Brevet FR2036947A1 — publié le 19701231

La présente invention concerne une huile de lubrification pour moteurs à combustion interne sortant d'usine ou ayant subi une révision générale, à laquelle sont mélangés des additifs spéciaux pour accélérer le rodage et pour assurer ultérieurement la 5 protection des agrégats en question. Les moteurs neufs ou remis à neuf subissent en général avant de sortir de l'usine un rodage partiel pendant un temps relativement court sur le banc d'essai. Ils sont livrés dans cet état à l'utilisateur qui effectue le rodage final sur route. Le rodage a -10 pour but de faire disparaître les inégalités des parties coulissantes du moteur provenant de l'usinage «Entre la finition et la mise en service des moteurs à combustion interne s'écoule normalement un intervalle de temps assez long pour lequel il est souhaitable de prendre des mesures de protection des parties intérieures du mo-15 teur contre la formation de rouille. On sait, en technique de rodage de moteurs neufs ou sortant de révision générale, utiliser des huiles de rodage. Outre des agents d'amélioration du pouvoir lubrifiant, de telles huiles de rodage contiennent en général des additifs destinés à faciliter' 20 le rodage sous forme de dioxyde de silicium ou d'oxyde d'aluminium en grains fins qui déposent facilement des sédiments et sont par conséquent maintenus en suspension par des agents de dispersion. On a proposé également comme lubrifiants de rodage des émul-25 sions huile-eau. Pendant le temps que passent les moteurs avant leur mise en service, ils sont en général lubrifiés avec des huiles de protection pour éviter les phénomènes de corrosion. Mais, en général, de telles huiles ne sont pas des huiles à moteurs vraiment effi-30 caces et elles doivent être vidangées et remplacées après la période de protection. Elles contiennent des substances à activité de surface telles que graisses, esters ti-ras, acides gras, phénolates, sulfonates pu aminés grasses à chaîne longue. En les combinant de façon appropriée avec d'autres additifs, on peut en faire des hui-35 les dites de première garniture avec lesquelles on fait le plein après le rodage et qu'on laisse dans le moteur jusqu'au premier renouvellement d'huile. Une huile de ce genre est obtenue par exemple en mélangeant de 2 à 5 ^ en volume d'un additif anti-corrosion . avec des sels d'aminés primaires, secondaires ou tertiaires à Ion- 69 12673 a 2036947 gueur de chaîne allant de à Cg et avec des acides alkylbenzol-sulfoniques à chaîne longue tels qu'ils sont décrits dans le brevet allemand 59 141. Mais le défaut essentiel des huiles de rodage et des huiles de protection utilisées jusqu'à maintenant est 5 qu'elles ne peuvent pas être remplacées les unes par les autres. Si, pour le rodage sur banc d'essai, on utilise une des huiles de rodage actuellement connues, on est obligé de vidanger ensuite totalement le moteur, de rincer l'intérieur et de faire"ensuite le plein avec l'huile de protection ou de première garniture. Avec 10 les huiles de protection, il faut en outre procéder à une nouvelle vidange avant la mise en marche du moteur par l'utilisateur. Il est absolument nécessaire que l'huile de rodage-soit vidangée de la façon la plus complète pour éviter que le moteur subisse des détériorations du fait des abrasifs qui sont contenus dans l'huile 15 àe rodage. Il en est de même avec les émulsions huile-eau. Cette façon de procéder est une source de complications et de dépenses élevées pour le fabricant de moteurs par suite de l'augmentation de travail due au stockage de différentes qualités, d'huile et des dangers de confusion entre les différentes qualités d'huile 20 qui en résultent. C'est pour cette raison que, bien souvent, on renonce à l'utilisation d'huiles de rodage. Kais il en résulte une prolongation de la durée de rodage, une diminution de la productivité de fabrication et une augmentation importante des frais de fabrication. Si l'utilisateur utilise des huiles du type dit ED 25 (huiles pour grandes puissances) qui diminuent l'usure et sont connues de façon générale, le rodage complet n'en est que d'autant plus retardé. La présente invention se propose de réaliser une huile pour moteurs à combustion interne qui puisse être utilisée aussi bien 30 comme huile de rodage que comme huile de protection et qui puisse rester dans le moteur jusqu'à