Brevet FR2427380A1 — publié le 19791228

La présente invention concerne une huile pour la lubrification des moteurs à combustion interne, c'est-à-dire des moteurs à essence et diesel. On sait qu'une huile pour la lubrification des moteurs comprend une huile de base constituée par un mélange d'hydrocarbures obtenus par distillation sous vide entre deux limites de températures déterminées, d'un distillat de pétrole brut. Cette huile de base subit différents traitements, tels que désasphaltage, déparaff i nage, raffinage aux solvants sélectifs, traitement à la terre et autres, pour obtenir une huile stable, apte à recevoir des additifs. Cette huile de base est constituée d'autre part par un mélange d'hydrocarbures paraffiniques, naphténiques et aromatiques dont les proportions varient suivant l'origine du pétrole brut utilisé pour obtenir cette huile et suivant la destination de cette dernière, Les additifs ajoutés à cette huile de base sont choisis dans les trois groupes suivants I) - additifs pour la protection des surfaces métalliques du moteur, II) - additifs pour améliorer les performances de l'huile, III) - additifs pour la protection de l'huile. Le groupe I précité comprend en particulier les agents anti-usure, les inhibiteurs de corrosion, les détergents, les dispersants, les agents "extreme-pression", les modificateurs de friction et les inhibiteurs de rouille. Le groupe il ci-dessus comprend notamment les produits pour améliorer le point de congélation de l'huile, les agents de gonflement du caoutchouc et les agents pour améliorer l'indice de viscosité de l'huile. Le groupe III comprend les anti-mousses, les anti-oxydants et les passivants de métaux. La nature et la proportion des additifs ajoutés à l'hui- le de base varient considérablement suivant le type de moteur à lubrifier et en particulier, suivant qu'il s'agit d'un moteur å essence ou d'un moteur diesel. On sait en effet que les conditions de fonctionnement (température de combustion, pression, régime de rotation) d'un moteur diesel sont très différentes de celles d'un moteur à essence, de sorte qu'une huile de lubrification donnée assurant une lubrification correcte d'un moteur à essence, ne peut convenir généralement pour lubrifier un moteur diesel et inversement. Par ailleurs, on sait que dans un type donné de moteur, les exigences de lubrification peuvent être très différentes, suivant la cylindrée, la puissance, le régime de rotation, la distribution (arbre à came latéral ou en tête) et suivant que le moteur est destiné à une voiture de tourisme, un véhicule utilitaire léger, semi-léger ou semi-lourd. La composition d'une huile et en particulier de son addit if est déterminée pour un type donné de moteur pour satisfaire notamment aux exigences suivantes - viscosité très stable dans une large gamme de température, sans cisaillement notable du film d'huile situé entre les surfaces métalliques en mouvement, - résistance parfaite à l'égard du pré-allumage, - limitation des dépôts solides à hautes températures, - protection anti-usure parfaite des commandes de soupapes, - contrôle maximal de l'émulsion des boues dans l'huile et de la "peinture de plomb", - ces exigences doivent être satisfaites pendant toute la durée comprise entre deux vidanges, l'espacement entre ces dernieres devant être conforme à celui pratiqué habituellement. Ces exigences différant suivant les différents types de moteurs, il est rare de pouvoir satisfaire à toutes les exigences précitées et ce pour tous les types de moteurs à essence et diesel. De ce fait, les utilisateurs de plusieurs véhicules ayant des moteurs différents et en particulier les organismes utilisant un très grand nombre de véhicules de tous types, tels que les grosses sociétés industrielles et l'armée, sont contraints d'utiliser une multitude d'huiles de lubrification adaptées à chacun des types de moteurs. Cette contrainte est considérable, compte tenu des problèmes d'approvisionnement, de stockage et des risques d'erreur ou de confusion entraînés par l'emploi d'une multitude d'huiles différentes. Le but de la présente invention est de remédier à l'inconvénient précité en proposant une huile de lubrification universelle susceptible de convenir à des