FR3140887A1 - Utilisation d’une huile de base spécifique pour réduire les émissions de particules - Google Patents

Utilisation d’une huile de base spécifique pour réduire les émissions de particules Download PDF

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Abstract

UTILISATION D’UNE HUILE DE BASE SPÉCIFIQUE POUR RÉDUIRE LES ÉMISSIONS DE PARTICULES La présente demande concerne l’utilisation d’une composition lubrifiante comprenant une huile de base ou un mélange d’huiles de base, pour réduire les émissions de particules d’un moteur, dans laquelle ladite huile de base ou ledit mélange d’huiles de base présente une viscosité cinématique mesurée à 100°C inférieure ou égale à 4,5 mm2/s, et dans laquelle ladite composition lubrifiante présente une viscosité à 150°C et sous cisaillement constant supérieure ou égale à 2,4 mPa.s-1. Figure pour l'abrégé : néant

Description

UTILISATION D’UNE HUILE DE BASE SPÉCIFIQUE POUR RÉDUIRE LES ÉMISSIONS DE PARTICULES
La présente invention concerne l’utilisation d’une huile de base spécifique pour réduire les émissions de particules des véhicules motorisés.
En 1993, la première norme européenne sur les émissions des véhicules à moteurs à combustion a été introduite. Entrée en vigueur le 1erseptembre 2014 pour les véhicules nouvellement homologués et applicable à tous les véhicules neufs à partir du 1erjanvier 2014, la norme antipollution Euro VI (norme EC 595/2009) concerne les moteurs de poids lourds. Cette norme vise notamment quatre polluants : le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures imbrûlés (HC), les oxydes d’azote (NOx), la masse (PM) et le nombre (PN) des particules, parmi lesquelles les suies, les deux derniers restant les plus problématiques pour le système de dépollution des motorisations modernes.
La chasse au CO2a incité les constructeurs à augmenter leur rendement pour en abaisser les consommations. Pour cela, il a souvent été opté pour un fonctionnement en mélange pauvre (excès d’air par rapport à la masse de carburant). Malheureusement, ce procédé engendre une augmentation significative des émissions d’oxyde d’azote et de particules.
Les constructeurs ont également opté par le passé pour l’introduction de systèmes de filtre à particules dans le souci de faire diminuer le nombre et la masse des particules émises dans l’atmosphère. Le fonctionnement de ces systèmes réside dans la plupart des cas en une combustion des suies par une élévation de la température des gaz d’échappement à l'entrée du filtre. Cette opération nécessite la présence d’une catalyse.
Pour se conformer aux normes actuelles et futures, une réglementation stricte sur la taille des particules et en particulier sur la concentration en nombre de particules émises (PN) est instaurée. Plusieurs études ont montré que, bien que la formation de masse particulaire soit faible, les PN des particules émises par les moteurs à allumage commandé et les moteurs gaz naturel comprimé (GNC) ne sont pas négligeables par rapport à celles des moteurs Diesel, en particulier dans des conditions de charge moteur élevée.
Pour cette raison, les nouvelles normes d'émission Euro VI prescrivent une limite de 6x1011particules par kWh, pour les véhicules lourds Diesel et GNC.
L’utilisation de composition lubrifiante est considérée comme apportant une contribution importante à l’émission de petites particules (supérieures à 10 nm ou à 23 nm) émises par ce type de moteur.
Il existe un intérêt à fournir des compositions lubrifiantes spécifiquement adaptées pour réduire le nombre de particules émises à l’échappement d’un véhicule, notamment d’un véhicule comprenant au moins un moteur à combustion, notamment les véhicules lourds ou légers.
Un objectif de la présente invention est donc de fournir une composition lubrifiante adaptée ayant un impact direct sur les émissions de particules.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir une huile de base spécifique permettant à une composition lubrifiante d’avoir un impact direct sur les émissions de particules.
D’autres objectifs encore apparaîtront à la lecture de la description de l’invention qui suit.
Ces objectifs sont remplis par la présente demande qui concerne l’utilisation d’une composition lubrifiante comprenant une huile de base ou un mélange d’huiles de base, pour réduire les émissions de particules d’un moteur, dans laquelle ladite huile de base ou ledit mélange d’huiles de base présente une viscosité (BOV ou viscosité de l’huile de base) cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, inférieure ou égale à 4,5 mm2/s, et dans laquelle ladite composition lubrifiante présente une viscosité à 150°C et sous cisaillement constant supérieure ou égale à 2,4 mPa.s-1.