la première vidange, tout en supprimant les inconvénients présentés par des huiles de rodage ët de protection c'onnues. Le problème à résoudre par l'invention consiste donc, en com-35 binant des additifs appropriés avec des huiles de base appropriées, à créer une huile rie première garniture qui accélère le rodage tout en ayant un effet de protection sans que ces caractéristiques aient des conséquences négatives les unes vis-à-vis des autres. Il faut que l'huile en question puisse rester dans le moteur jusqu'à la 69 12673 3 2036947 première vidange, c'est-à-dire qu'elle soit pleinement utilisable pendant environ 1000 à 2000 kms. Suivant l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'une huile de base pour moteurs de viscosité SAE 20-40 à laquelle on 5 ajoute un mélange d'ester gras venant des acides gras de raffinage de longueur de chaîne comprise entre C^q et C^q, de préférence d'un ester méthylique et d'un amino-sel d'acides alkylbenzolsulfo-niques à chaîne longue ( à C^q )>-en même temps que d'un sel alcalino-terreux d'acides sulfoniques jouant le rôle de détergent. 10 On sait déjà, il est vrai, utiliser un mélange d'esters gras avec des amino-sels d'acides sulfoniques comme additifs de protection pour huiles de lubrification et également utiliser des sels alcali-no-terreux d'acides sulfoniques comme détergents dans les huiles pour moteurs, mais on a constaté de façon surprenante'que l'utilisa-15 tion proposée de la combinaison des deux additifs abrégeait de façon inattendue l'opération de rodage. Cet effet surprenant repose sur le fait que, au cours du rodage, les inégalités des parties coulissantes provenant de l'usinage sont soumises à des pressions élevées et par conséquent à des 20 températures élevées sous l'action desquelles les molécules de l'ester et de 1'amino-sel des acides sulfoniques qui se trouvent dans l'huile de lubrification à cet endroit sont craquées et "transformées en acides gras et en acides sulfoniques libres qui arasent les inégalités des pièces du moteur par réaction chimique en formant des 25 métaux saponifiés. Cet effet de polissage est encore renforcé sur les parties du moteur les plus importantes du point de vue rodage, c'est-à-dire les segments de piston supérieurs, par'les cendres du sel alcalino-terreux des acides sulfoniques provenant de la combustion d'une partie de l'huile dans la chambre de cylindre, qui exer-30 cent une action de polissage. Plus l'opération de rodage avance, moins il y a d'inégalités, de sorte que la formation d'acides libres prend fin, ce qui enrpêche toute corrosion supplémentaire nuisible. Il est proposé de façon avantageuse d'utiliser pour* le mélange d'esters gras et d'amino-sels d'acides sulfoniques dans 35 l'huile de base des concentrations de 2 à 10 ^ en poids par rapport àl'ensemble du mélange. De cette façon, même après un rodage sur banc d'essai assez long, une protection suffisante de l'huile contre l'oxydation reste encore assurée. Les deux constituants ne peuvent pas être mélangés séparément à l'huile car les amino-sels 69 12673 4 2036947 d'acides sulfoniques sont difficilement solubles dans l'huile et parce que les esters ~ras agissent dans le mélange comme agents solvants. Comme esters, on utilise de préférence avantageusement les méthylesters d'acides gras qui proviennent du raffinage de 5 graisses végétales bien qu'on puisse également obtenir les mêmes résultats avec d'autres esters provenant des alcools de longueur de chaîne comnrise entre C, à C, et des acides gras saturés ou non 1 4 saturés de longueur de chaîne °10 à C20' L' amino-sel d'acides sulfoniques utilisé est de préférence le sel aminodibutylique d'aci-10 des alkylbenzolsulfoniques de longueur de chaîne C. Le rapport entre les deux constituants dans le mélange est au. moins égal à 1/1, au plus égal à 4/1 et de préférence égal à 3/2. Le détergent contenu dans l'huile de rodage est un sel alcalino-terreux d'acides sulfoniques, de préférence un sulfonate de 15 baryum à haute teneur en cendres comme par exemple celui qui est obtenu par réaction d'acides alkylbenzolsulfoniques à chaîne longue avec l'hydroxyde de baryum en présence d'un promoteur, de préférence 1'alkylphénol. De tels détergents ont une teneur en cendres de 20 à 25 ^ et une alcalinité exprimée en TBN (total base 20 number) de 100 à 120. La concentration de ces détergents dans