WO2000037936A1 - Test de laboratoire destine a evaluer la tendance d'une essence, eventuellement additivee, a faire des depots au cours du fonctionnement d'un moteur - Google Patents

Test de laboratoire destine a evaluer la tendance d'une essence, eventuellement additivee, a faire des depots au cours du fonctionnement d'un moteur Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a new laboratory test intended to evaluate the tendency of a petrol, possibly additive, to make deposits during the operation of an engine.
  • additives and additive formulations have been developed. These are generally polymeric surfactants comprising a lipophilic part ensuring solubility and a polar part capable of adsorbing on the walls of the engine in order to protect them or on insoluble particles in order to keep them in suspension.
  • a carrier oil which can be a polyolefin or a polyether.
  • the present invention proposes a new laboratory test intended to evaluate the tendency of a gasoline possibly additive to make deposits on the intake valves and in the combustion chambers.
  • the method of the invention can be defined, in general, by the fact that a tube is placed in the oven of the injector of a gas chromatograph; said tube is kept at a constant temperature under a constant air flow regulated by the flow meter of the chromatograph; injecting the gasoline or the additive gasoline to be evaluated through said tube; and the quantity of deposits formed is determined by weighing said tube after dismantling.
  • FIG. 1 schematically represents the apparatus used to carry out the test of the invention.
  • FIG. 2 shows an arrangement of an oven with a chromatograph tube and a needle such that it can be used to carry out this test.
  • the invention is described in more detail below, in conjunction with Figures 1 and 2.
  • the numbers in parentheses refer to these figures.
  • the tube (5) used consists of one (for example made of glass) of a gas chromatograph injector (1).
  • the tube (5) is placed in the oven (4) of the injector. It is maintained at a constant temperature under a constant air flow regulated by the chromatograph flow meter (1).
  • Petrol or additive petrol to be evaluated is injected through the tube (5), by means of a needle (6), most often positioned so that the injection takes place at a depth of approximately 10 mm inside the tube (5).
  • the gasoline is injected via a pump (2) at a flow rate of 0.5 to 2 kg, preferably of the order of 1 kg per 24 hours.
  • the mass injected is checked by weighing using the balance (3).
  • the quantity of deposits formed is determined by weighing the tube (5) after dismantling.
  • the laboratory test of the invention behaves like a test representative of the intake valves, whereas in the temperature range of 325 to 375 ° C and preferably to 350 ° C, said test is representative of the combustion chambers.
  • the gasoline to be evaluated is, before injection, freed from 15 to 25% and preferably 20% by mass of its lighter fractions by sweeping an inert gas at room temperature. Indeed, it is generally accepted that only heavy fractions are responsible for the formation of deposits and such a procedure makes it possible to avoid degassing of the petrol at the level of the pump which would cause its defusing.
  • the following examples illustrate the invention but should in no way be taken as limiting.
  • a reference gasoline whose characteristics are grouped in Table 1 and from which 20% by mass has been eliminated by argon sweeping at room temperature is introduced by means of an alternating piston pump
  • Hewlett-Packard 18740-80190® of a gas chromatograph by a needle positioned so that the injection takes place at a depth of 10 mm in the insert, the temperature of the injector being maintained at 275 ° C.
  • the insert is removed and weighed. The mass of deposits obtained is 30.5 mg.
  • Example 2 If in Example 1, all other things being equal, different quantities of a commercial detergent additive are added to the gasoline to be evaluated, the following results are obtained which are collated in Table 2. In this same table, appear the results of the Mercedes 102E engine tests (CEC procedure F-05-A-93) carried out with the same fuel samples and expressed in mass of deposits on the 4 intake valves. TABLE 2

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Abstract

Un nouveau test de laboratoire destiné à évaluer la tendance d'une essence, éventuellement additivée, à faire des dépôts au cours du fonctionnement d'un moteur comprend les étapes suivantes: on place un tube dans le four de l'injecteur d'un chromatographe en phase gazeuse; on maintient ledit tube à une température constante sous un débit d'air constant; on injecte l'essence ou l'essence additivée à évaluer à travers ledit tube; et on détermine la quantité de dépôts formés par pesée dudit tube après démontage.