Dans le cadre de la présente invention, on désigne par « particules » les particules émises à l’échappement des véhicules motorisés. Cela représente un ensemble de particules microscopiques (de taille de l’ordre du µm ou inférieure). Ces substances sont variées et sont comprises dans les gaz d’échappement des véhicules issus de la combustion du carburant. Ces substances peuvent être solides ou liquides. Le terme de particules comprend le terme de suies, qui se forment, s’oxydent et renferment des hydrocarbures imbrûlés, des dérivés oxygénés (cétones, esters, aldéhydes, lactones, éthers, acides organiques) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (les fameux HAP) accompagnés de leurs dérivés nitrés, oxygénés, etc. Se trouvent également des dérivés minéraux (SO2, sulfates…) et métalliques.
De façon particulièrement avantageuse, la présente invention permet la réduction des émissions de particules présentant une taille supérieure ou égale à 10 nm, par exemple supérieure ou égale à 23 nm, ou notamment égale à 10 nm.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par « taille des particules » des particules, ou agglomérat de particules, dont la taille est comprise de 10 nm à 100 nm, par exemple de 10 nm à 100 nm, de préférence de 10 nm à 60 nm, et de préférence encore de 10 nm à 40 nm.
La taille des particules peut notamment être mesurée par spectrométrie, par exemple à l’aide d’un spectromètre fabriqué par la société Cambustion sous la référence commerciale DMS500. Le nombre de particules selon leur taille (PN10 ou PN23) peut être déterminé par exemple à l’aide de compteurs de particules tels que le l’APC 489 commercialisé par la société AVL ou encore le MEXA-2000 SPCS commercialisé par la société HORIBA.
Par réduction des émissions de particules, on entend notamment la réduction du nombre de particules, notamment de particules présentant une taille supérieure ou égale à 10 nm, par exemple supérieure ou égale à 23 nm, voire préférentiellement de particules de taille égale à 10 nm. Il est notamment question de la réduction du nombre de particules émises lors des cycles WLTC ou RDE. Cela est mesuré en fonction d’un nombre de kilomètres parcourus.
De préférence, la présente demande concerne la réduction des émissions de suies.
De préférence, la présente invention concerne la réduction de l’émission de particules, de préférence de particules de taille inférieure ou égale à 23 nm, de préférence de suies, pendant les cycles urbain (faible vitesse), péri-urbain (vitesse modérée) et routier (grande vitesse) définis par le WLTC (ou WLTP) (procédure mondiale harmonisée de tests pour les véhicules légers) et sur l’ensemble du WLTC, mais aussi sur cycle RDE (Real Drive Emissions).
Dans le cadre de la présente invention, la viscosité (appelée également BOV pour viscosité de l’huile de base ou base oil viscosity en anglais) est une viscosité cinématique et est mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445. La viscosité de l’huile de base à 100°C correspond ainsi à la viscosité cinématique du mélange d’huiles de base à 100°C de la formulation avant l’addition d’additifs, d’un modificateur de viscosité et d’un abaisseur du point d’écoulement.
Dans le cadre d’un mélange d’huiles de base, il doit être entendu que c’est la viscosité du mélange d’huiles de base qui est inférieure ou égale à 4,5 mm2/s.
De préférence, l’huile de base ou le mélange d’huiles de base présente une viscosité cinématique, mesurée à 100°C, comprise de 1,5 à 4,5 mm2/s, notamment de 1,5 à 4 mm2/s.
Selon un mode de réalisation, la viscosité cinématique, mesurée à 100°C, de l’huile de base ou du mélange d’huiles de base est comprise de 3 à 4,5 mm2/s, et préférentiellement de 4 à 4,5 mm2/s.
De préférence, laquelle l’indice de viscosité de l’huile de base ou du mélange d’huiles de base est supérieur ou égal à 130, de préférence supérieur ou égal à 150.
L’indice de viscosité est calculé en mesurant la viscosité cinématique à 40°C et 100°C. Ces mesures sont ensuite comparées aux résultats de deux huiles de référence. Son mode de calcul est décrit dans la norme ASTM D2270.
Les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes de l’invention peuvent être des huiles d’origine minérale ou synthétique appartenant aux groupes I à V selon les classes définies par la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL (Tableau 1) ou leurs mélanges.
