HUILES CASTROL.pdf

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Le développement d'une nouvelle technique des huiles
- nettoient
- etpalpent ladetonaoOn
Essence oulecliquetls N2
C02 H20
- accélèrentlacombustion
hydrocarbures - s' opposent a 1 eng lacement Pb t t t
par grand trold Mn Catalyseur
additifs qui : - empéchent bride r r s
de l'eesence t t t
- sopposentalurouille Non, CO HC
et a la corrosion
L'essence ne se compose pas seulement d'hydrocarbures,
on lui ajoute de nombreuses substances
qui ont chacune des propriétés particulières . Avec
l'arrivée des catalyseurs, il faut éliminer de l'essence
le plomb (Pb) et le manganèse (Mn) . Les traces de
soufre, très difficiles à éliminer, sont gênantes, car
elles consomment, après la sonde de mesure, de
l'oxygène qui serait nécessaire dans le catalyseur.
C'est un peu grâce à une intuition géniale que
l'on a découvert, dans l'immédiat après-guerre
aux États-Unis, que le plomb constitue un merveilleux
anti détonant lorsqu'il est ajouté à
l'essence en faible proportion sous forme de
plomb tétraéthyle liquide (le taux de compression
des moteurs de voiture a pu dépasser sans
problèmes celui des moteurs d'avion et les problèmes
des hauts taux de compression ont été
résolus par les formidables propriétés
de lubrifiant
à chaud du plomb) . Hélas, le plomb empoisonne
les catalyseurs, et l'on a du, pour cette
raison, passer à l'essence sans plomb afin de
ménager l'environnement dans une Europe
industrielle où la densité des voitures au Km 2
dépasse largement celle des États-Unis (heureusement
qu'il y a plus de vent qu'en Californie
pour chasser un peu les pollutions) . Si l'action
négative du plomb sur les catalyseurs est bien
connue, on ne connaissait par contre par grand
chose sur l'effet inhibiteur exercé par d'autres
substances sur le fonctionnement des catalyseurs
.
C'est la raison pour laquelle CASTROL s'est
livrée à des recherches intensives sur ce sujet
en coopération avec Johnson Matthey le grand
fabricant de catalyseurs qui possédait une large
expérience dans le domaine
des matériaux
catalyseurs proprement dits . Les problèmes
éventuels d'interaction entre l'huile et le catalyseur
s'annonçaient comme très nombreux, car
si les catalyseurs sont susceptibles de contenir
des substances "catalysantes" telles que le platine,
le rhodium, le palladium déjà cités et
d'autres, les huiles modernes contiennent beaucoup
plus de substances "réactives" et selon
des proportions très variables .
5 .3.2 Le phosphore
L'influence du phosphore et du zinc sur le fonctionnement
de la sonde à oxygène (sonde
Lambda) et sur le
catalyseur est connue depuis
longtemps . Ce qui n'était pas connu, c'étaient
les conditions dans lesquelles le composé zincphosphore
exerce une influence nocive, et
l'importance de cette
dernière . Une telle
recherche réalisée sur des moteurs automobiles
s'annonçant comme devant mobiliser des
moyens considérables . CASTROL décida de
construire et de soumettre à l'essai six petits
moteurs monocylindriques équipés chacun d'un
petit pot catalytique en sortie d'échappement .
Les carters étaient bien sûr remplis d'huiles à
tester présentant des compositions différentes,
mais la grande question à résoudre pour réaliser
des essais valables au moindre coût était
celle-ci : à quelles charges et à quels régimes
fallait-il tester les moteurs ? En coopération
avec Johnson Matthey on a choisi une charge
cyclique alternée correspondant sensiblement,
pour le catalyseur,
à un parcours de 80 000 km
sur la route. Chaque essai durait environ 300
heures au cours desquelles le bon fonctionnement
du catalyseur était mesuré avec précision .
