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"PROCEDE ET APPAREIL PERMETTANT L'EMPLOI DES HUILES LOURDES ET NOTAMMENT DU PETROLE LAMPANT DANS LES MOTEURS A EXPLOSIONS ET LES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE
Les huiles lourdes et notamment le pétrole lampant, ne sont pas susceptibles, ainsi qu'il est connu, d'émettre de vapeurs à la température ordinaire et sous la pression atmos- phérique; pour cette raison, ces combustibles lourds n'ont pu être utilisés pratiquement dans les moteurs à explosions et dans les moteurs à combustion interne.
Le moyen connu jusqu'à ce jour pour utiliser les combus- tibles lourds dans les moteurs à explosions consiste à chauffer fortement la tubulure d'admission au moteur du mélange d'air et
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de combustible, mais ce procédé offre divers inconvénients, notamment celui de diminuer la puissance du moteur, et de pro- voquer des allumages prématurés et des explosions brisantes qui font "cogner" le moteur,
La présente invention a pour objet un procâdé et un sys- tème d'appareil permettant l'utilisation des huiles lourdes dans les moteurs à, explosions et dans les moteurs à combustion inter- ne en général, sans nécessiter le chauffage du mélange de com- bustible et d'air au moment de son admission dans le moteur.
L'invention consiste, en principe, à faire passer le mélange d'air et de combustible, avant son admission au moteur, à travers un produit catalyseur, tel que du charbon de bois ac- tivé, soit aggloméré, soit à l'état divisé.
Ce produit catalyseur a pour effet de produire une dé- composition partielle et une division du combustible, de telle sorte que le mélange qui arrive au moteur-est composé de va- peurs légères, d'huiles lourdes et d'air; les vapeurs'légères, en raison de leur grande inflammabilité, s'enflammant rapide- ment sous l'action du moyen d'allumage ordinairement employé, (étincelle électrique, boule ou tige incandescente, chaleur produite par la compression, etc,,) et, par leur inflammation, produisent l'allumage des huiles lourdes.
La proportion de vapeurs-légères ainsi admises au mo- teur peut être augmentée notablement si, au lieu d'opérer à froid, on élève la température du catalyseur; le rendement maxi- mum est obtenu si cette température est voisine de 350 c.
L'invention peut être réalisée sous forme d'un appareil indépendant interposé entre le carburateur et le moteur ou mon- té sur le carburateur, ou bien encore le produit catalyseur peut être disposé à l'intérieur du carburateur.
A titre d'exemple, il va être décrit ci-dessous plu- sieurs modes d'exécution de la présente invention.
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La fig 1 montre en coupe verticale un appareil cata- lyseur réalisé selon l'invention et destiné à être intercalé en un point quelconque de la canalisation reliant le carbura- teur au moteur.
La fig. 2 montre un mode d'exécution dans lequel la ma- tière catalysante, agglomérée sous forme de bloc, présente des canaux intérieurs. la fig, 3 représente un autre mode' d'exécution dans le- quel l'appareil catalyseur est monté directement sur un carbu- rateur.
Les figs. 4 et 5 représentent un appareil de carbura- tion réalisé selon l'invention, et dans lequel le catalyseur est renfermé à l'intérieur du corps du carburateur; la fige 4 @ est une vue en élévation; la fig, 5 est une coupe verticale.
Dans le mode d'exécution représenté fig, 1 le produit catalyseur a, constitué par exemple par un bloc de charbon de bois activé, est contenu dans un corps b, formant enveloppe, muni de deux tubulures ± ! reliées respectivement au carbura- teur et à la tubulure d'admission du moteur.
Afin d'opposer une résistance moindre au passage du @ mélange de combustible et d'air, le catalyseur a, aggloméré sous forme de bloc, peut présenter des canaux e, débouchant di- rectement ou indirectement sur les faces d'entrée et de sortie de ce bloc; ces canaux seront disposés de préférence oblique- ment, comme le montre la fig. 2, de façon que la surface de contact du mélange combustible et du bloc catalyseur soit aussi grande que possible.