Teneur en substances saturées Teneur en soufre Indice de viscosité (VI)
Groupe I
Huiles minérales		 < 90 % > 0,03 % 80 ≤ VI < 120
Groupe II
Huiles hydrocraquées		 ≥ 90 % ≤ 0,03 % 80 ≤ VI < 120
Groupe III
Huiles Hydro-isomérisées		 ≥ 90 % ≤ 0,03 % ≥ 120
Groupe IV Polyalphaoléfines (PAO)
Groupe V Esters et autres bases non inclus dans les groupes I à IV
Les huiles de base minérales de l’invention incluent tout type d’huile de base obtenue par distillation atmosphérique et sous vide de pétrole brute, suivi par des opérations de raffinage telle que l’extraction par solvant, désasphaltage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition.
Les huiles de base des compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention peuvent aussi être choisies parmi les huiles synthétiques, tels que certains esters d’acides carboxyliques et d’alcools, et les polyalphaoléfines. Les polyalphaoléfines utilisées en tant qu’huile 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 décène, et pour lesquels la viscosité à 100°C est comprise entre 1,5 et 15 mm2.s-1selon la norme ASTM D445.
La composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre au moins 50% en poids d’huile(s) de base par rapport au poids total de ladite composition. De manière plus avantageuse, la composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins 60% en poids, ou même au moins 70% en poids, d’huile(s) de base par rapport au poids total de la composition lubrifiante. De manière plus préférée, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de 50 à 97% en poids d’huile(s) de base, de préférence de 50 à 85% en poids d’huile(s) de base, ou de 75 à 97% en poids d’huile(s) de base par rapport au poids total de la composition.
Selon un mode de réalisation, la quantité d’huile de base ou du mélange d’huiles de base est comprise de 50% à 97% en poids par rapport au poids total de la composition lubrifiante telle que définie ci-dessus.
Comme mentionné plus haut, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention présente une viscosité à 150°C et sous cisaillement constant supérieure ou égale à 2,4 mPa.s-1. Cette viscosité est également désignée par le terme HTHS 150.
La viscosité HTHS (de l’anglais : « High Temperature, High Shear ») est une mesure de la viscosité du film d’huile résiduel sous forte contrainte (cisaillement sous pression mécanique) à température élevée. Ici, la valeur de viscosité HTHS 150 est mesurée à 150°C. Ces valeurs sont mesurées selon les normes CEC L-036-90 ou ASTM D4683.
Selon un mode de réalisation, la viscosité à 150°C, et sous cisaillement constant, de la composition lubrifiante (ou HTHS 150) est comprise de 2,4 mPa.s-1à 5 mPa.s-1, de préférence de 2,6 mPa.s-1à 5 mPa.s-1.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention présente un grade selon la classification SAEJ300 de type XW-(Y) avec X représente 0, 5 ou 10 et Y représente un entier compris de 6 à 50, de préférence de 8 à 40, de préférence 12, 20, 30 ou 40, préférentiellement 20 ou 30.
La composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut également comprendre au moins un additif améliorant l’indice de viscosité de type polymère de butylène et de styrène hydrogéné, de type copolymère d’éthylène propylène, ou encore de type polymère polyméthacrylate, de préférence un polymère de butylène et de styrène hydrogéné. La composition lubrifiante selon l’invention peut donc comprendre également au moins un additif améliorant l’indice de viscosité choisi dans le groupe constitué des polymères de butylène et de styrène hydrogénés, des copolymères éthylène propylène et des polymères polyméthacrylate, ledit additif améliorant l’indice de viscosité étant de préférence un polymère de butylène et de styrène hydrogéné. La composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0.1% à 15% en poids par rapport au poids total de composition lubrifiante, d’additif améliorant l’indice de viscosité.
La composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut également comprendre au moins un additif.
De nombreux additifs peuvent être utilisés dans les compositions lubrifiantes selon l’invention.
Les additifs préférés pour la composition lubrifiante utilisée selon l’invention sont choisis parmi les additifs détergents, les additifs modificateurs de frottement diffèrent des composés molybdène défini ci-dessus, des additifs extrême pression, des dispersants, abaisseurs du point d'écoulement, agents anti-mousse, épaississants et leurs mélanges.
De préférence, les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention, comprennent au moins un additif extrême pression, ou un mélange.
Les additifs anti-usure et les additifs extrême pression protègent les frictions des surfaces en formant un film de protection adsorbé sur ses surfaces.
Il existe une grande variété d’additifs anti-usure. De préférence, pour les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention, les additifs anti-usure sont choisis parmi les additifs comprenant du phosphore et du soufre tels que les métaux alkylthiophosphate, en particulier zinc alkylthiophosphate, et plus précisément le zinc dialkyldithiophosphate ou ZnDTP. Les composés préférés sont de formule Zn((SP(S)(OR)(OR'))2, dans laquelle R et R', identique ou différent, représente indépendamment un groupe alkyle, de préférence un groupe alkyle comprenant de 1 à 18 atomes de carbone.