moteurs à essence et diesel de tous types équipant des véhicules automobiles légers, semi-légers ou semi-lourds. L'huile de lubrification visée par l'invention comprend une huile de base constituée par un mélange d'hydrocarbures paraffiniques, naphténiques et aromatiques, et des additifs. Suivant l'invention, cette huile est caractérisée en ce que l'huile de base présente sensiblement la composition pondérale suivante - hydrocarbures paraffiniques : 66 à 77 % - hydrocarbures naphténiques : 18 à 27 % - hydrocarbures aromatiques : 3 à 4 - calcium : 0,18 à 0,23 # - zinc : 0,10 à 0,13 % - phosphore :: 0,11 à 0,12 % d) un copolymère de styrène et de butadiène à raison de 2 à 3,5 % environ en poids. La composition précitée de l'huile de base rend celleci apte à la lubrification de tous les types de moteur. La répartition dans les proportions spécifiées ci-dessus des différents hydrocarbures permet à la fois d'obtenir une viscosité satisfaisante et de limiter les dépôts solides de combustion, quel que soit le type de moteur et en particulier, la température régnant dans la chambre de combustion de ce dernier. Les additifs a), b) et c) font partie des groupes I et III spécifiés précédemment. La Demanderesse a constaté que leurs proportions respectives suivant les taux de calcium, zinc et phosphore précités, rendaient l'huile conforme à l'invention apte à satisfaire les exigences les plus sévères, en ce qui concerne à la fois la protection des surfaces et du lubrifiant proprement dit, dans le cas de tous les types de moteur à essence et diesel. par ailleurs, l'additif d) qui appartient au groupe Il permet à l'huile de satisfaire aux exigences concernant les performances de cette dernière,# et en particulier en ce qui concerne son index de viscosité à haute température. Selon une version préférée de l'invention, I'huile renferme en outre, du polyméthacrylate à raison d'environ 0,2 Xo en poids. Cet additif agit en tant qu'agent d'amélioration du point de congélation de l'huile, ce qui permet à cette dernière d'assurer une lubrification satisfaisante des moteurs à basse température. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. L'huile conforme à l'invention pour la lubrication des moteurs à essence et diesel comprend essentiellement une huile de base et des additifs. L'huile de base est un mélange d'hydrocarbures obtenus par distillation sous vide, d'un distillat de pétrole brut. Conformément à l'invention, ce mélange d'hydrocarbures répond à la composition pondérale ci-après - hydrocarbures paraffiniques : 66 à 77 % - hydrocarbures naphténiques : 18 å 27 % - hydrocarbures aromatiques : 3 à 4 Ce mélange d'hydrocarbures est obtenu par distillation sous vide dans une gamme de températures étroite comprise entre 360 et 5200C. La composition préférée de cette huile de-base estla suivante - hydrocarbures paraffiniques : 76,6 ffi - hydrocarbures naphténiques : 19,6 # - hydrocarbures aromatiques : 4,0 % Une telle composition d'huile de base est obtenue par distillation sous vide à une température comprise entre 370 et 4700C. L'huile ainsi obtenue est soumise a diffssrents traitements classiques tels que désasphaltage, déparaffinage, raffinage aux solvants sélectifs, traitement à la terre et autres. L'huile de base précitée constituée par le- -mélange d'hy- drocarbures ci-dessus présente une viscosité cinématique comprise entre 43 et 46 Centistokes à 37,80C et comprise entre 6,2 et 6,6 Centistokes à 98,9 C. Pour que la viscosité de l'huile réponde aux normes usuelles de viscosité SAE, l'huile de base ci-dessus est additionnée d'une proportion comprise sensiblement entre 6 et 7 % en poids, d'un mélange d'autres huiles de base dont la viscosité cinématique est comprise entre 66 et 74 Centistokes à 500C et supérieure ou égale à 120 Centistokes à 37,80C. Indépendamment des exigences requises en ce qui concerne la viscosité, l'huile de base précitée, grâce à la composition précitée des différents types d'hydrocarbures, remplit également toutes les exigences concernant la limitation des dépôts de combustion de l'huile susceptibles d'intervenir dans tous les types de moteurs. Ces dépôts sont engendrés principalement par les hydrocarbures paraffiniques et naphténiques, les