'un moteur à combustion interne thermique et d'un alterno-démarreur ou d'un démarreur renforcé qui assurent l'arrêt et le redémarrage du moteur à combustion interne thermique lorsque le véhicule s'immobilise. Les moteurs à combustion interne thermique des véhicules microhybrides équipés du système « stop-and-start », comme les moteurs à combustion interne thermique des véhicules hybrides, subissent donc un nombre importants d'arrêts et de redémarrages comparativement à un moteur à combustion interne thermique de véhicules conventionnels. Ainsi, le moteur à combustion interne thermique des véhicules hybrides ou des véhicules micro-hybrides subit, au cours de sa durée de vie, un nombre d'arrêts et de démarrages beaucoup plus importants que celui d'un véhicule classique. Ceci engendre potentiellement, pour les moteurs à combustion interne thermique des véhicules hybrides et micro-hybrides, des problèmes d'usure spécifiques, en particulier sur le long terme. Ces problèmes d'usure spécifiques sont notamment visibles au niveau des coussinets des têtes de bielles. Il existe donc un besoin pour le développement de compositions lubrifiantes permettant un fonctionnement fiable des moteurs à combustion interne thermique des véhicules hybrides et micro-hybrides équipés du système Stop-and-Start, et en particulier susceptibles de réduire l'usure, en particulier l'usure des coussinets, en particulier l'usure des coussinets des têtes de bielle, dans les moteurs à combustion interne thermique desdits véhicules. De façon surprenante, la demanderesse a constaté que l'utilisation, dans les moteurs à combustion interne thermique des véhicules à motorisations hybrides et micro-hybrides équipés du système Stop-and-Start, de polyalkylène glycols, en particulier de polyalkylène glycols obtenus par copolymérisation d'oxydes d'éthylène et d'oxydes de propylène ou de polyalkylène glycols obtenus par homopolymérisation d'oxydes de propylène dans des compositions lubrifiantes permet de diminuer considérablement l'usure des coussinets présents dans lesdits moteurs. Cette utilisation permet avantageusement d'augmenter la durée de vie du moteur, et notamment d'augmenter l'intervalle de temps entre les changements de pièces du moteur. Brève description L'invention a pour objet l'utilisation d'une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base et au moins un polyalkylène glycol obtenu par copolymérisation d'oxydes d'éthylène et d'oxydes de propylène ou obtenu par homopolymérisation d'oxydes de propylène, pour la lubrification de surfaces métalliques, de surfaces polymériques et/ou de surfaces de carbone amorphe, des moteurs à combustion interne thermique des véhicules à motorisation hybride et/ou microhybride. De préférence, les véhicules à motorisation micro-hybride sont équipés d'un alternodémarreur ou d'un démarreur renforcé.

De préférence, l'utilisation permet de réduire l'usure du moteur à combustion interne thermique, en particulier l'usure des coussinets du moteur à combustion interne thermique, en particulier l'usure des coussinets de bielle du moteur à combustion interne thermique. De préférence, l'utilisation permet d'augmenter la durée de vie du moteur à combustion interne thermique, en particulier la durée de vie des coussinets du moteur à combustion interne thermique, en particulier la durée de vie des coussinets de bielle du moteur à combustion interne thermique. De préférence, l'utilisation permet d'augmenter l'intervalle de temps entre les changements de pièces du moteur à combustion interne thermique, en particulier l'intervalle de temps entre les changements des coussinets du moteur à combustion interne thermique, en particulier l'intervalle de temps entre les changements des coussinets de bielle du moteur à combustion interne thermique.

De préférence, la composition lubrifiante comprend de 0,1 à 20% en masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, de polyalkylène glycol, de préférence de 0,2 à 15%, plus préférentiellement de 0,5 à 10%, encore plus préférentiellement de 1 à 5%, encore plus préférentiellement de 2 à 4%.

Selon un premier mode de réalisation, le polyalkylène glycol est issu de l'homopolymérisation d'oxydes de propylène. Selon un second mode de réalisation, le polyalkylène glycol est issu de la copolymérisation d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène et comprend au moins 60% en masse d'oxyde de propylène, par rapport à la masse totale de polyalkylène glycol.

Selon un premier mode de réalisation, la surface métallique est un alliage. De préférence, l'alliage est de l'acier. De préférence, l'alliage comprend comme élément de base de l'étain (Sn), du plomb (Pb), du cuivre (Cu), de l'aluminium (AI), du cadmium (Cd), de l'argent (Ag) ou du zinc (Zn). De préférence, l'alliage comprend du plomb (Pb) et du cuivre (Cu).