Les phosphates d’amine sont également des additifs anti-usure qui peuvent être utilisés dans les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention. Cependant, les atomes de phosphore apportés par ces additifs peuvent agir comme poison des systèmes catalytiques des automobiles puisqu’ils génèrent des cendres. Il est possible de minimiser ces effets en substituant une partie des phosphates d’amine avec des additifs n’apportant pas de phosphore, tels que par exemple les polysulfides, notamment les oléfines contenant du soufre.
Avantageusement, les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention peuvent comprendre de 0,01% à 6% en poids, de préférence de 0,05% à 4% en poids, plus préférentiellement de 0,1% à 2% en poids par rapport au poids total de composition lubrifiante, d’additifs anti-usure et extrême pression.
Avantageusement, les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention comprennent de 0,01% à 6% en poids, de préférence de 0,05% à 4% en poids, plus préférentiellement de 0,1% à 2% en poids par rapport au poids total de composition lubrifiante, d’additifs anti-usure (ou composé anti-usure).
Avantageusement, les compositions utilisées selon l’invention peuvent comprendre au moins un additif modificateur de friction différents des composés molybdène de l’invention. Les additifs modificateurs de friction peuvent notamment être choisis parmi les composes apportant des éléments métalliques et des composes sans cendres. Parmi les composes apportant des éléments métalliques il peut être fait mention des complexes de métaux de transition tels que Mo, Sb, Sn, Fe, Cu, Zn pour lesquels les ligands peuvent être des composés hydrocarbonés comprenant des atomes d’oxygène, d’azote, de soufre ou de phosphore. Les additifs modificateurs de friction sans cendres sont généralement d’origine organique ou peuvent être choisis parmi les monoester d’acide gras et de polyols, les amines alcoxylées, les amines grasses alcoxylées, les époxydes gras, les borates d’époxydes gras, les amines grasses ou les esters d’acide de glycérol. Selon l’invention, les composes gras comprenant au moins un groupe hydrocarboné comprenant de 10 à 24 atomes de carbone.
Avantageusement la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre de 0,01% à 2% en poids ou de 0,01% à 5% en poids, de préférence de 0,1% à 1,5% en poids ou de 0,1% à 2% en poids par rapport au poids total de la composition lubrifiante, d’additif modificateur de friction différent des composés molybdène selon l’invention.
Avantageusement, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre au moins un additif antioxydant.
Les additifs antioxydants généralement retardant la dégradation de la composition lubrifiante. Cette dégradation s’exprime le plus souvent par la formation de dépôt, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la composition lubrifiante.
Les additifs antioxydants agissent généralement comme inhibiteurs radicalaires ou inhibiteurs destructeurs de l'hydroperoxyde. Parmi les antioxydants couramment utilisés on peut citer les antioxydants de type phénolique, les antioxydants de type amine, les antioxydants contenant du soufre et du phosphore. Certains de ces antioxydants, par exemple ceux comprenant du soufre et du phosphore peuvent générer des cendres. Les additifs antioxydants phénoliques peuvent être exempt de cendres ou bien être sous la forme de sels métalliques neutres ou basiques. Les additifs antioxydants peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, des esters de phénols stériquement encombrés, des phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther, des diphénylamines, des diphénylamines substituées avec au moins un groupe alkyl en C1 à C12, des N,N’-dialkyl-aryl-diamines et leurs mélanges.
De préférence selon l’invention, les phénols stériquement encombrés sont choisis parmi les composés comprenant un groupe phénol pour lequel au moins un des atomes de carbone au voisinage de l’atome de carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupe alkyle en C1 à C10, de préférence un groupe alkyle en C1 à C6, de préférence un groupe alkyle en C4, de préférence un groupe ter-butyle.
Les composés amines sont une autre classe d’additifs antioxydants qui peuvent être utilises, optionnellement en combinaison avec des additifs antioxydants phénoliques. Des exemples de composes amines sont les amines aromatiques, par exemple les amines aromatiques de formule NRaRbRc dans laquelle Ra représente un groupe aliphatique ou un groupe aromatique, optionnellement substitué, Rb représente un groupe aromatique, optionnellement substitué, Rc représente un atome d’hydrogène, un groupe alkyle, un groupe aryle group ou un groupe de groupe de formule RdS(O)zRe dans lequel Rd représente un groupe alkylène ou alkenylène, Re représente un groupe alkyle, un groupe alkényle ou un groupe aryle et z représente 0, 1 ou 2.
