Après 20 ans, la matrice technologique unique prouve son utilité.

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L’American Petroleum Institute (API) a récemment publié la 21e édition de l’API 1509, qui décrit le système API Engine Oil Licensing and Certification System (EOLCS) et explique aux spécialistes du marketing comment les différentes marques API sont concédées sous licence et affichées pour le consommateur.

Le changement le plus important dans la dernière édition est l’Annexe P, qui décrit l’utilisation d’une matrice technologique unique ou STM. STM est un processus et un protocole de test virtuel détaillé utilisant des données de test, des caractéristiques et des caractéristiques d’huiles de base et de mélanges, ainsi que des méthodes et des analyses statistiques pour prédire les performances d’une technologie d’additif spécifique dans une huile de base spécifique. Actuellement, seul le test moteur Sequence IIIH peut utiliser STM. L’API a publié pour la première fois ses directives pour l’utilisation d’une matrice technologique unique dans la 16e édition de l’API 1509 en avril 2007 en tant qu’annexe R, qui existe encore aujourd’hui en tant qu’annexe O, pour les tests de séquence IIIF, IIIF-HD, IIIG et IIIGA.

Le STM et les tests virtuels sont des concepts et des processus introduits pour la première fois par Lubrizol en 2001-2002 en tant qu’amélioration des directives d’échange d’huile de base API (BOI) et de lecture transversale du degré de viscosité (VGRA). Phil Scinto 1,2 et plus tard avec Margaret Lemmon 3 ont démontré par la théorie, la simulation et l’analyse d’études de cas que la modélisation statistique des données de test historiques peut améliorer l’efficacité et la précision de l’évaluation future des capacités pétrolières. Scinto est Senior Fellow chez Lubrizol et Lemmon a depuis pris sa retraite de Lubrizol.

Mais le STM était un processus complexe qui n’était généralement compris que par les statisticiens analysant de grands blocs de données. L’acceptation de STM dans l’API 1509 a rendu plus facile et moins coûteux pour les sociétés d’additifs l’approbation de leurs packages d’additifs. Au départ, Lubrizol était le seul à pratiquer le STM car ils comprenaient la méthode. Au fil du temps, les autres sociétés d’additifs, dont Afton Chemical, Chevron Oronite et Infineum, ont commencé à pratiquer le STM pour leurs packages d’additifs. Au fur et à mesure que les organisations développaient de l’expérience avec le STM et rencontraient des scénarios non clairement définis par l’annexe R, il était évident que des directives mises à jour et améliorées seraient nécessaires pour les futurs essais de moteur. Ces améliorations ont conduit API à développer l’annexe P.

STM est utile pour approuver un ensemble d’additifs pour une gamme d’huiles de base. Il simplifie les exigences des sociétés d’additifs en réduisant le nombre de tests requis lors de la qualification d’une nouvelle technologie d’additif. Pour les distributeurs de lubrifiants, STM propose des formulations d’huile moteur certifiées dans une variété d’huiles de base, ce qui donne au distributeur d’huile la flexibilité de formuler son offre d’huile moteur. Ceci est particulièrement important en ces temps où les problèmes de chaîne d’approvisionnement sont devenus un énorme défi pour tous les acteurs de l’industrie.

STM n’est cependant pas facile à développer. Cela nécessite encore une quantité importante de tests et une technologie robuste. Les grands distributeurs de pétrole qui ont besoin de plusieurs stocks de base différents peuvent choisir d’utiliser une seule matrice technologique une fois qu’ils ont acquis suffisamment de données pour leur permettre de déterminer le résultat de nouvelles huiles de base grâce à la modélisation prédictive. Celui-ci comprend généralement au moins six et parfois sept huiles de base différentes. La STM donne une prescription de ce qui doit être fait et comment cela doit être signalé.

Bien que STM soit un moyen statistiquement valable d’établir un BOI pour une technologie spécifique, ce n’est pas un BOI en soi. Les directives de lecture croisée BOI de l’API pour les huiles de base ont été élaborées pour garantir que les performances des produits d’huile moteur ne soient pas affectées lorsque différentes huiles de base sont utilisées de manière interchangeable par les mélangeurs d’huile moteur. Les directives BOI sont accessibles à tous, même si le formulateur ne faisait pas partie de la source de données d’origine pour cette preuve de performance. Cela permet un développement de produit rapide et efficace. À l’inverse, STM ne fonctionne que pour l’entreprise qui effectue les tests du moteur, car elle crée les données à utiliser avec une seule technologie. (fuelsandlubes 4/5/22)

Lors du développement d’une huile moteur, il existe un test qui doit être répété, le test de la séquence III. Le test de moteur d’oxydation à haute température Sequence III mesure l’épaississement du lubrifiant et les dépôts sur les pistons dans des conditions de température élevée. Le test a été exécuté sur chaque ensemble d’additifs et la plupart des huiles de base et des grades de viscosité ont été lus, car il n’a pas une large gamme d’échanges d’huile de base.