Selon un second mode de réalisation, la surface polymérique comprend du polytétrafluoroéthylène. De préférence, la viscosité cinématique à 100°C de la composition lubrifiante, mesurée selon la norme ASTM D445, est comprise entre 5,6 et 12,5 cSt. Description détaillée La présente invention concerne le domaine de la lubrification des moteurs à combustion interne thermique des véhicules à motorisation hybride ou micro-hybride. On entend ici par véhicules à motorisation hybride, les véhicules faisant appel à deux stockages d'énergie distincts capables de mouvoir lesdits véhicules. En particulier, les véhicules hybrides associent un moteur à combustion interne thermique et un moteur électrique, ledit moteur électrique participant à la traction du véhicule. Le principe de fonctionnement des véhicules hybrides est le suivant: lors des phases stationnaires (où le véhicule est immobile), les deux moteurs sont à l'arrêt, au démarrage, c'est le moteur électrique qui assure la mise en mouvement de la voiture, jusqu'à des vitesses plus élevées (25 ou 30 km/h), lorsque des vitesses plus élevées sont atteintes, le moteur à combustion interne thermique prend le relais, en cas de grande accélération, on observe la mise en marche des deux moteurs à la fois, qui permet d'avoir des accélérations équivalentes au moteur de même puissance, voire supérieures, optionnellement, en phase de décélération et de freinage, l'énergie cinétique est utilisée pour recharger les batteries. Ainsi, dans les véhicules hybrides, le moteur à combustion interne thermique subit, au cours de sa durée de vie, un nombre d'arrêts et de démarrages beaucoup plus importants que dans un véhicule classique (phénomène de «Stop-and-Start»). On entend ici par véhicule à motorisation micro-hybride, des véhicules comprenant un moteur à combustion interne thermique, mais pas de moteur électrique comme les véhicules hybrides, le caractère « hybride » étant apporté par la présence du système Stop and Start apporté par un alterno-démarreur ou un démarreur renforcé qui assurent l'arrêt et le redémarrage du moteur thermique lorsque le véhicule s'immobilise puis redémarre. La présente invention concerne plus préférentiellement la lubrification des moteurs à combustion interne thermique des véhicules équipés de système hybrides ou micro-hybrides circulant en milieu urbain, où le phénomène Stop-and-Start et l'usure résultante sont accrus. L'usure engendrée par ces arrêts et redémarrages fréquents est visible au niveau des différentes pièces en contact avec le lubrifiant : piston, segment, axe de piston, bossage d'axe de piston, pied de bielle, tête de bielle, coussinets de bielle, maneton, tourillon, palier de ligne d'arbre, coussinets de ligne d'arbre ou coussinets de tourillon ou coussinets de vilebrequin, axe de chaine, denture de pompe à huile, engrenage, arbre à came, palier d'arbre à came, poussoirs de distribution, rouleau de linguet, butée hydraulique pour rattrapage de jeu, axe de turbocompresseur, palier de turbocompresseur. Dans un moteur automobile, il existe une partie fixe comprenant le bloc-moteur, la culasse, le joint de culasse, la chemise et diverses pièces assurant l'assemblage et l'étanchéité de ces différentes pièces. Il existe aussi une partie mobile comprenant le vilebrequin, la bielle et ses coussinets, le piston et ses segments.

Le rôle de la bielle est de transmettre au vilebrequin les efforts reçus par le piston, en transformant un mouvement rectiligne alternatif en un mouvement circulaire dans un seul sens. Une bielle comporte deux alésages circulaires, l'un de petit diamètre, appelé pied de bielle, et l'autre de grand diamètre appelé tête de bielle. Entre ces deux alésages, se trouve le corps de la bielle qui relie le pied de bielle et la tête de bielle.

Le pied de bielle est engagé autour de l'axe du piston, la friction entre le pied de bielle et l'axe du piston est réduite par l'interposition entre les deux pièces mobiles d'une bague circulaire recouverte ou constituée de métal anti-friction (bronze, par exemple), ou de roulements (à aiguilles le plus souvent). La tête de bielle, elle, enserre le maneton du vilebrequin. La friction entre l'ensemble tête de bielle et maneton est réduite par l'existence d'un film d'huile et l'interposition entre la tête de bielle et le maneton, de coussinets. On parle dans ce cas de coussinets de tête de bielle.

