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Combustible pour moteurs à explosions et son procédé de fabrication
La présente invention est relative aux hydrocarbures liquides communément utilisés oomme combustibles dans les moteursà combustion interne du type à explosions,, en particulier dans lesmoteurs d'automobileset dans les moteurs analogues servant à d'autres usages.
Le but de l'invention est de produire un combustible liquide qui ait des caractéristiques de vaporisation convenables et qui puisse être utilisé
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dans des moteurs à haute compression du type mentionné ci-dessus, tout en réduisant la tendance, pendant la combustion, à un allumage prématuré et à des déflagrations ou cogne mont s.
Divers chercheurs dans la technique des hydrocarbures combustibles pour moteurs à explosions ont remarque que lorsqu'on additionne de l'aniline à un combustible commercial, tel que l'essence, avec un agent de mélange tel que le butanol, elle a pour effet de réduire les déflagrations, mais que son utilisation dans l'essence et les combustibles analogues est ac- compagnée de divers inconvénients que l'on a pensé être pratiquement impossibles à supprimer.
L'un de ces inoonvénients c'est que lorsque de l'aniline est mélangée à de l'essence ou à un combustible hydrocarburé analogue, l'aniline se sépare par cris- tallisation et se trouve séparée de l'essence à des températures d'environ 12 C au-dessous de zéro. Diverses tentatives ont été faites pour empêcher cette cristal- lisation de l'aniline aux basses températures et cer- taines ont été plus ou moins couronnées de succès en utilisant comme ingrédient additionnel certain fluide ou liquide plus expansif de sorte que l'homogénéité du combustible est augmentée, même à dos températures tout-à-fait basses.
Ces considérations deviennent de grande importance lorsque l'essence est utilisée dans des aéroplanes qui atteignent souvent, même en été, de hautes altitudes où la température peut tomber entre 30 et 45 0 en dessous de zéro. Une grande proportion de benzol est
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habituellement incorporée à l'essence lorsque le combustible doit être utilisé à d'aussi basses tem- pératures pour produire les caractéristiques anti-
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cognantes né oessaires.
En considérant les résultats des recherches des chercheurs antérieurs relatives à ces directives, on constate que les résultats et la perfection des hydrocarbures liquides utilisables comme combustibles pour moteursà combustion interne obtenus par la combinaison d'ingrédients de la présenta invention n'avaient pas encore été obtenus.
Conformément à l'invention, on a cherché obtenir deux résultats très importants au cours des recherches faites suivant ces directives.
-Le premier est de produire un mélange de combustible hydrocarbure et d'aniline tel qu'il ne soit pas séparé de cristaux du combustible même lorsque la température baisse à 40 0 au-dessous de zéro,
Ce ré sa. liât est obtenu principalement en additionnant à un mélange d'aniline, de butanol et d'un hydrocarbure combustibletel qu'essence, une petite proportion (habituellement moins de 1 %) d'alcool éthylique à faible teneur humide.
Le second résultat que l'on a cherché à obtenir et qu'on a obtenu conformément à l'invention est de retenir l'aniline et l'alcool ensemble en solution dans l'essence, de manière que celle-ci ne soit pas affectée par la présence d'eau qui peut être ensuite mélangée à l'essence par suite de condensa- tion et de l'atmosphère humide ou d'autres sources
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d'humidité.
Ce dernier résultat est obtenu du fait que l'introduction d'une petite quantité d'alcool éthylique combine l'aniline et le butanol de sorte que ces derniers ingrédients ne sont pas affectés par l'addition subséquente d'humidité et l'aniline est en conséquence empêchée d'être cristallisée même à des températures telles que 40 0 au.dessous de zéro. Un autre avantage de l'emploi d'alcool éthylique pour cet usage c'est que l'alcool aide lui-même à réduire la tendance à l'allumage préma- turé ou cognement.
Ordinairement, il est désirable d'utiliser
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e 1% 3 % d'aniline avso 0,1 8 1 de butanol dans de l'essence utilisée oomme combustible à moteur. La quantité d'alcool éthylique nécessaire pour faire rester l'aniline en solution doit être de l'ordre de 0,2 % à 0,3 % jusqu'à 3 % ou légère- ment plus, suivant la quantité d'aniline introduite et les points inférieurs de température auxquels le combustible peut être soumis.
Il est évident que plus la compression est forte pendant la course de compression d'un moteur automobile, plus la quantité d'aniline nécessaire pour supprimer la déflagration ou le oognement est grande.
D'autres avantages résultant de l'utilisation des mélanges perfectionnés de l'invention comme oombustibles pour moteurs à combustion interne décou- lent du fait que les températures de combustion sont réduites à un point inférieur à celui pouvant être ob- @
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tenu par les combustibles plus communs et quelque peu inférieurs utilisés d'une façon générale*
Au cours de l'utilisation de nombreux combustibles commerciaux dans des moteurs d'aéro- @ planes, on a constaté que ces combustibles chauffent les parois des cylindres,
les pistons et les soupapes dans une mesure telle qu'ils ne peuvent être mis en service que pendant un laps de temps court sans perte de puissance importante et sans endommagement subséquent du moteur. Or, on a constaté que l'utili- sation du combustible conforme à l'invention réduit les températures de façon très notable et jusqu'à un point où elles ne sont pas nuisibles aux pièces de travail d'un moteur à combustion interne. Fréquem- ment, les effets de déflagrations dans un moteur sont indiqués, lorsqu'elles se produisent, par les hautes températures qu'atteignent les oulasses des cylindres.