La séquence III est actuellement le seul test moteur utilisant le STM. Les STM sont utilisés dans l’industrie depuis environ 20 ans avec la séquence III et l’industrie les considère comme un outil précieux, déclare l’équipe STM d’Afton Chemical Engine Oil. Afton Chemical a présidé le groupe de travail STM qui a présenté l’annexe P au groupe de normalisation des lubrifiants API.

L’annexe R, la ligne directrice STM originale, a été rédigée il y a près de 20 ans et des matrices à technologie unique ont été approuvées pour les essais de moteur des séquences IIIF et IIIG. En avril 2018, l’attention du groupe de travail STM s’est tournée vers le test Sequence IIIH, le développement de l’ILSAC GF-6 devenant une priorité. Presque tous les membres de l’API souhaitaient voir l’approche STM étendue au test Sequence IIIH, selon l’équipe STM d’Afton Chemical Engine Oil.

Le groupe de travail BOI/VGRA de l’API a décidé d’entreprendre un examen approfondi de l’annexe R, y compris son historique et son interprétation, la pratique actuelle, les propriétés d’intérêt de l’huile de base, le nombre minimum de tests, des exemples statistiques et un langage de clarification. Il y avait des interprétations divergentes de l’annexe R et une confusion sur la façon dont STM était censé être exécuté, explique John Loop, responsable de la technologie pour Lubrizol, qui a représenté Lubrizol lors des réunions sur la séquence IIIH.

En fin de compte, le groupe de travail STM a décidé de réécrire complètement l’annexe R à partir de zéro pour les essais de moteur actuels/futurs afin de la rendre plus prescriptive et de s’assurer que tout le monde suivait le même processus. Il s’agit de la nouvelle annexe P. L’annexe R originale a été conservée en tant qu’annexe O.

Loop, qui travaille chez Lubrizol depuis plus de 20 ans, est un ardent défenseur de l’utilisation du STM. La séquence III coûte généralement entre 60 000 et 70 000 USD par test moteur et l’utilisation du STM pourrait permettre d’économiser jusqu’à un quart de million de dollars, selon Loop. Cependant, il note qu’il n’est pas exécuté pour toutes les technologies car toutes ne sont pas approuvées pour six à sept stocks de base. STM peut être bénéfique pour une technologie conçue pour une large application, mais peut ne pas être utile pour une technologie avec une couverture d’huile de base limitée ou pour une technologie spécifique au client.

L’équipe STM d’Afton Chemical Engine Oil souligne qu’il y avait un large soutien de l’industrie dans l’ensemble de l’industrie pour étendre les directives STM afin d’inclure la séquence IIIH. L’annexe P a été développée pour le test Sequence IIIH, le vote final étant approuvé en novembre 2021. Bien que les sociétés d’additifs soient généralement les développeurs STM, il y a des avantages pour les parties prenantes de l’industrie des lubrifiants et les consommateurs, déclare Afton. Les négociants en pétrole peuvent gagner en flexibilité sur les stocks de base, ce qui est particulièrement important avec les problèmes actuels de la chaîne d’approvisionnement. Les consommateurs bénéficient également de lubrifiants de haute qualité et économiques.

L’annexe P a été rédigée pour clarifier l’approche STM générale et les exigences spécifiques aux essais de moteur, déclare Laura Birnbaumer, responsable du programme d’huile moteur automobile, d’adaptation et de qualification des produits chez Chevron Oronite Company LLC. Certains des principaux changements comprennent l’ajout de nombreuses nouvelles définitions pour plus de clarté. Par exemple, la plage de dates de la période de test a été introduite pour englober toutes les données de la technologie unique au cours de cette période à des fins d’analyse des données et de construction de modèles de prédiction. Des moyens supplémentaires de vérifier les exigences de propagation sur les propriétés d’intérêt de l’huile de base ont également été introduits. L’ensemble de données du modèle STM comprend désormais la liste des données défaillantes qui sera disponible pour les négociants en pétrole. Pour terminer,

Une réduction du volume d’essais de moteurs, des coûts inférieurs et la capacité d’accélérer les approbations d’huiles semblent être des raisons valables pour le développement continu des STM. Cependant, malgré le consensus sur l’inclusion de la séquence IIIH, tout le monde n’est pas convaincu des mérites de la STM.