Le vilebrequin est une pièce en rotation. Son positionnement et son maintien sont réalisés par un certain nombre de paliers, dits tourillons. On a donc une pièce fixe, le palier de vilebrequin, qui enserre une partie mobile, le tourillon de vilebrequin. Une lubrification entre ces deux pièces est impérative et des coussinets sont mis en place afin de permettre de résister aux efforts appliqués sur ces paliers. On parle dans ce cas de coussinets de tourillon (ou coussinets de ligne d'arbre ou coussinets de vilebrequin). Le rôle du coussinet dans le cas d'une tête de bielle ou d'un tourillon, est de permettre une bonne rotation de l'arbre du vilebrequin. Les coussinets sont des coquilles minces ayant la forme d'un demi-cylindre. Ce sont des pièces qui sont extrêmement sensibles aux conditions de lubrification. S'il y a un contact entre le coussinet et l'arbre tournant, maneton ou tourillon, l'énergie dégagée entraîne de manière systématique une usure importante ou une casse du moteur. L'usure générée peut en outre jouer le rôle d'amplificateur du phénomène et de la gravité du contact. Dans le cadre d'arrêts et de redémarrage fréquents, comme c'est le cas pour les véhicules à motorisation hybride ou micro-hybride, les coussinets sont soumis à des ruptures et réamorçages fréquents du film d'huile. Ainsi à chaque arrêt/redémarrage a lieu un contact entre les interfaces métalliques et c'est la fréquence d'occurrence de ces contacts qui est problématique pour les coussinets. Les coussinets sont soumis à plusieurs types d'usure dans les moteurs. Les différents types d'usure rencontrés dans les moteurs sont : l'usure adhésive ou l'usure par contact métal- métal, l'usure abrasive, l'usure corrosive, l'usure par fatigue, ou les formes complexes d'usure (corrosion de contact, érosion par cavitation, usures d'origine électrique). Les coussinets sont soumis en particulier à l'usure adhésive, l'invention est plus particulièrement utile pour améliorer ce type d'usure mais l'invention peut néanmoins s'appliquer aux autres types d'usure citées ci dessus. Les surfaces qui sont sensibles à l'usure, en particulier la surface des coussinets, sont des surfaces de type métallique, ou des surfaces de type métalliques revêtues d'une autre couche qui peut être, soit un polymère, soit une couche de carbone amorphe. L'usure se produit à l'interface entre lesdites surfaces qui entrent en contact lorsque le film d'huile devient insuffisant. La surface de type métallique peut être une surface constituée d'un métal pur tel que l'étain (Sn) ou le plomb (Pb). La plupart du temps, la surface de type métallique est un alliage de type métallique, à base d'un métal et d'au moins un autre élément métallique ou non. Un alliage fréquemment utilisé est l'acier, alliage de fer (Fe) et de carbone (C). Les coussinets utilisés dans l'industrie automobile, sont la plupart du temps des coussinets dont le support est en acier, support revêtu ou non d'un autre alliage métallique.

Les autres alliages métalliques constituant les surfaces métalliques selon l'invention, sont des alliages comprenant comme élément de base de l'étain (Sn), du plomb (Pb), du cuivre (Cu) ou de l'aluminium (AI). Le cadmium (Cd), l'argent (Ag) ou le zinc (Zn) peuvent aussi être des éléments de base des alliages métalliques constituant les surfaces métalliques selon l'invention.

A ces éléments de base vont s'ajouter d'autres éléments choisis parmi l'antimoine (Sb), l'arsenic (As), le chrome (Cr), l'indium (In), le magnésium (Mg), le nickel (Ni), le platine (Pt) ou le silicium (Si). Des alliages préférés sont basés sur les combinaisons suivantes Al/Sn, Al/Sn/Cu, Cu/Sn, Cu/Al, Sn/Sb/Cu, Pb/Sb/Sn, Cu/Pb, PB/Sn/Cu, Al/Pb/Si, Pb/Sn, Pb/ln, Al/Si, Al/Pb. Les combinaisons préférées sont les combinaisons Sn/Cu, Sn/Al, Pb/Cu ou Pb/Al. Les alliages à base de cuivre et de plomb sont des alliages préférés, ils sont aussi appelés alliages en cupro-plomb ou métal blanc. Selon un autre mode de réalisation, les surfaces concernées par l'usure sont des surfaces de type polymérique. La plupart du temps, les coussinets sont en acier et comprennent en plus cette surface polymérique. Les polymères utilisables, sont soit des thermoplastiques tels que les polyamides, les polyéthylènes, les fluoropolymères tels que les tétrafluoroéthylènes, en particulier les polytétrafluoroéthylènes (PTFE), soit des thermodurcissables tels que les polyimides, les phénoplastes (ou résines phénol-formaldéhydes PF). Selon un autre mode de réalisation, les surfaces concernées par l'usure sont des surfaces de type carbone amorphe. La plupart du temps, les coussinets sont en acier et comprennent en plus cette surface de type carbone amorphe. Les surfaces de type carbone amorphe sont aussi appelées DLC, ou Diamond Like Carbon ou Diamond Like Coating, dont les carbones sont d'hybridations sp2et sp3. Polyalkylène glycols Les compositions lubrifiantes utilisées dans l'invention comprennent au moins un polyalkylène glycol (PAG). Ce polyalkylène glycol est soit obtenu par copolymérisation d'oxydes d'éthylène et d'oxydes de propylène, soit obtenu par homopolymérisation d'oxydes de propylène. Lorsqu'il s'agit d'un polyalkylène glycol obtenu par homopolymérisation uniquement de motifs oxydes de propylène, on appelle ce polyalkylène glycol, un polypropylène glycol.