premiers donnant lieu à des dépôts durs à température élevée, tandis que les seconds engendrent des dépôts de carbone plus légers et plus friables. La répartition de ces deux types d'hydrocarbures dans# les proportions spécifiées ci-dessus permet de limiter la formation de ces dépôts, en rendant l'huile apte à tous les types de moteurs quelles que soient les températures de combustion de ces moteurs. L'huile de base précitée est additionnée par différents additifs que l'on va maintenant décrire Ces additifs comprennent tout d'abord des additifs du groupe I (protection des surfaces) et du groupe III (protection des lubrifiants). Ces additifs comprennent a) des dialkyldithiophosphates de zinc, b) du sulfonate et/ou phénate de calcium, c) un ou des succinimides, les proportions pondérales de ces additifs étant telles que les taux de calcium, zinc et phosphore sont les suivants - calcium : 0,18 à 0,23 % - zinc : 0,10 à 0,13 yo - - phosphore : 0,11 à 0,12 ffi Les dialkyldithiophosphates de zinc agissent principalement comme agents anti-usure, inhibiteurs de corrosion et de rouille, et anti-oxydants pour l'huile. L'action anti-usure de cet additif s'explique principalement par la dissociation de la molécule. La température de dissociation de cette molécule intervient dans une large fourchette de températures ce qui permet à cet additif d'avoir une action antiusure dans le cas de moteurs présentant des températures de fonctionnement différentes. De préférence, les groupements alkyles des dialkyldithiophosphates de zinc sont r épartis de la façon suivante hexyl : 5, octyl : 2, alkyles présentant plus de huit atomes de carbone : 1. Grâce à cette répartition optimale des différents alkyles de l'additif précité, l'action anti-usure est efficace dans une très large gamme de température de fonctionnement des moteurs, cette efficacité étant maintenue pendant toute la durée d'utilisation de l'huile comprise entre deux vidanges. Le sulfonate et le phénate de calcium (additif b) agissent essentiellement comme détergents. De préférence, le rapport de la proportion de sulfonate de calcium sur celle de phénate de calcium est compris entre 1,4 et 1,6. Le ou les succinimides agissent en tant qu'agents dispersants en combinaison avec quelques autres agents chimiques, tels que des esters gras, le rapport succinimides sur esters gras étant de l'ordre de 4. Gracie à la répartition entre les différents additifs a, b et 6, dans les proportions précitées exprimées en taux de Ca, Zn et P, l'huile conforme à l'invention remplit toutes les exigences prescrites en ce qui concerne la protection des surfaces, la protection de l'huile et le stabilité de son pouvoir lubrifiant, et ce, quel que soit le type de moteurs à essence et diesel. Les proportions précitées de Ca, Zn et P sont d'autre part déterminées pour limiter le taux de cendres sulfatées. La Demanderesse a constaté que les meilleurs résultats étaient obtenus lorsque les proportions pondérales des additifs a), b) et c) précités étaient telles que % de Ca = 0,21 fo de Zn = 0,125 % de P = 0,115 %. Outre les additifs a, b et c précités, l'huile conforme à l'invention renferme un additif d'amélioration de l'indice de viscosité constitué par un copolymère de styrène et de butadiène à raison de 2 à 3,5 Ço en poids. Dans la pratique, cet additif est ajouté à l'huile de base, sous la forme d'un mélange d'huile minérale et de copolymère de styrène-butadiène de-préférence à raison de 16,8 so de ce mélange par rapport au poids total de l'huile. Ce copolymère de styrène-butadiène a une masse moléculaire inférieure à 100.000 et de préférence égale à 70.000 environ. L'huile conforme à l'invention comprend en outre les deux additifs suivants - 0,2 % en poids de polyméthacrylate à chaîne ramifiée, - 10 à 100 ppm d'un agent anti mousse type silicone, - 0,2 % d'esters gras. Les esters gras comprennent de préférence 92 % d'oléate d'isopropyle, le reste étant constitué par d'autres oléates. Le polyméthacrylate permet d'abaisser le point de congélation de l'huile. Le succinimide joue le rôle de dispersant et l'oléate d'is#opropyle agit en tant qu'agent d'onctuosité On donne ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une composition spécifique de l'huile conforme à l'invention répondant aux normes SAE 15 W 40. 