Historiquement, les équipementiers n’ont pas soutenu STM. Les équipementiers veulent voir les données de test du moteur et la preuve des performances et de l’autonomie, explique Loop. STM exige la confiance qu’une autre partie a développé le modèle correctement et qu’elle dispose de données précises. Cela nécessite un acte de foi de la part des équipementiers qui sont conditionnés à exécuter des tests de moteur comme déterminant absolu si une huile passe ou échoue.

Cependant, lors du vote final de l’annexe P, de nombreux équipementiers ont exprimé leur soutien aux méthodologies statistiques, telles que STM, déclare Afton Chemical, notant qu’il existe des cas où les équipementiers ont adopté une pratique similaire pour leurs spécifications internes.

Loop suggère qu’il peut s’agir d’un équilibre entre l’exécution et l’absence de tests de moteur. Mais de la STM, dit-il, « ça marche. C’était une idée intelligente qui peut faire gagner du temps et de l’argent. Le défi consiste à mettre tout le monde sur la même longueur d’onde. Dans une industrie où le temps nécessaire pour développer des tests de moteurs peut être un frein à main sévère, et avec un large soutien et des économies de coûts importantes, la question évidente est de savoir s’il existe des opportunités d’étendre cette approche statistique à d’autres tests de moteurs.

Aucune discussion n’est actuellement en cours sur l’extension du concept de STM, déclare Afton Chemical. Cependant, il peut y avoir des opportunités d’étendre son application à d’autres types de tests, indique la société d’additifs. 

Le groupe Volvo a précédemment demandé aux sociétés d’additifs d’effectuer des tests d’oxydation Volvo T-13 supplémentaires pour renforcer la confiance dans les différents stocks de base. Bien qu’il ne s’agisse pas spécifiquement d’un STM, il ressemblait à un « STM », explique Loop. Le test du moteur Volvo T-13 était un test nouvellement développé pour les catégories d’huiles moteur à usage intensif API CK et FA-4. Le test vise à imiter et à prévenir l’oxydation de l’huile et l’augmentation de la viscosité. 

Le représentant de Lubrizol pense qu’il pourrait y avoir une opportunité d’étendre le STM au test du moteur Volvo T-13. Il est possible d’économiser du temps et de l’argent s’ils décident d’intégrer le test du moteur Volvo T-13 dans l’annexe P STM, dit-il. 

Les spécifications Mack EOS-4.5 et Volvo VDS-4.5 HDEO ne suivent pas les règles d’échange d’huile de base de l’API pour le test d’oxydation Volvo T-13. Alors que l’API permet l’échange complet d’huile de base du groupe II dans le test d’oxydation Volvo T-13, ce qui signifie que toute huile de base du groupe II peut être utilisée avec une technologie d’additifs qui a démontré des résultats satisfaisants lors du test, Mack et Volvo, propriétaire de Mack, ont institué un nouvelle règle en vigueur en 2019 qui autorise l’échange du groupe II si l’huile de base sature, le soufre et l’indice de viscosité d’une huile se situent dans une plage établie. Afin d’établir une gamme, un minimum de quatre tests Volvo T-13 réussis doit être réalisé dans une technologie d’additifs donnée. Les valeurs les plus élevées et les plus basses de saturation, de soufre et de VI issues des essais seront ensuite utilisées pour établir une plage d’échange d’huile de base pour ces paramètres. 

Alors que les tests Sequence III peuvent coûter entre 60 000 et 70 000 USD par cycle, le Volvo T-13 est un test beaucoup plus long et plus cher. Il utilise une plate-forme de moteur Volvo D13 ou Mack MP8 2010 et fonctionne pendant 360 heures à une température de puisard élevée de 130 degrés Celsius. Le coût du test est d’environ 170 000 USD. Loop suggère que les économies de coûts potentielles pourraient s’élever à plus d’un demi-million de dollars.

Suite aux mises à jour de l’annexe P, nous sommes dans une meilleure position qu’auparavant, dit Loop, car une partie de l’incertitude dans le processus a été corrigée lors de la réécriture.

1 Scinto, PR, « The VirtualEngine Test », article SAE n° 2001-01-1905, mai 2001.

2 Scinto, PR, « Use of Virtual Tests in Establishing BOI/VGRA », article SAE n° 2002-01-2675, octobre 2002.

3 Scinto, PR, et Lemmon, MA, « The Single Technology Matrix Process for Base Oil Interchange », document SAE n° 2002-01-2676, octobre 2002.

  • Produits chimiques Afton
  • Institut américain du pétrole
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