Les polyalkylène glycols des compositions selon l'invention sont des polymères ou copolymères (statistiques ou blocs) d'oxydes d'éthylène et d'oxydes de propylène, qui peuvent être préparés selon les méthodes connues décrites dans la demande WO 2009/134716, page 2 ligne 26 à page 4 ligne 12, par exemple par attaque d'un initiateur alcool sur la liaison époxy d'un oxyde d'éthylène ou de propylène et propagation de la réaction.

Les polyalkylène glycols utilisables selon l'invention sont disponibles commercialement sous le nom SYNALOXTM.

De manière préférée, le PAG est un homopolymère d'oxydes de propylène. Lorsque le polyalkylène glycol est un copolymère d'oxydes d'éthylène et d'oxydes de propylène, ledit polyalkylène glycol comprend au moins 60% en masse de motifs issus d'oxydes de propylène, par rapport à la masse totale de polyalkylène glycol, préférentiellement au moins 70%, encore plus préférentiellement au moins 80%, encore plus préférentiellement au moins 90%. En effet, les polyalkylène glycols (PAG) obtenus en majorité à partir d'oxydes d'éthylène ne présentent pas un caractère lipophile suffisant pour être employés dans des formules d'huile moteur. En particulier, ils ne peuvent être utilisés en combinaison avec d'autres huiles de base minérale, synthétique ou naturelle. Préférentiellement, l'indice de viscosité VI (mesuré selon la norme ASTM D2270) des PAG selon l'invention est supérieur ou égal à 30, préférentiellement supérieur ou égal à 65, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 150, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 300.

Préférentiellement, la viscosité à 40°C (KV40) mesurée selon la norme ASTM D445 est comprise entre 20 et 800 cSt, de préférence entre 30 et 400 cSt, plus préférentiellement entre 140 et 350 cSt. Préférentiellement, la viscosité à 100°C (KV100) mesurée selon la norme ASTM D445 est comprise entre 5 et 150 cSt, de préférence entre 10 et 100 cSt, plus préférentiellement entre 20 et 60 cSt. Préférentiellement, la masse moléculaire moyenne en poids M,, mesurée selon la norme ASTM D4274 est comprise entre 200 et 6000 g/mol, de préférence entre 400 et 4000 g/mol, plus préférentiellement entre 1100 et 2600 g/mol. Composition lubrifiante Les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent comprendre entre 0,1 et 20% en masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, de polyalkylène glycol, de préférence entre 0,2 et 15%, plus préférentiellement entre 0,5 et 10%, encore plus préférentiellement entre 1 et 5%, encore plus préférentiellement entre 2 et 4%. De façon surprenante, la demanderesse a mis en évidence que l'emploi de ces polyalkylène glycols, dans une composition lubrifiante, notamment dans une composition pour moteur, permet de réduire considérablement l'usure des coussinets de bielle des moteurs de véhicules hybrides ou micro-hybrides équipés du système Stop-and-Start, sans modifier la consommation de carburant ou avantageusement en réduisant la consommation de carburant. Huiles de base Les compositions lubrifiantes utilisées selon la présente invention comprennent une ou plusieurs huiles de base, représentant généralement de 50% à 90% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 60% à 85%, plus préférentiellement de 65 à 80%, encore plus préférentiellement de 70 à 75%. La ou les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon la présente invention peuvent être des huiles d'origine minérale ou synthétique des groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) telle que résumée ci-dessous, seules ou en mélange. Teneur en saturés Teneur en soufre Indice de viscosité (VI) Groupe I Huiles minérales < 90 % >0.03 % 80 VI < 120 Groupe Il Huiles 90 % 0.03 % 80 VI < 120 hydrocraquées Groupe III > 90 % 0.03% >120 Huiles hydrocraquées ou hydro-isomérisées Groupe IV (PAO) Polyalphaoléfines Groupe V Esters et autres bases non incluses dans bases groupes I à IV Ces huiles peuvent être des huiles d'origine végétale, animale, ou minérale. Les huiles de base d'origine minérale selon l'invention incluent tous types de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d'opérations de raffinage tels qu'extraction au solvant, désasphaltage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage et hydroisomérisation, hydrofinition. Les huiles de base des compositions selon la présente invention peuvent également être des huiles synthétiques, tels certains esters d'acides carboxyliques et d'alcools, ou des polyalphaoléfines. Les polyalphaoléfines utilisées comme huiles de base, sont par exemple obtenues à partir de monomères ayant de 4 à 32 atomes de carbone (par exemple octène, decène), et une viscosité à 100°C comprise entre 1,5 et 15 cSt (ASTM D 445). Leur masse moléculaire moyenne en poids est typiquement comprise entre 250 et 3000 g/mol (ASTM D5296). Des mélanges d'huiles synthétiques et minérales peuvent également être employés, par exemple lorsqu'on formule des compositions lubrifiantes multigrades permettant d'éviter les problèmes de démarrage à froid. Autres additifs Les compositions lubrifiantes peuvent comprendre, en outre, des polymères améliorants l'indice de viscosité (VI), tels que par exemple les esters polymères, les Oléfines Copolymères (OCP), les homopolymères ou copolymères du styrène, du butadiène ou de l'isoprène, les polyméthacrylates (PMA). Les compositions lubrifiantes selon la présente invention peuvent contenir de l'ordre de 0 à 20 %, ou encore de 5 à 15 %, ou de 7 à 10 % en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de polymères améliorants l'indice de viscosité, par exemple choisis parmi les esters polymères, les Oléfines Copolymères (OCP), les homopolymères ou copolymères du styrène, du butadiène ou de l'isoprène, les polyméthacrylates (PMA). Les compositions lubrifiantes selon l'invention ont préférentiellement une valeur d'indice de viscosité ou VI, mesuré selon ASTM D2270 supérieur à 130, préférentiellement supérieur à 140, préférentiellement supérieur à 150. Préférentiellement, les compositions lubrifiantes selon l'invention ont une viscosité cinématique (KV100) à 100°C selon la norme ASTM D445, comprise entre 3,8 cSt et 26,1 cSt, de préférence entre 5,6 et 12,5 cSt, ce qui correspond d'après la classification SAE J 300 à des grades 20 (5,6 à 9,3 cSt) ou 30 (9,3 à 12,5 cSt) à chaud.