Description

TEST DE LABORATOIRE DESTINE A EVALUER LA TENDANCE
D'UNE ESSENCE, ÉVENTUELLEMENT ADDITIVEE, À FAIRE DES DÉPÔTS
AU COURS DU FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR.
L'invention concerne un nouveau test de laboratoire destiné à évaluer la tendance d'une essence, éventuellement additivée, à faire des dépôts au cours du fonctionnement d'un moteur.
Des dépôts issus du carburant et du lubrifiant se forment dans un moteur tout au long de son fonctionnement. Ces dépôts se produisent sous l'effet de la chaleur en milieu oxydant dans les différents organes du circuit d'alimentation (carburateur, injecteurs, soupapes d'admission) et dans les chambres de combustion (culasse, tête de piston, soupape d'échappement, bougie). Ils entraînent des perturbations de fonctionnement parmi lesquels on peut citer la dégradation de l'agrément de conduite, l'augmentation des émissions ou même la destruction du moteur.
Pour lutter contre cet encrassement, de nombreux additifs et formulations d'additifs ont été mis au point. Ce sont généralement des tensioactifs polymères comportant une partie lipophile assurant la solubilité et une partie polaire susceptible de s'adsorber sur les parois du moteur afin de les protéger ou sur les particules insolubles afin de les maintenir en suspension. Dans le cas des moteurs à allumage commandé, ils sont le plus souvent associés à une huile porteuse qui peut être une polyoléfine ou un polyéther. Ces additifs sont efficaces pour diminuer et même supprimer les dépôts dans le circuit d'alimentation mais ne permettent pas de diminuer les dépôts dans les chambres de combustion. Il a même été montré que ces additifs peuvent entraîner une augmentation de ces dépôts.
La tendance d'une essence à faire des dépôts au cours du fonctionnement d'un moteur est généralement évaluée par des essais moteurs effectués au banc mais ces essais sont longs, coûteux et nécessitent des appareillages lourds ainsi qu'une importante quantité de carburant. Différents essais moteur doivent être effectués pour mesurer l'encrassement dans les différentes parties du moteur. L'essai moteur le plus couramment utilisé en Europe pour évaluer l'aptitude d'une essence ou d'une essence additivée à maintenir propres les soupapes d'admission est l'essai moteur Mercedes 102E d'une durée de 60 heures nécessitant environ 300 litres de carburant.
De nombreux essais au niveau laboratoire ont été proposés dans le passé pour simuler l'encrassement dans les différentes parties du moteur mais aucun jusqu'à maintenant n'a conduit à des résultats suffisamment prédictifs pour être utilisé couramment. C'est ainsi qu'en 1997, un groupe d'investigation (IF031) chargé par le Coordination European Council (CEC) de recenser les tests de laboratoire susceptibles d'évaluer la qualité des essences et des carburants Diesel en terme de dépôts a conclu qu'il n'existait aucune méthode permettant d'atteindre cet objectif. Seuls un essai moteur Honda de 20 heures et une analyse basée sur la thermogravimétrie des gommes d'une essence pourraient permettre, dans le meilleur des cas, d'effectuer une présélection pour la mise au point d'additifs.
La présente invention propose un nouveau test de laboratoire destiné à évaluer la tendance d'une essence éventuellement additivée à faire des dépôts sur les soupapes d'admission et dans les chambres de combustion. La méthode de l'invention peut être définie, d'une manière générale par le fait que l'on place un tube dans le four de l'injecteur d'un chromatographe en phase gazeuse ; on maintient ledit tube à une température constante sous un débit d'air constant régulé par le débitmètre du chromatographe ; on injecte l'essence ou l'essence additivée à évaluer à travers ledit tube ; et on détermine la quantité de dépôts formés par pesée dudit tube après démontage.
