Brevet FR2787580A1 — publié le 20000623

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 chambre 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. Ledit test de laboratoire consiste à évaluer la quantité de dépôts formés dans l'insert en verre de l'injecteur d'un chromatographe en phase gazeuse maintenu à une température constante sous un débit d'air constant, l'essence à évaluer étant injectée par l'intermédiaire d'une pompe permettant d'obtenir un débit compris entre 0,5 et 2 kg et de préférence de l'ordre de 1 kg en 24 heures. La quantité de dépôts formés est évaluée par pesée après démontage de l'insert. Dans la présente invention, l'insert est en général un insert en verre et l'aiguille est positionnée de façon à ce que l'injection se fasse en général à une profondeur d'environ 10 mm dans l'insert. Cet insert peut être un tube droit de diamètre et de longueur approprié à l'injecteur utilisé, comme par exemple 4 mm de diamètre interne et 80 mm de longueur, ou encore un insert possédant une chambre de mélange, comme par exemple 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 sera faible. Dans la présente invention, il a été montré 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 HewlettPackard 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. i-, Vi l TABLEAU 1 Caractéristiques de l'essence de référence Indice d'octane recherche 96,8 Masse volumique à 15 C 754 kg/m3 Pression de vapeur Reid 618 hPa Distillation Point initial 30,7 C % 45,0 C % 51,5 C % 65,5 C % 80,5 C % 97,0 C % 111,0 C % 123,0 C % 138,0 C % 154,5 C % 172,8 C % 185,0 C Point final 205,0 C EXEMPLES 2 À 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 Masse de dépôts (mg) Exemple Additif détergent Test de l'invention Essai moteur M102E (ppm) (T = 275 C) 1 0 30,5 1131 2 50 46,0 1807 3 250 27,2 652 4 500 9,0 37 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 À 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 Masse de dépôts (mg) Exemple Additif détergent Test de l'invention Essai moteur M102E (ppm) (T = 350 C) 0 14,1 5255 6 50 15,0 6805 7 250 21,8 8428 8 500 60,7 11100 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. REVENDICATIONS 1. Méthode de laboratoire destinée à évaluer la tendance d'une essence ou d'une essence additivée à faire des dépôts au cours du fonctionnement d'un moteur consistant à déterminer la quantité de dépôts formés dans l'insert en verre de l'injecteur d'un chromatographe en phase gazeuse maintenu à une température constante sous un débit d'air constant, ladite essence étant injectée par l'inter- médiaire d'une pompe. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la quantité de dépôts formés est évaluée par pesée après démontage de l'insert. 3. Méthode selon l'une des revendications 1 et 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'aiguille est positionnée de telle manière que l'injection se fasse à une profondeur d'environ 10 mm de l'insert. 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 compris entre 0,5 et 2 kg et de préférence de l'ordre de 1 kg en 24 heures. 6. Méthode selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'essence à évaluer est débarrassée, avant injection, 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. 7. Méthode selon l'une des revendications 1 à 6, 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 constante et comprise entre 250 et 300 C et de préférence voisine de 275 C. 8. Méthode selon l'une des revendications 1 à 6, 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 constante et comprise entre 325 et 375 C et de préférence voisine de 350 OC. Il--:lT.