Préférentiellement, les compositions lubrifiantes selon l'invention sont notamment des compositions lubrifiantes pour moteur multigrades de grade OW ou 5W à froid, et 20 ou 30 à chaud selon la classification SAE J 300. Les compositions lubrifiantes pour moteurs utilisées selon l'invention peuvent en outre contenir tous type d'additifs adaptés à une utilisation comme huile moteur.

Ces additifs peuvent être introduits isolément et/ou inclus dans des paquets d'additifs utilisés dans les formulations des lubrifiants commerciaux, de niveaux de performance tels que définis par l'ACEA (Association des constructeurs Européens d'Automobiles) et/ou l'API (American Petroleum Institute). Ces paquets d'additifs (ou compositions additives) sont des concentrés comportant environ 30% en poids d'huile de base de dilution.

Ainsi, les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent contenir notamment et non limitativement des additifs anti-usure et extrême-pression, des antioxydants, des détergents surbasés ou non, des améliorants de point d'écoulement, des dispersants, des anti-mousse, des épaississants... Les additifs anti-usure et extrême-pression protègent les surfaces en frottement par formation d'un film protecteur adsorbé sur ces surfaces. L'additif le plus couramment utilisé est le dithiophosphate de zinc ou ZnDTP. On trouve également dans cette catégorie divers composés phosphorés, soufrés, azotés, chlorés et borés. Il existe une grande variété d'additifs anti-usure, mais la catégorie la plus utilisée dans les compositions lubrifiantes utilisées comme huiles moteur est celle des additifs phosphosoufrés 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(5)(0R9)(0R10))2, ou R9 et R10 sont des groupements alkyl, linéaires ou ramifiés, saturés ou insaturés, comportant préférentiellement de 1 à 18 atomes de carbone. Le Zn DTP est typiquement présent à des teneurs de l'ordre de 0,1 à 2% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.

Les phosphates d'amines, les polysulfures, notamment oléfines soufrées, sont également des additifs anti-usure couramment employés. Les additifs anti-usure et extrême-pression sont généralement présents dans les compositions lubrifiantes pour moteur à des teneurs comprises entre 0,5 et 6% en masse, préférentiellement comprises entre 0,7 et 2%, préférentiellement entre 1 et 1,5%, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante. Les antioxydants retardent la dégradation des huiles en service, dégradation qui peut se traduire par la formation de dépôts, la présence de boues, ou une augmentation de la viscosité de la composition lubrifiante. Ils agissent comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d'hydropéroxydes. Parmi les antioxydants couramment employés, on trouve les antioxydants de type phénolique et/ou aminés. Les antioxydants phénoliques peuvent être sans cendre, ou bien être sous forme de sels métalliques neutres ou basiques. Typiquement, ce sont des composés contenant un groupement hydroxyle stériquement encombré, par exemple lorsque deux groupements hydroxyles sont en position ortho ou para l'un de l'autre, ou que le phénol est substitué par un groupe alkyl comportant au moins 6 atomes de carbone. Les composés aminés sont une autre classe d'antioxydants pouvant être utilisés, seuls ou éventuellement en combinaison avec les composés phénoliques. Des exemples typiques sont les amines aromatiques, de formule R11R12R13N, où Rn est un groupement aliphatique, ou un groupement aromatique éventuellement substitué, R12 est un groupement aromatique éventuellement substitué, R13 est l'hydrogène, ou un groupement alkyl ou aryl, ou un groupement de formule R14S(0)xR15, où R14 et R19 sont des groupes alkylène, alkenylène, ou aralkylène, et x est un nombre entier égal à 0, 1 ou 2. Des alkyl phénols sulphurisés ou leurs sels de métaux alcalins et alcalino-terreux sont également utilisés comme anti-oxydants.