Les alkyl-phénols contenant du soufre ou leurs sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux peuvent aussi être utilisés comme additifs antioxydants.
D’autres classes d’additifs antioxydants sont les composés comprenant du cuivre, par exemple thio- ou dithio-phosphate de cuivre, des sels de cuivre et d’acides carboxylique, des dithiocarbamates, des sulfonates, des phénates, des acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, les sels d’acide ou d’anhydride succinique peuvent également être utilisés.
Les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention peuvent également comprendre tout type d’antioxydant connu de l’homme du métier.
Avantageusement, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention comprend au moins un additif antioxydant exempt de cendres.
Egalement avantageusement la composition lubrifiante utilisée selon l’invention comprend de 0,1% à 2% en poids par rapport au poids total de la composition, d’au moins un additive antioxydant.
La composition lubrifiante utilisée 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 parties métalliques par dissolution des produits secondaires d’oxydation et de combustion.
Les additifs détergents pouvant être utilisés dans les compositions lubrifiantes selon l’invention sont généralement connus de l’homme du métier. Les additifs détergents peuvent être des composés anioniques comprenant une longue chaîne hydrocarbonées lipophile et une tête hydrophobe. Le cation associé peut être un cation métallique d’un métal alcalin ou alcalino-terreux.
Les additifs détergents sont de préférence choisis parmi les sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux d’acide carboxylique, les sulfonates, les salicylates, les naphténates, ainsi que les sels de phénates. Les métaux alcalins et alcalino-terreux sont de préférence le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum.
Ces sels métalliques comprennent généralement le métal en quantité stœchiométrique ou en excès, c’est-à-dire dans une teneur supérieure à la teneur stœchiométrique. Ceux-ci sont alors des détergents surbasés ; l’excès de métal impliquant la nature surbasée de l’additif détergent est généralement sous la forme d’un sel métallique insoluble dans l’huile, par exemple carbonate, hydroxyde, oxalate, acétate, glutamate, de préférence carbonate.
Avantageusement, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre de 0,5% à 8% ou de 2% à 4% en poids d’additif détergents surbasés par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Egalement de manière avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut aussi comprendre un additif abaisseur du point d’écoulement.
En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, l’additif abaisseur du point d’écoulement améliore généralement le comportement à froid de la composition lubrifiante selon l’invention.
Comme exemple d’additif abaisseurs du point d’écoulement on peut mentionner, les alkyles polyméthacrylates, polyacrylates, polyarylamides, polyalkylphénols, polyalkylnaphtalène, les alkyls polystyrènes.
Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention peut aussi comprendre un agent dispersant.
Les agents dispersants peuvent être choisis parmi les bases de Mannich bases, les succinimides et leurs dérivés.
Egalement de manière avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre de 0,2% à 10% en poids d’agent dispersant par rapport au poids total de composition lubrifiante.
La présente invention concerne également l’utilisation telle que définie ci-dessus, dans laquelle la réduction des émissions de particules concerne le cycle WLTC ou le cycle RDE, et plus particulièrement la réduction des émissions de particules de taille supérieure ou égale à 10 nm, par exemple comprise entre 10 nm et 40 nm.
La présente invention concerne également une méthode de réduction de l’émission de particules dans un moteur, de préférence moteur à gaz, à essence, diesel ou encore hybride, comprenant l’utilisation d’une composition lubrifiante comprenant une huile de base ou un mélange d’huiles de base, dans laquelle ladite huile de base ou ledit mélange d’huiles de base présente une viscosité (BOV ou viscosité de l’huile de base) cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, inférieure ou égale à 4,5 mm2/s, et dans laquelle ladite composition lubrifiante présente une viscosité à 150°C et sous cisaillement constant supérieure ou égale à 2,4 mPa.s-1.
Dans cette méthode, les particules, l’huile de base et la composition lubrifiante sont telles que définies ci-dessus.
La présente invention couvre tous les véhicules motorisés, notamment les véhicules comprenant un moteur 2-temps ou 4-temps, les moteurs essence, diesel, hybride ou gaz.
La présente invention couvre tous les véhicules motorisés, de préférence comprenant au moins un moteur à combustion, notamment les véhicules lourds ou véhicules légers.
La présente invention va maintenant être décrite à l’aide d’exemples non limitatifs.