l'huile finie est de 3 à 10 % en poids, et de préférence de 3,5 i« en poids, de façon à obtenir une teneur en cendres égale à 0,8 ^ en poids. Néanmoins, on peut utiliser d'autres détergents à base de sulfonate de baryum et, dans ce cas, leur concentration est 25 choisie de telle façon que, dans l'huile finie, on ait une teneur en cendres d'au moins 0,8 $ èn poids. Comme huiles de base pour l'huile de rodage et de protection suivant l'invention, sont à recommander toutes les huiles pour moteurs dont la viscosité SAB est comprise entre 20 et 40. Avec l'huile de lutrification suivant 30 l'invention, il est possible de raccourcir de façon importante la durée de rodage des moteurs neufs sortant d'usine ou des moteurs remis à neuf après révision générale. La même huile peut être ensuite utilisée comme huile de protection puis, par le premier utilisateur, comme huile pour moteur à proprement parler, 35 jusqu'à la première vidange prescrite, en abrégeant et améliorant encore le rodage au cours de cette deuxième phase. Ce cette façon, le fabricant de moteurs bénéficie d'une simplification des conditions de stockage et "'une diminution importante du travail nécessaire. Quant au premier utilisateur, l'huile suivant l'inven- CQPY 69 12673 5 2036947 "fclon lui garantit un déroulement correct du rodage et par conséquent une sécurité plus élevée contre les détériorations du moteur en particulier le grippage des pistons. Les caractéristiques et avantages de la présente invention 5 ressortiront de la description d'un exemple de réalisation. Une huile HD pour moteurs de type commercial usuel à 70 cSt/50° C, utilisée jusqu'à maintenant pour le rodage des moteurs est comparée avec une huile de rodage et de protection suivant l'invention ayant la composition suivante: 10 - Huile de base 70 cSt/50° C 93 $ en poids - Méthylester gras + sel dibutylaminé d'acides sulfoniques ( 3/2 ) 3,5 % eu poids - Sulfonate de baryum à haute teneur ( 24 $) en cendres 3,5 i° en poids. 15 Les huiles fraîches sont testées en ce qui concerne leurs propriétés de protection. A cet effet, on procède à l'essai dit d'immersion dans l'acide bromhydrique ( DIU 51 357 ) destiné à l'étude de la neutralisation par l'acide des huiles anti-corrosi— ves pour moteurs, ainsi qu'à la méthode décrite dans TGL 15 621 20 pour empêcher la formation de rouille sur des plaques d'acier dans la chambre hygrométrique. Les résultats suivants ont été obtenus: Tableau 1 Chambre Essai acide hygrométrique bromhydrique 25 Huilë HD ordinaire Points de Corrosion rouille isolés moyenne Huile de rodage sui- Pas de Pas de corrosion vant l'invention rouille Au moyen des deux huiles, on procède au rodage sur banc d'essai, pendant trois heures, d'après un schéma fixé, de deux mo-30 teurs à essence à 5 cylindres. Après rodage sur banc d'essai, les segments de piston supérieurs des moteurs sont examinés en ce qui concerne la proportion portante, les brûlures, les striures et la perte en poids. Les valeurs données par le tableau ci-dessous sont des valeurs moyennes correspondant dans chaoue cas aux 20 seg-35 ments de piston supérieurs. COPY 69 12673 6 2036947 Huile HD ordinaire Huile de rodage suivant l'invention Proportion portante en io 49,7 82,0 Tableau 2 Brûlures en mm2 11 ,8 5,95 Striures en mm.2 2,9 0,15 Perte en poids en mg 22,2 35,8 Des tests des propriétés de protection effectués une fois le 10 rodage terminé donnent le même résultat que ceux fournis par le tableau 1. 69 12673 7 2036947 REVENDICATION Huile de lubrification pour moteurs à combustion interne caractérisée en ce qu'elle se compose d'une huile de base pour moteurs, par exemple une huile minérale de viscosité SAE comprise 5 entre 20 et 40, à laquelle on ajoute 2 à 10 $ en poids d'un mélange constitué d'un ester gras d'acides gras de longueur de chaîne à C2Q ou d'alcools de longueur de chaîne à C^, de préférence le méthylester d'acides gras de raffinage et d'un amino-sel d'acides alkylbenzolsulfoniques à chaîne longue de longueur 10 de chaîne à C2g, de préférence du sel de dibutylamine, ces constituants étant présents dans une proportion de 1/1 à 4/1» de préférence 3/2, ainsi que d'une quantité suffisante d'un sulfonate alcalino-terreux, par exemple de 3 à 10 ^ en poids d'un sulfonate de baryum ayant une teneur en cendres de 10 à 28 pour 15 qu'on obtienne dans l'huile finie une teneur en cendres de 0,8