Une autre classe d'antioxydants est celle des composés cuivrés solubles dans l'huile, par exemples les thio- ou dithiophosphates de cuivre, les sels de cuivre et d'acides carboxyliques, les dithiocarbamates, sulphonates, phénates, acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, d'acide ou d'anhydride succiniques sont utilisés. Ces composés, seuls ou en mélange, sont typiquement présents dans les compositions lubrifiantes pour moteur dans des quantités comprises entre 0,1 et 5% en masse, préférentiellement entre 0,3 et 2%, encore plus préférentiellement entre 0,5 et 1,5%, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante. Les détergents réduisent la formation de dépôts à la surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires d'oxydation et de combustion, et permettent la neutralisation de certaines impuretés acides provenant de la combustion et se retrouvant dans la composition lubrifiante. Les détergents communément utilisés dans la formulation de compositions lubrifiantes sont typiquement des composés anioniques comportant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé est typiquement un cation métallique d'un métal alcalin ou alcalino-terreux. Les détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux d'acides carboxyliques, sulfonates, salicylates, naphténates, ainsi que les sels de phénates, préférentiellement de calcium, magnésium, sodium ou baryum. Ces sels métalliques peuvent contenir le métal en quantité approximativement stoechiométrique ou bien en excès (en quantité supérieure à la quantité stoechiométrique). Dans ce dernier cas, on a affaire à des détergents dits surbasés. Le métal en excès apportant le caractère surbasé au détergent se présente sous la forme de sels métalliques insolubles dans l'huile, par exemple carbonate, hydroxyde, oxalate, acétate, glutamate, préférentiellement carbonate, préférentiellement de calcium, magnésium, sodium ou baryum. Les compositions lubrifiantes selon la présente invention peuvent contenir tous types de détergents connus de l'homme du métier, neutres ou bien surbasés. Le caractère plus ou moins surbasé des détergents est caractérisé par le BN (base number), mesuré selon la norme ASTM D2896, et exprimé en mg de KOH par gramme. Les détergents neutres ont un BN compris environ entre 0 et 80 mg KOH/g. Les détergents surbasés ont, eux, des valeurs de BN typiquement de l'ordre de 150 mg KOH/g et plus, voire 250 mg KOH/g ou 450 mg KOH/g ou plus. Le BN de la composition lubrifiante contenant les détergents est mesuré selon la norme ASTM D2896 et exprimé en mg de KOH par gramme de composition lubrifiante. Préférentiellement, les quantités de détergents inclus dans les compositions lubrifiantes selon l'invention sont ajustées de manière à ce que le BN desdites huiles, mesuré selon la norme ASTM D2896, soit compris entre 5 et inférieur ou égal à 20 mg de KOH par gramme de composition lubrifiante, préférentiellement entre 8 et 15 mg de KOH par gramme de composition lubrifiante. Les additifs abaisseurs de point d'écoulement améliorent le comportement à froid des compositions lubrifiantes en ralentissant la formation de cristaux de paraffine. Ce sont par exemple des polyméthacrylates d'alkyle, polyacrylates, polyarylamides, polyalkylphénols, polyalkylnaphtalènes, polystyrène alkylé. Ils sont généralement présents dans les compositions lubrifiantes selon l'invention à des teneurs comprises entre 0,1 et 0,5% en masse, par rapport à la masse de composition lubrifiante. Les dispersants comme par exemples des succinimides, des PIB (polyisobutène) succinimides, des Bases de Mannich. Ils 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. Le taux de dispersant est typiquement compris entre 0,5 et 10% en masse, préférentiellement entre 1 et 5%, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.

Les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent aussi comprendre des modificateurs de frottement, par exemple des modificateurs de frottement inorganiques choisi parmi les composés organomolybdène. Ces composés sont comme leur nom l'indique des composés à base de molybdène, de carbone et d'hydrogène, mais on trouve aussi dans ces composés du soufre et du phosphore, et aussi de l'oxygène et de l'azote.