Dans le cas où il y a intérêt, selon la nature du com- bustible employé par exemple, à élever la température du pro- duit catalyseur a, le corps b de l'appareil pourra être muni, ainsi qu'il est représenté sur la fig. 3, d'une double onve-
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loppe f munio de préférenc d'ailettes sur sa face interne, et à l'intérieur de laquelle circulera un fluide chaud, soit les gaz d'échappement du moteur, soit l'.oau allant au radia- teur.
Cotte élévation do température a pour effet de faciliter et d'activer le phénomène de catalyse et d'augmenter ainsi le pourcentage de vapeurs légères fournies par le combustible lourd pendant sa distillation fractionnée au cours de son pas- sage à travers le produit catalyseur a,
L'appareil qui vient d'être décrit, en référence aux figs, 1 2 et 3 peut être intercalé en un point quelconque de la canalisation reliant le carburateur au moteur., ou être mon-' té, comme il est représenté fig. 3, sur un carburateur, sur la tubulure g renfermant la olé papillon h qui commande l'admis- sion au moteur du mélange d'air et de combustible..
Par la présente invention, le mélange carburé, fourni par le carburateur et aspiré par le moteur, est obligé, avant son admission à ce dernier, de traverser le catalyseur a cons- titué par exemple par du charbon de bois activé, comme il a été dit ci-dessus; dans le cas de la fig. 1 le mélange carburé passe entièrement à travers la masse de ce charbon activé a et, dans le cas des figs. 2 et 3, passe en partie à travers la masse de celui-ci et en partie par les canaux e ménagés dans cette dernière. Par son contact avec le charbon activé a, le combustible lourd subit, par un phénomène de catalyse, une dé- composition partielle et donne naissance à des vapeurs légères; dans ces conditions, le mélange carburé à sa sortie de l'appa- reil est composé de vapeurs légères, d'huiles lourdes et d'air.
A l'arrivée de ce mélange dans le moteur, les vapeurs légères, très inflammables, s'enflamment immédiatement, quel que soit le mode d'allumage employé (étincelle électrique, boule ou ti- ge incandescente, chaleur produite par la compression, etc..)
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et, par leur inflammation, produisent l'allumage des huiles lourdes, ainsi qu'il a été exposé ci-dessus.
Les figs. 4 et 5 montrent un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel le produit catalyseur est disposé à l'intérieur même du carburateur.
Dans ce mode d'exécution, le tube d'arrivée de com- bustible liquide, relié à un réservoir à niveau constant non représenté sur le dessin, débouche par des trous multiples au sein do la masse du bloc catalyseur a, logé à l'intérieur du corps du carburateur; ce bloc catalyseur pourra reposer, par exemple, sur une portée présentée par le tube 1 Le liquide combustible est maintenu à un niveau X-X tel qu'une partie du bloc catalyseur a soit. imprégnée constamment de combustible.
Le crps du carburateur comprend une partie centrale k cylidnro0-coniuqe renfermant le bloc catalyseur a de forme cor- respondante, une tubulure 1, à sa partie inférieure, pour l'ad- mission de l'air, et un corps cylindrique m, à sa partie supé- rieure, constituant le diffuseur et présentant intérieurement le profil d'un tube de Venturi.
La partie centrale cylindro-conique k, à l'intérieur de laquelle est logé le bloc catalyseur a, est de préférence munie d'une 'double enveloppe n à l'intérieur de laquelle circu- lera un fluide chaud (gaz d'échappement, eau allant au radia- teur, par exemple), destiné à élever la température du bloc ca- talyseur, a afin de favoriser son action eatalytique sur l'hy- drocarbure lourd qui le traverse, comme il a été dit ci-dessus.