La figure 1 représente schématiquement l'appareillage mis en ouvre pour réaliser le test de l'invention.
La figure 2 montre une disposition de four de tube de chromatographe et d'aiguille telle qu'on peut l'utiliser pour réaliser ce test. On décrit l'invention de manière plus détaillée ci-après, en liaison avec les figures 1 et 2. Les nombres entre parenthèses font référence à ces figures.
Plus particulièrement, le tube (5) utilisé consiste en un (par exemple en verre) d'injecteur de chromatographe en phase gazeuse (1). Cet insert peut être un tube droit de diamètre et de longueur appropriés à l'injecteur utilisé (par exemple diamètre intérieur = 4 mm et longueur = 80 mm) ou encore un insert possédant une chambre de mélange, tel que les inserts à restriction de référence Hewlett- Packard 18740-80190®. Ce dernier type d'insert sera choisi quand la tendance à former des dépôts du carburant utilisé est faible. Le tube (5) est placé dans le four (4) de l'injecteur. Il est maintenu à une température constante sous un débit d'air constant régulé par le débitmètre du chromatographe (1). On injecte l'essence ou l'essence additivée à évaluer à travers le tube (5), au moyen d'une aiguille (6), positionnée le plus souvent de façon que l'injection se fasse à une profondeur d'environ 10 mm à l'intérieur du tube (5). L'essence est injectée par l'intermédiaire d'une pompe (2) à un débit de 0,5 à 2 kg, de préférence de l'ordre de 1 kg par 24 heures. La masse injectée est contrôlée par pesée au moyen de la balance (3).
La quantité de dépôts formée est déterminée par pesée du tube (5) après démontage. Dans la méthode de l'invention, on a pu montrer l'importance de la température sur la quantité de dépôts formés et il a été possible de définir deux régimes de température en relation avec les conditions rencontrées dans un moteur. A une température comprise entre 250 et 300 °C et de préférence à une température voisine de 275 °C, le test de laboratoire de l'invention se comporte comme un test représentatif des soupapes d'admission, alors que dans le domaine de température de 325 à 375 °C et de préférence à 350 °C, ledit test est représentatif des chambres de combustion.
Dans un mode préféré de l'invention, l'essence à évaluer est, avant injection, débarrassée de 15 à 25 % et de préférence de 20 % en masse de ses fractions les plus légères par balayage d'un gaz inerte à température ambiante. En effet, il est généralement admis que seules les fractions lourdes sont responsables de la formation des dépôts et une telle procédure permet d'éviter le dégazage de l'essence au niveau de la pompe qui entraînerait son désamorçage. Les exemples suivants illustrent l'invention mais ne doivent en aucune manière être considérés comme limitatifs.
EXEMPLE 1
Une essence de référence dont les caractéristiques sont regroupées dans le tableau 1 et dont on a éliminé 20 % en masse par balayage à l'argon à température ambiante est introduite par l'intermédiaire d'une pompe à piston alternatif
Proéminent®, à raison de 1 kg en 24 heures dans l 'insert en verre (référence
Hewlett-Packard 18740-80190®) d'un chromatographe en phase gazeuse par une aiguille positionnée de façon à ce que l'injection se fasse à une profondeur de 10 mm dans l'insert, la température de l'injecteur étant maintenue à 275 °C. A la fin de l'essai, après refroidissement, l'insert est démonté et pesé. La masse de dépôts obtenus est de 30,5 mg.