1) Huile de base Hydrocarbures paraffiniques 76,6 fo Hydrocarbures naphténiques : 19,6 dp Hydrocarbures aromatiques : 4,0 do Viscosité cinématique comprise entre 43 et 46 Centistokes à 37,80C et comprise entre 6,2 et 6,6 Centistokes à 98,90C. 2) Huile minérale pour ajuster la viscosité 6 % d'une huile minérale de viscosité cinématique eomprise entre 66 et 74 Centistokes à 500C et supérieure ou égale à 128 Centistokes à 37,80C. 3) Additifs Additifs des groupes I et III, renfermant a) un mélange d'hexyl, octyl5 nonyl, décyl-dithiophospha- tes de zinc avec 5 hexyl pour 2 octal et 1 alkyji ayant un nombre d'atomes de carbone supérieur à 8, b) sulfonate et phénate de calcium, le rapport sulfonate sur phénate étant égal à 1,56, c) des succinimides, les proportions des additifs a, b et#c étant tels que ffi Ca = 0,21 fio % zn = 0,125 fo % P = 0,115 ffi d) additif du groupe Il copolymère de styrène et de butadiène, masse moléculaire égale à 70.000 ....................................... 3 % e) polyméthacrylate à channe ramifiée ........... 0,2% f) succinimide et oléate dtisopropyle ........... Les tests ont montré que l'huile conforme à l'exemple précité répondait à toutes les exigences d'utilisation pour lubrifier une très large gamme de moteurs à essence et diesel différents. Pour tous ces types de moteurs fonctionnant dans des conditions de température, de régime de rotation, de couple et de pression très différentes, on constate - que la viscosité de l'huile reste très stable dans une large gamme de température, sans rupture du film d'huile à l'interface des surfaces métalliques en mouvement, - que l'huile n'induit pas le pré-allumage, - que les dépôts solides restent limités même à haute température, - que la protection anti-usure est parfaite, en particulier en ce qui concerne les organes de commande de soupapes actionnées par un arbre à came en tête, - que la formation d'émulsion de boues dans huile et celle de la "peinture de plomb" sont parfaitement controlées, - que les propriétés de cette huile restent sensiblement inchan gées pendant toute la durée de l'espacement normal compris entre deux vidanges. Les utilisateurs possédant un important parc d'automobiles avec des moteurs de types différents, à essence ou diesel, peuvent ainsi lubrifier ces moteurs avec une seule huile. On supprime ainsi tous les problèmes d'approvisionnement et de stockage d'une multitude d'huiles différentes et par suite, les risques d'erreur dus à l'utilisation par un usager non averti d'huile non adaptée au moteur à lubrifier. REVENDICATIONS 1. Huile pour la lubrification des moteurs à combustion interne, comprenant une huile de base constituée par an mélange d'hydrocarbures paraffiniques, naphténiques et aromatiques et des additifs comprenant des dialkyldithiophosphates de zinc, du sulfonate et/ou phénate de calcium, un succinimide et an copolymère de styrène et de butadiène à raison de 2 à 3,5 % environ en poids, caractérisée en ce que l'huile de base présente sensiblement la composition pondérale suivante : - hydrocarbures paraffiniques : 66 à 77 410 - hydrocarbures naphténiques :18 à 27 % - hydrocarbures aromatiques : 3 à 4 % et en ce que les proportions pondérales des additifs précités sont telles que les proportions de calcium, zinc et phosphore sont sensiblement les suivantes - calcium : 0,18 à 0,23 % - zinc : 0,10 à 0,13 % - phospohore : 0,11 à 0,12 ffi 2 Huile conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les groupements alkyles des dialkyldithiophosphates de zinc sont répartis de la façon suivante hexyl : 5, octyl : 2, alkyles présentant un nombre d'atomes de carbone supérieur à huit : 1. 3. Huile conforme à l'une quelconque des revendications t ou 2, caractérisée en ce qu'elle renferme un mélange de sulfonate et de phénate de calcium, tel que le rapport de la proportion de sulfonate sur celle de phénate est sensiblement compris entre 1,4 et 1,6. 4. Huile conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, renfermant en outre 0,2 % environ d'un mélange de succinimide et d'esters gras, caractérisée en ce que les esters gras ajoutés au succinimide comprennent 92 ffi d'oléate d'isopropyle.