Dans le bloc catalyseur a sont ménagés des canaux disposés obliquement comme il a été dit précédemment et débou- chant d'une part sur la face inférieure de ce bloc catalyseur a et d'autre part sur la surface conique de celui-ci dans un intervalle o réservé entre cette surface conique et la face
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tronconique du corps du carburateur.
Le bloc catalyseur a est de préférence recouvert d'une couche obturatrice ±,de métal par exemple, sur sa Surface ex- terne, sauf à la partie centrale q de sa face supérieure, la- quelle est réservée pour le passage du mélange carburé comme il sera dit plus loin; la paroi des canaux e de même ne sera pas reoouverte de métal afin de permettre le contact du mélange carburé avec le bloc catalyseur au cours de sa circulation à travers ces canaux.
Le corps du carburateur et le bloc catalyseur peuvent être déplacés verticalement l'un par rapport à l'autre, de fa- çon à permettre de faire varier à volonté la section de l'in- tervalle o et même d'obturer les orifices supérieurs des canaux e dans le'cas de la marche au ralenti, comme il est expliqué ci-dessous. Dans le mode d'exécution représenté, le bloc cata- lyseur a est fixé et tout l'ensemble du corps du carburateur 1 k m est mobile. Ce déplacement vertical du corps du carbura- teur est commandé par exemple par un levier r manoeuvré par une pédale ou une manette par l'intermédiaire d'.une transmis- sion quelconque.
La tubulure d'admission d'air 1 est munie, de préférence, d'un dispositif de réglage, d'un système quelconque, permettant de faire, varier, soit par une commande spéciale,, soit automati- quement, la quantité d'air admis à l'intérieur du carburateur.
Le corps cylindrique supérieur ou diffuseur m du car- burateur peut coulisser à l'intérieur d'un corps cylindrique fixe s à. l'extrémité duquel vient se fixer le conduit reliant le carburateur à l'admission du moteur ; corps cylindrique fixe! présente un orifice réglable d'admission d'air t D'au- tre part, sur la paroi externe du diffuseur m est ménagée une rainure u communiquant par un ou plusieurs trous calibrés v
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avec l'intérieur du diffuseur; lorsque le corps du carbura- teur est amené à sa position basse, dans le cas de la marche au ralenti, la rainure u vient se placer en regard de l'ori- cice d'admission d'air t.
Le fonctionnement de cet appareil de carburation est le suivant:
Dans le cas de la marche au ralenti, le corps du car- burateur 1 k m est eu bas de sa course ; dans cette position, la rainure u se présente en regard de l'orifice d'admission d'air t; d'autre part, la surface tronconique de la partie cen- trale k du corps du carburateur s'applique sur la surface cni que du bloc catalyseur a et obture ainsi les orifices supérieurs des canaux e ménagés dans ce dernier.
Sous, l'effet de la dépression créée par le moteur, le liquide combustible, dont le niveau est en X-X dans le carbu- rateur, est aspiré ; cecombustible traverse la masse du bloc catalyseur a et sort par la partie centrale non métallisée q de la face supérieure de celui-ci sous forme de vapeurs combus- tibles, la quantité d'air nécessaire à leur combustion est ad- mise par le trou ou les trous calibrés! à l'intérieur du dif- fus eur .
Pour accélérer l'allume du moteur et passer à la mar- che normale, on déplace verticalement, de bas en haut, le corps du carburateur 1 k m, par l'intermédiaire du levier ; sous l'effet de ce déplacement, la rainure u se se trouve plus en regard de l'orifice d'admission d'air t lequel est alors mas- qué par le corps du diffuseur m et l'admission directe d'air dans ce dernier est interrompue ; d'autre part, les orifices su- périeurs des canaux! ménagés dans le bloc catalyseur a sont dé- couverts;
l'air extérieur, aspiré par le moteur et entrant par la tubulure 1, circule à travers les oanaux e en léchant les
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parois de ces derniers, lesquelles sont saturées du liquide carburant ayant déjà subi l'action de la catalyse, une partie de cet air passe, en outre, à travers la masse du bloc cataly- seur 1 Il arrive donc ainsi dans le diffuseur m un mélange d'air, de vapeurs légères et d'huiles lourdes, La quantité du mélange carburé fourni par l'appareil de carburation peut être réglée à volonté, par le déplacement du corps du carburateur
1 k m qui permet de faire varier la section de passage comme il a été expliqué ci-dessus.