TABLEAU 1
Figure imgf000007_0001
EXEMPLES 2 A 4
Si dans l'exemple 1, toutes choses étant égales par ailleurs, on ajoute dans l'essence à évaluer différentes quantités d'un additif détergent commercial, on obtient les résultats suivants qui sont rassemblés dans le tableau 2. Dans ce même tableau, figurent les résultats des essais moteurs Mercedes 102E (Procédure CEC F-05-A-93) réalisés avec les mêmes échantillons d'essence et exprimés en masse de dépôts sur les 4 soupapes d'admission. TABLEAU 2
Figure imgf000008_0001
Ces résultats montrent que le test de laboratoire de l'invention (T = 275 °C) permet de bien reproduire les effets d'un additif détergent commercial sur la masse de dépôts des soupapes d'admission.
EXEMPLES 5 A 8
Si dans les exemples 1 à 4, toutes choses étant égales par ailleurs, la température est maintenue à 350 °C au lieu de 275 °C, on obtient les résultats suivants mentionnés dans le tableau 3. Dans ce même tableau, figurent les masse de dépôts collectés dans les chambres de combustion en fin d'essais moteurs Mercedes 102E (Procédure CEC F-05-A-93) réalisés avec les mêmes échantillons d'essences.
TABLEAU 3
Figure imgf000008_0002
Ces résultats montrent que le test de laboratoire de l'invention mis en oeuvre à 350 °C permet de bien reproduire l'influence d'un additif détergent commercial sur la masse de dépôts formés dans les chambres de combustion.

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode de laboratoire pour évaluer la tendance d'une essence ou d'une essence additivée à faire des dépôts au cours du fonctionnement d'un moteur, caractérisée en ce que : on place un tube dans le four de l'injecteur d'un chromatographe en phase gazeuse ; - on maintient ledit tube à une température constante sous un débit d'air constant ; - on injecte l'essence ou l'essence additivée à évaluer à travers ledit tube ; et on détermine la quantité de dépôts formés par pesée dudit tube après démontage.
2. Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que le tube est un insert en verre.
3. Méthode selon la revendication 2 caractérisée en ce que l'insert en verre possède une chambre de mélange.
4. Méthode selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que l'on injecte par l'intermédiaire d'une pompe l'essence ou l'essence additivée à évaluer à travers une aiguille positionnée de telle manière que l'injection se fasse à une profondeur d'environ 10 mm à l'intérieur dudit tube.
5. Méthode selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que l'essence ou l'essence additivée à évaluer, est injectée à un débit constant de 0,5 à 2 kg par 24 heures.
6. Méthode selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que l'essence ou l'essence additivée à évaluer, est injectée à un débit constant d'environ 1 kg par
24 heures.
7. Méthode selon l'une des revendications 1 à -6 caractérisée en ce que l'essence à évaluer est débarrassée, avant injection, de 15 à 25 % en masse de ses fractions les plus légères par balayage d'un gaz inerte à température ambiante.
8. Méthode selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que l'essence à 5 évaluer est débarrassée, avant injection, de 20 % en masse de ses fractions les plus légères par balayage d'un gaz inerte à température ambiante.
9. Méthode selon l'une des revendications 1 à 8, adaptée pour évaluer la tendance d'une essence ou d'une essence additivée à faire des dépôts sur les soupapes d'admission, caractérisée en ce que la température est maintenue constante à une
10 valeur de 250 à 300 °C et de préférence voisine de 275 °C. lO.Méthode selon l'une des revendications 1 à 8, adaptée pour évaluer la tendance d'une essence ou d'une essence additivée à faire des dépôts sur les soupapes d'admission, caractérisée en ce que la température est maintenue constante à une valeur voisine de 275 °C.
15 11. Méthode selon l'une des revendications 1 à 8, adaptée pour évaluer la tendance d'une essence ou d'une essence additivée à faire des dépôts dans les chambres de combustion, caractérisée en ce que la température est maintenue constante à une valeur de 325 à 375 °C.
12.Méthode selon l'une des revendications 1 à 8, adaptée pour évaluer la tendance 20 d'une essence ou d'une essence additivée à faire des dépôts dans les chambres de combustion, caractérisée en ce que la température est maintenue constante à une valeur voisine de 350 °C.
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