FR3121447A1 - Lubrification de moteur de véhicule hybride rechargeable et véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie - Google Patents

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Abstract

Lubrification de moteur de véhicule hybride rechargeable et véhicule hybride comprenant un prolongateur d’autonomie 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. Figure pour l'abrégé : Néant

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 entraine 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, 0W-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
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 entraine 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.
Teneur en saturés Teneur en soufre Indice de viscosité (VI)
Groupement I
Huiles minérales		 < 90 % > 0,03 % 80 ≤VI < 120
Groupement II
Huiles hydrocraquées		 ≥90 % ≤0,03 % 80 ≤VI < 120
Groupement III
Huiles hydrocraquées ou hydro-isomérisées		 ≥90 % ≤0,03 % ≥120
Groupement IV Polyalphaoléfines (PAO)
Groupement V Esters et autres bases non incluses dans les groupes I à IV
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-1selon 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 C1- 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 NRaRbRcdans laquelle Rareprésente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, Rbreprésente un groupement aromatique, éventuellement substitué, Rc représente un atome d’hydrogène, un groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule RdS(O)zRedans laquelle Rdreprésente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, Rereprésente 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 rapport à 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 stœchiométrique ou bien en excès, donc en quantité supérieure à la quantité stœchiométrique. 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, 0W-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, 0W-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.
La 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.
Composition CC1 CC2 CC3 CC4 CL1 CL2 CL3
Grade 0W-8 0W-8 0W-16 0W-12 0W-8 0W-8 0W-8
Paquet additif (% en poids) 10,1 (dont 3,8% de dispersant) 10,1 (dont 3,8% de dispersant) 10,1 (dont 3,8% de dispersant) 10,1 (dont 3,8% de dispersant) 10,1 (dont 3,8% de dispersant) 5 (dont 1,9% de dispersant) 10,1 (dont 3,8% de dispersant)
Modificateur de viscosité (% en poids) 4,1 1,6 5 5 3,3
MoDTC (% en poids) 0,5 0,5 0,5 0,5
Huile de base 1 (% en poids) 5 5
Huile de base 2 (% en poids) 84,4 84,9 85,8 88,3
Huile de base 3 (% en poids) 88,4 89,5 76,1
Huile de base 4 de groupe III (% en poids) 10
HTHS 100°C CEC L-036-90 ou ASTM D4683 3,87 2,9 2,58 3,10
HTHS 150°C CEC L-036-90 ou ASTM D4683 1,8 1,8 2,28 2,02 1,69 1,50 1,66
KV40 ASTM D445-97 (mm2/s) 23,66 22,792 26,037 23,953 13,64 11,24 14,78
KV100 ASTM D445-97 (mm2/s) 5,039 5,01 6,233 5,474 4,578 4,058 4,367
VI 146 300
BOV 4,1 4,1 4,1 4,1 2 2 2
Noack 250 (%) estimé
ASTM D5800 ou CEC L-040-93		 13,5 13,5 <13 <13 78 78 68
Noack 200 (%) estimé
ASTM D5800 ou CEC L-040-93		 2 2 <2 <2 30 30 30
Exemple 2 : Gain en consommation cycle 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 entrainé 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 0W-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 0W-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 l’exemple1.
550 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2800
CC3
30 0,197 0,247 0,331 0,382 0,393 0,454 0,423 0,405 0,300 0,443 0,647
50 -0,074 0,026 0,087 0,133 0,235 0,304 0,358 0,408 0,379 0,430 0,435
80 -0,860 -0,702 -0,601 -0,341 -0,232 -0,158 -0,036 -0,046 -0,003 0,04 0,135
CC4
30 0,298 0,347 0,456 0,440 0,601 0,739 0,696 0,709 0,689 0,655 0,898
50 0,032 0,131 0,088 0,310 0,338 0,432 0,564 0,544 0,490 0,566 0,649
80 -0,812 -0,582 -0,479 -0,216 -0,111 -0,034 0,090 0,182 0,201 0,223 0,268
CC2
30 0,399 0,474 0,669 0,708 0,802 0,979 0,917 0,865 0,868 0,950 1,074
50 0,042 0,143 0,195 0,419 0,445 0,618 0,654 0,636 0,613 0,796 0,853
80 -0,866 -0,636 -0,437 -0,081 0,119 0,094 0,118 0,265 0,263 0,283 0,321
CC1
30 0,499 0,599 0,696 0,777 0,920 0,901 0,883 0,961 0,977 0,963 1,199
50 0,391 0,469 0,398 0,473 0,598 0,696 0,770 0,793 0,740 0,813 0,908
80 0,100 0,172 0,168 0,365 0,367 0,317 0,392 0,467 0,563 0,512 0,552
CL3
30 1,745 1,931 2,199 2,430 2,928 3,423 3,640 3,658 3,644 3,684 4,096
50 0,726 0,948 1,210 1,515 1,719 2,007 2,290 2,473 2,450 2,592 2,866
80 -0,292 -0,052 0,173 0,498 0,691 0,921 0,969 1,054 1,199 1,390 1,434
CL2
30 2,348 2,635 2,918 3,368 3,930 4,588 4,806 4,960 4,900 5,042 5,447
50 1,156 1,482 1,831 2,141 2,337 2,627 2,923 3,107 3,174 3,372 3,650
80 0,081 0,295 0,433 0,845 0,972 1,246 1,295 1,397 1,473 1,444 1,346
CL1
30 1,901 2,201 2,479 2,853 3,399 3,982 4,088 4,105 4,158 4,338 4,288
50 0,813 1,064 1,393 1,706 1,857 2,160 2,314 2,569 2,508 2,630 2,833
80 -0,027 0,177 0,410 0,689 0,843 0,962 1,039 1,194 1,152 1,152 1,162
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 .
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.


Gain de consommation (%)
Composition Dispersant % Non hybride Mico-hybride Mild-Hybride Full hybride Range Extender Plug-In Hybrid
CC4 3,8 0,18 0,30 0,34 0,38 0,48 0,53
CC3 3,8 0,03 0,13 0,17 0,21 0,31 0,37
CL2 1,9 1,58 2,13 2,33 2,52 3,04 3,23
CL1 3,8 1,30 1,75 1,91 2,08 2,47 2,56
CC1 3,8 0,46 0,59 0,63 0,66 0,68 0,71
CC2 3,8 0,27 0,41 0,45 0,50 0,63 0,65
CL3 3,8 1,27 1,69 1,85 2,00 2,33 2,44
T°C de la composition lubrifiante 71,7 60,7 56,7 52,5 34,1 25,3
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 (10)

  1. Utilisation d’une composition lubrifiante de grade, selon la classification SAEJ300, 0W-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, 0W-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, 0W-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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