Dans le présent appareil, le diamètre du tube d'amenée i du combustible est déterminé de façon que le débit de ce tu- be soit supérieur à celui demandé par le moteur; il s'en suit que, pendant la marche au ralenti, le bloc catalyseur a est fortement imprégné de carburant; dans ces conditions, au mo- ment du passage de la marche au ralenti à l'allure normale, le mélange d'air et de combustible est très riche et la reprise s'opère franchement.
Il est bien entendu que le mode d'exécution qui vient d'être décrit n'est donné qu'à titre d'exemple; le présent sys- tème d'appareil de.carburation pourrait également être réalisé de telle façon que le corps du carburateur soit fixe et que le bloc catalyseur a soit mobile; dans ce cas, le tube d'amenée du liquide combustible pourrait également être mobile de façon à suivre les déplacements du bloc catalyseur, ou bien encore pourrait être fixe, le bloc catalyseur coulissant sur ce tube.
La forme, les dimensions et les détails d'exécution du présent système d'appareil de carburation pourront être mo- difiés selon les applications.
La présente invention est applicable également dans le cas d'emploi de combustibles légers tels que essence ou alcool. et même du benzol, le passage de ces combustibles à travers
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le catalyseur spécifié ci-dessus ayant pour effet de transfor- mer ces combustibles complètement on vapeurs et d'augmenter ainsi considérablement le rendement.
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"PROCESS AND APPARATUS ALLOWING THE USE OF HEAVY OILS AND IN PARTICULAR LAMPING PETROLEUM IN EXPLOSION ENGINES AND INTERNAL COMBUSTION ENGINES
Heavy oils, and in particular kerosene, are not liable, as is known, to emit vapors at ordinary temperature and under atmospheric pressure; for this reason, these heavy fuels could not be used practically in the engines with explosions and in the engines with internal combustion.
The means known to date for using heavy fuels in explosive engines consists in strongly heating the intake manifold to the engine of the air mixture and
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of fuel, but this process has various drawbacks, in particular that of reducing the power of the engine, and of causing premature ignition and shattering explosions which cause the engine to "knock",
The object of the present invention is a process and an apparatus system allowing the use of heavy oils in combustion engines, explosions and in internal combustion engines in general, without requiring the heating of the mixture of compounds. bustible and air at the time of its admission into the engine.
The invention consists, in principle, in passing the mixture of air and fuel, before its admission to the engine, through a catalyst product, such as activated charcoal, either agglomerated or in the Split.
This catalyst product has the effect of producing a partial decomposition and division of the fuel, so that the mixture which arrives at the engine is composed of light vapors, heavy oils and air; the light vapors, by reason of their great flammability, igniting rapidly under the action of the means of ignition ordinarily employed, (electric spark, ball or incandescent rod, heat produced by compression, etc ,,) and , by their inflammation, produce ignition of heavy oils.
The proportion of light vapors thus admitted to the engine can be considerably increased if, instead of operating cold, the temperature of the catalyst is raised; the maximum yield is obtained if this temperature is close to 350 ° C.
The invention can be implemented in the form of an independent device interposed between the carburetor and the engine or mounted on the carburetor, or else the catalyst product can be placed inside the carburetor.
By way of example, several embodiments of the present invention will be described below.
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FIG. 1 shows in vertical section a catalyst device produced according to the invention and intended to be inserted at any point of the pipe connecting the carburetor to the engine.