Les composés organomolybdène utilisés dans les compositions lubrifiantes selon l'invention sont par exemple, les dithiophosphates de molybdène, les dithiocarbamates de molybdène, les dithiophosphinates de molybdène, les xanthates de molybdène, les thioxanthates de molybdène, et divers complexes organique du molybdène tels que les carboxylates de molybdène, les esters de molybdène, les amides de molybdène, pouvant être obtenu par réaction d'oxyde de molybdène ou de molybdates d'ammonium avec des corps gras, des glycérides ou des acides gras, ou des dérivés d'acides gras (esters, amines, amides...). Des composés organomolybdène utilisés dans les compositions lubrifiantes selon la présente invention sont par exemple décrits dans la demande EP2078745, du paragraphe [0036] au paragraphe [062].

Les composés organomolybdène préférés sont les dithiophosphates de molybdène et/ou les dithiocarbamates de molybdène. En particulier, les dithiocarbamates de molybdène se sont avérés très efficaces en combinaison avec les polyalkylène glycols pour réduire l'usure des coussinets. Ces dithiocarbamates de molybdène ont pour formule générale la formule générale (I) suivante dans laquelle R1, R2, R3 OU R4 sont indépendamment l'un de l'autre des groupements alkyles linéaires ou ramifiés, saturés ou insaturés, comprenant de 4 à 18 atomes de carbone, préférentiellement de 8 à 13. 0 0 R1\ /-\ 11/S \ /R3 Mo \ (I) Mo NC ; C-N R2 S S S R4 35 De même pour les dithiophosphates de molybdène. Ces dithiophosphates de molybdène ont pour formule générale la formule générale (II) suivante dans laquelle R6, R6, R7 OU R8 sont indépendamment l'un de l'autre des groupements alkyles linéaires ou ramifiés, saturés ou insaturés, comprenant de 4 à 18 atomes de carbone, préférentiellement de 8 à 13. 0 0 R50 S/ II S I I S 0R7 II \ I P Mo Mo P R80 S S S OR8 Les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent comprendre entre 0,1 et 10% en 10 masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, de composé organomolybdène, de préférence entre 0,5 et 8%, plus préférentiellement entre 1 et 5%, encore plus préférentiellement entre 2 et 4%. Les composés organomolybdène utilisés dans les compositions lubrifiantes selon l'invention comprennent de 1 à 30% en masse de molybdène, par rapport à la masse totale de 15 composé organomolybdène, de préférence de 2 à 20%, plus préférentiellement de 4 à 10%, encore plus préférentiellement de 8 à 5%. Les composés organomolybdène utilisés dans les compositions lubrifiantes selon l'invention comprennent de 1 à 30% en masse de soufre, par rapport à la masse totale de composé organomolybdène, de préférence de 2 à 20%, plus préférentiellement de 4 à 10%, 20 encore plus préférentiellement de 8 à 5%. Les composés organomolybdène utilisés dans les compositions lubrifiantes selon l'invention comprennent de 1 à 10% en masse de phosphore, par rapport à la masse totale de composé organomolybdène, de préférence de 2 à 8%, plus préférentiellement de 3 à 6%, encore plus préférentiellement de 4 à 5%. 25 Exemples On a simulé l'aggravation sur l'usure des coussinets d'un moteur muni d'un système Stop-and-Start par un essai consistant en une succession de 12000 cycles arrêt/démarrage pendant 150 heures: 1) Démarrage moteur, 30 2) Fonctionnement 10 secondes sur point de ralenti, 3) Arrêt moteur, Reprise de la séquence 1 à 3. Le système testé comprend un moteur diesel 4 cylindres de couple maximum 200 N.m de 1750 à 2500 tours/min. Il est de type Stop-and-Start et comprend un alterno-démarreur 35 entre l'embrayage et la boite de vitesse du véhicule. La composition lubrifiante pour moteur est maintenue aux environs de 100°C dans ces essais. L'usure est suivie par une technique usuelle5 de radiotraceurs, consistant à irradier la surface des coussinets de bielle dont on veut tester l'usure, et à mesurer en cours d'essai l'augmentation en radioactivité de la composition lubrifiante pour moteur, c'est-à-dire la vitesse de chargement de la composition lubrifiante en particules métalliques irradiées. Cette vitesse est directement proportionnelle à la vitesse d'usure des coussinets. Les résultats se basent sur l'analyse comparative de ces vitesses d'endommagement composition lubrifiante de référence et composition lubrifiante à tester) et sont validés par un encadrement avec une composition lubrifiante de référence afin d'intégrer des éléments d'adaptation de surface positifs ou négatifs à la vitesse d'endommagement.

Les vitesses d'endommagement des compositions lubrifiantes testées sont toutes comparées à la vitesse d'endommagement de la composition lubrifiante de référence et quantifiées sous forme de ratio % de vitesse nommé Usure dans le Tableau I ci-dessous. La composition lubrifiante A est une composition lubrifiante de référence de grade 5W30.