L'influence nocive du phosphore a été nettement
mise en évidence, comme on l'avait déjà
constaté au Japon et aux États-Unis . Il s'est
avéré que les petits moteurs fonctionnaient vraiment
comme de gros moteurs d'automobile et
que les "mini catalyseurs" se comportaient
comme des gros, ce qui n'avait rien d'étonnant
car les six "petits catalyseurs" avaient en fait été
découpés dans des gros destinés à être utilisés
sur des moteurs de voiture .
huile moteur
- mamhennent les particules
en suspension
- nettoient (par ettetdutergo t)
- empechent (usure
N2 C02 H20
- empéchent l'oxydationdel'huile
huiles de base - améliorent 1 indice de viscosité
t t t
- erupechent la rouille 2DDP - Catalyseur
additifs qui et la een, emn
- s'opposent à la fer-ton
t t t
de musse
cousent les frottent" tu
de cisaillement Je 1 huilé
tout reculer le point de hgeage
NOx CO HC
L'huile moteur est composée d'huile (s) de base et
d'additifs. Parmi les additifs, on utilise le ZDDP, un
composé de zinc (Zn) et de phosphore (P) . Le
ZDDP remplit deux fonctions qui sont indispensables
à l'huile moteur. Hélas le phosphore exerce
dans certaines conditions une influence négative
sur le fonctionnement du catalyseur .
EOUIPEMENT D'ESSAI DE CATALYSEUR
L'
Le banc d'essai de catalyseur développé par CAS-
TROL utilise des petits moteurs monocylindriques .
En utilisant une injection d'air contrôlée dans les
gaz d'échappement avant le catalyseur,
on peut
obtenir la bonne composition des gaz d'échappement
sans avoir à intervenir sur la richesse du
mélange. La température à l'amont et à l'aval
immédiat du catalyseur est mesurée en continu
par des thermocouples .
Ces essais ont également permis de déterminer
dans quelles circonstances se manifestait
l'effet nocif du phosphore . Il apparaît que cet
effet se produit surtout au démarrage du
moteur à froid .
De l'huile passe alors du
cylindre à l'échappement et cette huile contenant
du phosphore provoque des dégâts sur le
catalyseur . Cela signifie en pratique que c'est
EFFET DU LUBRIFIANT MOTEUR
SUR LA PERFORMANCE DU CATALYSEUR
(conversion de l'oxyde de carbone)
e-1 ec
Pour faire apparaître l'influence du phosphore sur
le fonctionnement du catalyseur, on a comparé sur
le diagramme les résultats obtenus avec la nouvelle
huile CASTROL avec ceux obtenus avec l'huile
utilisée jusqu'à maintenant . Le taux de conversion
de l'oxyde de carbone en gaz carbonique diminue
rapidement, tandis qu'avec la nouvelle huile il diminue,
certes, mais très lentement .
Le cycle d'essai de 300 heures correspond pour le
catalyseur à 80000 km parcourus sur la route . Le
fonctionnement parfait du catalyseur correspond
au chiffre 100, ce qui signifie que pour le chiffre 50
on ne convertit que 50 % du gaz qui était converti
à l'état neuf du catalyseur.
EFFET DU LUBRIFIANT MOTEUR
SUR LA PERFORMANCE DU CATALYSEUR
(conversion des hydrocarbures)
Le taux de conversion des hydrocarbures imbrûlés
en eau et en gaz carbonique est influencé de
façon très négative par le phosphore . Après un
tiers seulement de la durée totale de l'essai, ce
taux est tombé à 50 % de ce qu'il était au début .
pendant les trajets courts que le catalyseur est
dégradé, cette situation correspondant précisément
aux zones urbaines où la pollution automobile
est maximale !
Ces deux constatations ont amené CASTROL à
développer une technologie des huiles tout
fait nouvelle . Il est facile de dire : "Il faut éliminer
le phosphore de l'huile de la même façon que
l'on a éliminé le plomb de l'essence, et le
à
problème
sera résolu", mais les choses ne sont
pas si simples .
5.3 .3 L'oxydation et l'usure
L'élimination du phosphore dans
les huiles de
graissage n'est pas encore possible actuellement
car il remplit actuellement deux fonctions
essentielles . Il constitue un additif, même plus
un dopant devrait-on dire, anti-usure et anti oxydation
qui présente des propriétés particulières .
Tous les fabricants d'huile utilisent l'additif
connu sous le nom de ZDDP où la première et
la dernière
lettre désignent respectivement le
zinc et le phosphore . Si l'on réduit ou supprime
cet additif, on peut se demander quelles formes
inconnues vont prendre alors l'oxydation et
l'usure du moteur .