Fig. 2 shows an embodiment in which the catalyzing material, agglomerated in the form of a block, has internal channels. Fig, 3 shows another embodiment in which the catalyst apparatus is mounted directly on a carburetor.
Figs. 4 and 5 show a carburizing apparatus made according to the invention, and in which the catalyst is enclosed within the body of the carburetor; Fig 4 @ is an elevation view; Fig, 5 is a vertical section.
In the embodiment shown in fig, 1 the catalyst product a, consisting for example of a block of activated charcoal, is contained in a body b, forming an envelope, provided with two tubes ±! connected to the carburetor and the engine intake manifold respectively.
In order to offer less resistance to the passage of the mixture of fuel and air, the catalyst a, agglomerated in the form of a block, can have channels e, opening directly or indirectly on the inlet and outlet faces. of this block; these channels will preferably be arranged obliquely, as shown in fig. 2, so that the contact surface of the fuel mixture and the catalyst unit is as large as possible.
In the case where it is advantageous, depending on the nature of the fuel used for example, in raising the temperature of the catalyst product a, the body b of the apparatus may be fitted, as is shown in the figure. fig. 3, of a double wave
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Loppe f equipped preferably with fins on its internal face, and inside which will circulate a hot fluid, either the engine exhaust gases, or the water going to the radiator.
This rise in temperature has the effect of facilitating and activating the phenomenon of catalysis and thus increasing the percentage of light vapors supplied by the heavy fuel during its fractional distillation during its passage through the catalyst product a,
The apparatus which has just been described, with reference to Figs, 1 2 and 3 can be inserted at any point of the pipe connecting the carburetor to the engine., Or be mounted, as shown in fig. 3, on a carburetor, on the pipe g containing the ole butterfly valve h which controls the admission to the engine of the mixture of air and fuel.
By the present invention, the fuel mixture, supplied by the carburettor and sucked in by the engine, is obliged, before its admission to the latter, to pass through the catalyst constituted for example by activated charcoal, as it has been. said above; in the case of fig. 1 the fuel mixture passes entirely through the mass of this activated carbon a and, in the case of figs. 2 and 3, passes partly through the mass thereof and partly through the e channels formed in the latter. By its contact with the activated carbon a, the heavy fuel undergoes, by a phenomenon of catalysis, a partial decomposition and gives rise to light vapors; under these conditions, the fuel mixture on leaving the apparatus is composed of light vapors, heavy oils and air.
On arrival of this mixture in the engine, the light, very flammable vapors ignite immediately, whatever the ignition mode used (electric spark, glowing ball or wire, heat produced by compression, etc. ..)
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and, by their inflammation, produce the ignition of heavy oils, as has been explained above.
Figs. 4 and 5 show another embodiment of the invention, in which the catalyst product is placed inside the carburetor itself.
In this embodiment, the liquid fuel inlet tube, connected to a constant level tank not shown in the drawing, opens out through multiple holes within the mass of the catalyst unit a, housed at the end. inside the carburetor body; this catalyst unit may rest, for example, on a bearing surface presented by the tube 1. The combustible liquid is maintained at a level X-X such that part of the catalyst unit has either. constantly impregnated with fuel.
The carburetor crps comprises a central part k cylidnro0-coniuqe enclosing the catalyst block a of corresponding shape, a pipe 1, at its lower part, for the admission of air, and a cylindrical body m, at its upper part, constituting the diffuser and internally having the profile of a Venturi tube.
The cylindrical-conical central part k, inside which the catalyst unit a is housed, is preferably provided with a double jacket n inside which will circulate a hot fluid (exhaust gas, water going to the radiator, for example), intended to raise the temperature of the catalyst block, in order to promote its catalytic action on the heavy hydrocarbon which passes through it, as has been said above.
In the catalyst unit a are formed channels arranged obliquely as has been said previously and opening on the one hand on the lower face of this catalyst unit a and on the other hand on the conical surface of the latter in an interval. o reserved between this conical surface and the face
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frustoconical of the body of the carburetor.