EXEMPLES Exemple 1 : 1ère campagne d’essais Préparation des compositions lubrifiantes
Les compositions lubrifiantes ont été préparées selon les tableaux 2 et 3 ci-après.
Composition 1 (comparative) Composition 2
(comparative)		 Composition 3
(huile de référence)		 Composition 4 (invention) Composition 5 (invention)
Grade 0W12 0W20 0W20 0W20 0W20
Paquet additifs 14 14 14 14 14
Huile de base Huile de base du groupe III de BOV 4 Mélange d’huiles de base du groupe III : 43% d’huile de BOV 4 et 57% de BOV 6 Huile de base du groupe III de BOV 4 Mélange de 90% d’huile de base du groupe III de BOV 4 et 10% d’huile de base du groupe IV de BOV 6 Mélange d’huiles de base du groupe III : 70% d’huile de BOV 4 et 30% de BOV 3
Polymère PISH 0,4 0 4 4,4 5,6
Polymère PMA 0 0 0 0 0
Composition 6 (invention) Composition 7
(invention)		 Composition 8
(invention)		 Composition 9 (invention)
Grade 0W20 XW30 XW30 XW30
Paquet additifs 14 14 14 14
Huile de base Huile de base du groupe III de BOV 3 Huile de base du groupe III de BOV 3 Huile de base du groupe III de BOV 4 Huile de base du groupe III de BOV 4
Polymère PISH 7 12,5 10,2 0
Polymère PAMA 0 0 0 10,0
Les chiffres des tableaux 2 et 3 correspondent à des pourcentages en poids par rapport au poids total de la composition.
Les caractéristiques des compositions lubrifiantes sont indiquées dans les tableaux 4 et 5 ci-dessous :
Compo. 1 (comp.) Compo. 2
(comp.)		 Compo. 3
(huile de référence)		 Compo. 4 (invention) Compo. 5 (invention)
HTHS 150
(mPa.s-1)
CEC L-036-90 ou ASTM D4683		 2,17 2,55 2,64 2,6 2,6
Viscosité de l’huile de base (100°C)
ASTM D445-97 (mm2/s)		 4,324 5,578 4,324 4,304 3n918
Volatilité Noack
ASTM D5800 ou CEC L-040-93		 10,7 7,7 11,1 10,8 15,2
Compo. 6
(invention)		 Compo. 7
(invention)		 Compo. 8 (invention)
HTHS 150
(mPa.s-1)
CEC L-036-90 ou ASTM D4683		 3,49 3,52 3,42
Viscosité de l’huile de base (100°C)
ASTM D445-97 (mm2/s)		 3,320 4,324 4,324
Volatilité Noack
ASTM D5800 ou CEC L-040-93		 21 10,7 11,4
Mesure du nombre de particules émises
Les compositions de l’exemple 1 ont subi les tests WLTC et RDE et la quantité de particules par kilomètres parcourus présentant une taille supérieure ou égale à 10 nm émises à la fin de chaque cycle a été mesurée. On a utilisé un moteur EB2ADTS (PSA Peugeot Citroën) de 1,2 L de cylindrée (puissance maximale de 60 kW).
Les tests moteurs ont été effectués sur des moteurs 3 cylindres en ligne turbocompressé. Les tests sont faits à la même température de départ du moteur (20°C). Toutes les autres conditions du banc d'essai ont également été maintenues constantes. L’échantillonnage pour les mesures des gaz d’échappement a été effectué dans les gaz d'échappement bruts en sortie du turbocompresseur et en amont du système de post-traitement.
Le nombre de particules a été mesuré à l’aide un compteur de particules MEXA2000-SPCS d’Horiba équipé d’un diluteur de tête. Chaque composition lubrifiante a été testée 10 fois sur cycle WLTC (avec refroidissement forcé à 20°C en début de chaque cycle). Les 3 premiers cycles ont été volontairement écartés pour permettre au système d’injection de se stabiliser. Les 7 autres cycles ont été pris en compte pour les résultats. Les nombres de particules ont été exprimés en nombre moyen de particules (PN10 et PN23) par kilomètre sur le cycle considéré.
Cette campagne d’essai a donc été effectuée sur une matrice à iso-additivation.
Les résultats sont indiqués dans les tableaux 6 et 7 ci-après qui concernent respectivement les cycles WLTC et RDE.
Le test d’une huile de référence (composition 3) encadre chaque essai. Les résultats d’essais sont exprimés relativement au résultat de la dernière huile de référence passée.