La composition lubrifiante B est une composition lubrifiante additivée avec un polyalkylène glycol issu de l'homopolymérisation d'oxydes de propylène (100% PO). La masse moléculaire de ce polyakylène glycol est de 400 g/mol (ASTM D4274), son indice de viscosité est de 65 (ASTM D2270), son KV40 est de 30 cSt (ASTM D445), son KV100 est de 5 cSt (ASTM D445). Les compositions massiques et propriétés des compositions lubrifiantes testées sont regroupées dans le tableau I ci-dessous : Tableau I A B Huile de base * 70% 68 % Paquet d'additifs 12,3 % 12,3 % Polymère améliorant l'indice de viscosité 16,6 % 16,6 % Anti-oxydant 0,8 % 0,8 % PPD 0,3% 0,3% PAG 100% PO - 2% HTHS (High Temperature High Shear), mPa.s, ASTM D4741 3,5 3,5 KV100, cSt, ASTM D445 12,04 11,8 CCS (Cold Crank Simulator) -30°C, mPa.s, ASTM D5293 6360 6400 Grade SAE 5W30 5W30 Usure 100% 46% * hors huile de base de dilution du paquet d'additifs L'huile de base utilisée est un mélange d'huiles de base de groupe III, d'indice de viscosité égal à 171. Le polymère améliorant l'indice de viscosité utilisé est un polymère styrène/butadiène linéaire de masse Mw égale à 139 700 (mesurée selon la norme ASTM D5296), de masse Mn égale à 133 000 (mesurée selon la norme ASTM D5296), d'indice de polydispersité égal à 1,1, à 8% de matière active dans une huile de base de groupe III. L'anti-oxydant est un anti-oxydant aminé de structure alkylarylamine. Le PPD ou Pour Point Depressant ou Abaisseur de Point d'Ecoulement est de type polyméthacrylate.

Le paquet d'additifs utilisé comprend des additifs anti-usure, anti-oxydants, dispersants et détergents classiques. On constate que l'utilisation d'un polyalkylène glycol dans la composition lubrifiante B permet de réduire l'usure comparativement à la composition lubrifiante A.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS: 1. Utilisation d'une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base et au moins un polyalkylène glycol obtenu par copolymérisation d'oxydes d'éthylène et d'oxydes de propylène ou obtenu par homopolymérisation d'oxydes de propylène, pour la lubrification de surfaces métalliques, de surfaces polymériques et/ou de surfaces de carbone amorphe, des moteurs à combustion interne thermique des véhicules à motorisation hybride et/ou microhybride.
2. 2. Utilisation selon la revendication 1 dans laquelle les véhicules à motorisation micro- hybride sont équipés d'un alterno-démarreur ou d'un démarreur renforcé.
3. 3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2 pour réduire l'usure du moteur à combustion interne thermique, en particulier l'usure des coussinets du moteur à combustion interne thermique, en particulier l'usure des coussinets de bielle du moteur à combustion interne thermique.
4. 4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 pour augmenter la durée de vie du moteur à combustion interne thermique, en particulier la durée de vie des coussinets du moteur à combustion interne thermique, en particulier la durée de vie des coussinets de bielle du moteur à combustion interne thermique.
5. 5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour augmenter l'intervalle de temps entre les changements de pièces du moteur à combustion interne thermique, en particulier l'intervalle de temps entre les changements des coussinets du moteur à combustion interne thermique, en particulier l'intervalle de temps entre les changements des coussinets de bielle du moteur à combustion interne thermique.
6. 6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans laquelle la composition lubrifiante comprend de 0,1 à 20% en masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, de polyalkylène glycol, de préférence de 0,2 à 15%, plus préférentiellement de 0,5 à 10%, encore plus préférentiellement de 1 à 5%, encore plus préférentiellement de 2 à 4%.
7. 7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans laquelle le polyalkylène glycol est issu de l'homopolymérisation d'oxydes de propylène.
8. 8. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le polyalkylène glycol est issu de la copolymérisation d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène et comprend au moins 60% en masse d'oxyde de propylène, par rapport à la masse totale de polyalkylène glycol.
9. 9. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans laquelle la surface métallique est un alliage.
10. 10. Utilisation selon la revendication 9 dans laquelle l'alliage est de l'acier.
11. 11. Utilisation selon la revendication 9 dans laquelle l'alliage comprend comme élément de base de l'étain (Sn), du plomb (Pb), du cuivre (Cu), de l'aluminium (AI), du cadmium (Cd), de l'argent (Ag) ou du zinc (Zn).
12. 12. Utilisation selon la revendication 11 dans laquelle l'alliage comprend du plomb (Pb) et du cuivre (Cu).
13. 13. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans laquelle la surface polymérique comprend du polytétrafluoroéthylène.
14. 14. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans laquelle la viscosité cinématique à 100°C de la composition lubrifiante, mesurée selon la norme ASTM D445, est comprise entre 5,6 et 12,5 cSt.