The catalyst block a is preferably covered with a sealing layer ±, of metal for example, on its external surface, except at the central part q of its upper face, which is reserved for the passage of the fuel mixture as it will be said later; the wall of the channels e likewise will not be reopened with metal in order to allow contact of the fuel mixture with the catalyst unit during its circulation through these channels.
The body of the carburetor and the catalyst unit can be moved vertically with respect to one another, so as to allow the section of the interval o to be varied at will and even to close the upper orifices. e channels in the case of idling, as explained below. In the embodiment shown, the catalyst unit a is fixed and the entire body of the carburetor 1 k m is movable. This vertical displacement of the body of the carburettor is controlled for example by a lever r operated by a pedal or a lever via any transmission.
The air intake manifold 1 is provided, preferably, with an adjustment device, with any system, making it possible to vary, either by a special command, or automatically, the quantity of. air admitted inside the carburetor.
The upper cylindrical body or diffuser m of the carburettor can slide inside a fixed cylindrical body s to. the end of which is fixed the duct connecting the carburetor to the engine intake; fixed cylindrical body! has an adjustable air intake orifice t On the other hand, on the outer wall of the diffuser m there is provided a groove u communicating through one or more calibrated holes v
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with the interior of the diffuser; when the body of the carburetor is brought to its low position, in the case of idling, the groove u is placed opposite the air intake opening t.
The operation of this carburizing device is as follows:
In the case of idling, the body of the 1 k m carburettor is at the bottom of its stroke; in this position, the groove u appears opposite the air intake orifice t; on the other hand, the frustoconical surface of the central part k of the body of the carburetor is applied to the surface cni that of the catalyst unit a and thus closes the upper orifices of the channels e formed in the latter.
Under the effect of the vacuum created by the engine, the combustible liquid, the level of which is X-X in the carburetor, is sucked; this fuel passes through the mass of the catalyst unit a and exits through the non-metallized central part q of the upper face of the latter in the form of combustible vapors, the quantity of air necessary for their combustion is admitted through the hole or calibrated holes! inside the diffuser.
To accelerate the ignition of the engine and switch to normal gear, the carburetor body is moved vertically, from bottom to top, by means of the lever; under the effect of this displacement, the groove u is located more opposite the air intake orifice t which is then masked by the body of the diffuser m and the direct admission of air into this last is interrupted; on the other hand, the upper orifices of the channels! provided in the catalyst unit a are uncovered;
the outside air, sucked in by the motor and entering through the tubing 1, circulates through the channels and licking the
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walls of the latter, which are saturated with the liquid fuel which has already undergone the action of catalysis, part of this air passes, moreover, through the mass of the catalyst unit 1 It thus arrives in the diffuser m un mixture of air, light vapors and heavy oils, The quantity of the fuel mixture supplied by the carburizing device can be adjusted at will, by moving the body of the carburetor
1 k m which makes it possible to vary the passage section as explained above.
In the present apparatus, the diameter of the fuel feed tube i is determined so that the flow rate of this tube is greater than that requested by the engine; it follows that, during idling, the catalyst unit a is strongly impregnated with fuel; under these conditions, when switching from idling to normal speed, the air and fuel mixture is very rich and the recovery takes place clearly.
It is understood that the mode of execution which has just been described is given only by way of example; the present carburizing apparatus system could also be made such that the body of the carburetor is fixed and the catalyst unit a is movable; in this case, the fuel liquid feed tube could also be movable so as to follow the movements of the catalyst unit, or else could be fixed, the catalyst unit sliding on this tube.
The shape, dimensions and details of execution of the present carburizing apparatus system may be varied according to the applications.
The present invention is also applicable in the case of the use of light fuels such as gasoline or alcohol. and even benzol, the passage of these fuels through
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the catalyst specified above having the effect of converting these fuels completely to vapors and thereby considerably increasing the yield.