Cycle WLTC Evolution du nombre de particules (PN10) en comparaison avec la composition 3
Composition 1 (comparative) +23%
Composition 2 (comparative) +34%
Composition 4 (invention) -8%
Composition 5 (invention) -18%
Composition 6 (invention) -46%
Composition 7 (invention) -28%
Composition 8 (invention) -26%
Cycle RDE Evolution du nombre de particules (PN10) en comparaison avec la composition 3
Composition 1 (comparative) +5%
Composition 2 (comparative) +12%
Composition 4 (invention) -11%
Composition 5 (invention) -17%
Composition 6 (invention) -24%
Composition 7 (invention) -4%
Composition 8 (invention) -22%
Les résultats des tableaux 6 et 7 démontrent que les compositions utilisées selon l’invention permettent effectivement de réduire le nombre de particules de taille supérieure ou égale à 10 nm, sur cycle WLTC ou RDE.
Les tableaux 8 et 9 ci-après résument des résultats obtenus sur cycle RDE ou WLTC pour la composition 3 en ce qui concerne les particules de taille 10 nm. Ces résultats montrent la répétabilité de l’effet de diminution de l’émission des particules PN10.
Essais
1 2 3 4 5 6 7 8
#PN10
par km parcouru
sur cycle WLTC		 2,26.1012 2,04.1012 2,23.1012 1,89.1012 1,61.1012 1,64.1012 1,84.1012 1,64.1012
#PN10
par km parcouru
sur cycle RDE		 4,88.1012 4,34.1012 4,32.1012 4,17.1012 3,57.1012 3,52.1012 3,75.1012 3,63.1012
Huile de référence
Composition 3 		PN10 WLTC PN10
RDE
Moyenne 1,88E12 3,97E12
Ecart-type 0,25E12 0,48E12
Ecart-type / moyenne 13% 12%
Répétabilité (IC95) 0,69E12 1,34E12
Répétabilité / moyenne 37% 34%
Exemple 2 : 2nde campagne d’essais
Une seconde campagne d’essais a été effectuée. Les lubrifiants ont pour différences le grade de viscosité mais aussi la composition en additifs et en huiles de base. Ci-dessous, dans les tableaux 10, 11 et 12 sont indiquées les caractéristiques des compositions lubrifiantes qui démontrent une influence du grade de viscosité sur la réduction du nombre PN10, indépendamment de la composition :
Compo. 9 (Inv.) Compo. 10
(inv.)		 Compo. 11
(inv.)		 Compo. 4 (inv.) Compo. 12 (inv.)
Grade 0W20 0W20 0W20 0W20 0W30
Paquet additifs A (14%) A (14%) A (14%) A (14%) B (12%)
Huile de base Huile de base du groupe III de BOV 4 Huile de base du groupe III de BOV 4 Huile de base du groupe III de BOV 4 Mélange de 90% d’huile de base du groupe III de BOV 4 et 10% d’huile de base du groupe IV de BOV 6 Mélange de 40% d’huile de base du groupe III de BOV 4, de 40% d’huile de base du groupe IV de BOV 4 et 20% d’huile de base du groupe III de BOV 5
Polymère PISH 4 4,4 4 4,4 3,2
Polymère PMA 2,9
HTHS 150
(mPa.s-1)
CEC L-036-90 ou ASTM D4683		 2,63 2,61 2,64 2,6 3,03
Viscosité à 100°C
ASTM D445-97 (mm2/s)		 8,379 8,247 8,228 8,291 9,840
Compo. 13 (inv.) Compo. 14
(inv.)		 Compo. 15
(inv.)		 Compo. 16 (comp.) Compo. 17 (comp.)
Grade 0W30 5W30 5W40 0W12 0W12
Paquet additifs C (13%%) D (15%) E (13.3%) F (13%) F (13%)
Huile de base Mélange de 70% d’huile de base du groupe III de BOV 4, de 10% d’huile de base du groupe IV de BOV 4 et 20% d’huile de base du groupe III de BOV 5 Mélange de 45% d’huile de base du groupe III de BOV 6 et 55% d’huile de base du groupe IV de BOV 6 Mélange de 55% d’huile de base du groupe III de BOV 4 et 45% d’huile de base du groupe IV de BOV 8 Mélange de 55% d’huile de base du groupe III de BOV 4, de 17% d’huile de base du groupe III de BOV 3 et 28% d’huile de base du groupe V de BOV 3 Mélange de 38% d’huile de base du groupe III de BOV 4, de 34% d’huile de base du groupe III de BOV 3 et 28% d’huile de base du groupe V de BOV 3
Polymère PISH 3,2 8,7 8,3 5 6
Polymère PMA 2,7 0 0 0 0
HTHS 150
(mPa.s-1)
CEC L-036-90 ou ASTM D4683		 3,01 3,50 3,78 2,11 2,11
Viscosité à 100°C
ASTM D445-97 (mm2/s)		 9,890 11,28 14,54 5,978 5,967
Compo. 18 (comp.) Compo. 19
(comp.)
Grade 0W12 0W12
Paquet additifs G (13.5%) G (13.5%)
Huile de base Huile de base du groupe III de BOV 4 Huile de base du groupe III de BOV 4
Polymère PISH 0 0
Polymère PMA 0 0
HTHS 150
(mPa.s-1)
CEC L-036-90 ou ASTM D4683		 1,92 2,00
Viscosité à 100°C
ASTM D445-97 (mm2/s)		 5,457 5,868
Le tableau 13 ci-après indique les résultats obtenus sur cycle WLTC pour en ce qui concerne les particules de taille 10 nm.
Quantité de particules par kilomètre parcouru présentant une taille supérieure ou égale à 10 nm
Composition 9 (invention) 2,84E+12
Composition 10 (invention) 2,49E+12
Composition 11 (invention) 2,39E+12
Composition 12 (invention) 2,25E+12
Composition 5 (invention) 1,25E+12
Composition 13 (invention) 1,14E+12
Composition 14 (invention) 1,75E+12
Composition 15 (invention) 5,00E+11
Composition 16 (comparative) 3,79E+12
Composition 17 (comparative) 4,35E+12
Composition 18 (comparative) 4,18E+12
Composition 19 (comparative) 4,01E+12
Ces résultats montrent que l’utilisation d’une composition lubrifiante selon l’invention permet de réduire la quantité de particules présentant une taille supérieure ou égale à 10 nm, relarguée à l’échappement.

Claims (10)

  1. Utilisation d’une composition lubrifiante comprenant une huile de base ou un mélange d’huiles de base, pour réduire les émissions de particules d’un moteur, dans laquelle ladite huile de base ou ledit mélange d’huiles de base présente une viscosité (BOV ou viscosité de l’huile de base) cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, inférieure ou égale à 4,5 mm2/s, et dans laquelle ladite composition lubrifiante présente une viscosité à 150°C et sous cisaillement constant supérieure ou égale à 2,4 mPa.s-1.
  2. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle l’indice de viscosité de l’huile de base ou du mélange d’huiles de base est supérieur ou égal à 130, de préférence supérieur ou égal à 150.
  3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les particules présentent une taille supérieure ou égale à 10 nm, de préférence égale à 10 nm.
  4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la viscosité cinématique, mesurée à 100°C, de l’huile de base ou du mélange d’huiles de base est comprise de 1,5 à 4,5 mm2/s, de préférence de 3 à 4,5 mm2/s, et préférentiellement de 4 à 4,5 mm2/s.
  5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la viscosité à 150°C, et sous cisaillement constant, de la composition lubrifiante est comprise de 2,4 mPa.s-1à 5 mPa.s-1, de préférence de 2,6 mPa.s-1à 5 mPa.s-1.
  6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la composition lubrifiante présente un grade selon la classification SAEJ300 de type XW-(Y) avec X représente 0, 5 ou 10 et Y représente un entier compris de 6 à 50, de préférence 20 ou 30.
  7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la quantité d’huile de base ou du mélange d’huiles de base est comprise de 50% à 97% en poids par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
  8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la composition lubrifiante comprend en outre au moins un additif améliorant l’indice de viscosité choisi dans le groupe constitué des polymères de butylène et de styrène hydrogénés, des copolymères éthylène propylène et des polymères polyméthacrylate, ledit additif améliorant l’indice de viscosité étant de préférence un polymère de butylène et de styrène hydrogéné.
  9. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la réduction des émissions de particules concerne le cycle WLTC ou le cycle RDE.
  10. Méthode de réduction de l’émission de particules dans un moteur à combustion interne de type allumage commandé, de préférence moteur à gaz, à essence, diesel ou encore hybride, comprenant l’utilisation d’une composition lubrifiante comprenant une huile de base ou un mélange d’huiles de base, dans laquelle ladite huile de base ou ledit mélange d’huiles de base présente une viscosité (BOV ou viscosité de l’huile de base) cinématique mesurée à 100°C, selon la norme ASTM D445, inférieure ou égale à 4,5 mm2/s, et dans laquelle ladite composition lubrifiante présente une viscosité à 150°C et sous cisaillement constant supérieure ou égale à 2,4 mPa.s-1.
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