On a constaté que pendant que des moteurs d'aéronefs fonctionnent avec le papillon largement ouvert, certains combustibles causent une élévation marquée des tempé- ratures des oulasses de leurs cylindres, ce qui cause des dommages considérables aux soupapes et aux sièges de soupapes et dans certains cas des manques d'étan- chéité des têtes de piston.
Une nouvelle échelle de proportions anti- oognement récemment adoptée par les ingénieurs de l'automobile est basée sur une comparaison de tout combustible particulier avec un mélange d'iso- ootane dans de l'heptane normal, le résultat étant qu'une certaine proportion d'iso-octans peut être
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introduite dans l'heptane pour produire la même quantité de déflagration sous des conditions analogues que celle qui est produite par le combustible compare à ce mélange. En d'autres termes, la proportion d'iso-octane utilisée dans un mélange avec de l'heptane indique la proportion anti-cogenement.
Etant donné que de l'heptane normal est considérablement plus mauvais au point de vue oognement que les combustibles ordinaires modernes et que, par ailleurs, l'iso-cotane est meilleur que tout combustible connu, ces produits sont pris comme valeurs zéro et 100 %, On pout ainsi faire des mélanges de ces produits qui correspondent à tous les combustibles communément utilisés actuelle- ment. L'essence à automobile actuelle est comprise entre un nombre d'octane 50 pour les qualités très inférieures, à 64 pour une qualité moyenne. Dans les aéronefs, les meilleurs résultats sont obtenus avec des-combustibles ayant des nombres d'octane approchant de 100.
Dansle cas de mélanges d'aniline tels que ceux décrits oi-dessus, on obtient nombre d'avantages du fait qu'on utilise une huile neutre ne contenant pas d'élément métallique et qui peut en conséquence être additionnée en quantités suffisantes sans endom- mager le moteur et sans former de dépôts écailleux sur les soupapes d'échappement et autres pièces, comme ceux qui peuvent résulter de l'utilisation de fluides contenant des élémentsmétalliques. Elle .est également pratiquement non-toxique et ne nécessite @
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pas de précautions spéciales pour empêcher que les mécaniciens soient sérieusement incommodés. Les mé- langes peuvent être utilisés aux hautes altitudes où les températures atmosphériques tombent à des points bas.
De plus, on a constaté que l'emploi de mélanges d'aniline, tels que ceux indiqués au sujet des combustibles de la présente invention, donne une valeur anti-oognement de nombres d'octane d'environ 3,5 pour chaque pour cent du mélange d'aniline addi- tionné au combustible et que le nombre d'octane peut être élevé à 100 ou plus. Il est ainsi évident que la valeur ant i-oognement d'un combustible peut être réglée de façon très préoise et que l'action chauffante sur les pièces d'un moteur à combustion interne peut être réduite au point désiré pour donner la meilleure efficacité sous toute condition pouvant se présenter à un moteur d'aéronef ou d'automobile.
Certains combustibles hydrocarbures qui travail- lent bien aux basses températures de combustion ne travaillent pas aux hautes températures en raison de l'effet chauffant produit et, d'autre part, des oombus- tibles qui travaillent aux hautes températures, comme dans les moteurs d'aéroplanes, ne travaillent pas bien aux températures de combustion plus basses, telles que celles des moteurs d'automobiles. Des combustibles préparés conformément à l'invention peuvent être établis pour travailler bien soit aux hautes, soit aux basses températures de combustion, suivant la quantité d'aniline et d'autres ingrédients additionnés.
En d'au- tres termes, l'addition d'aniline, avec les autres
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ingrédients indiqués, a pour résultat de supprimer les effets des mauvais constituants d'essence pauvre, tels que la production anormale de chaleur, de même que le cognement, tandis qu'en même temps l'addition de ces ingrédientsréduit l'effet chauf- fant et élève le nombre d'octane. En fait, ces effets peuvent être réglés et le nombre d'octane désiré peut être produit même dans les qualités de combustibles plus pauvres.
Il est évident pour tout homme du métier que les proportions d'aniline, de butanol et d'alcool éthylique qui sont utilisées dépendent plus ou moins des constituants du combustible utilisé. L'invention n'èst donc pas limitée à des proportions données,bien que pour produire les meilleurs résultats ces proportions doivent être de l'ordre indiqué ci-dessus.
REVENDICATIONS
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1 - Procédé pour rendre incongelablesdes combustibles hydrocarbures pour moteurs à combustion interne, consistant à additionner au combustible hydrocarbure de l'aniline avec un agent de mélange alcoolique et un autre alcool qui empêche la séparation des ingrédients en présence de l'humidité qu'ils contiennent.
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Fuel for internal combustion engines and its manufacturing process
The present invention relates to liquid hydrocarbons commonly used as fuels in internal combustion engines of the explosion type, in particular in automobile engines and in similar engines serving for other uses.
The object of the invention is to produce a liquid fuel which has suitable vaporization characteristics and which can be used.
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in high compression engines of the type mentioned above, while reducing the tendency, during combustion, to premature ignition and to deflagrations or bangs.
Various researchers in the art of petroleum fuel for explosive engines have observed that when aniline is added to a commercial fuel, such as gasoline, with a blending agent such as butanol, it has the effect of reducing deflagrations, but that its use in gasoline and the like is accompanied by various disadvantages which have been thought to be practically impossible to eliminate.
One of these drawbacks is that when aniline is mixed with gasoline or a similar hydrocarbon fuel, the aniline crystallizes out and is separated from gasoline at temperatures of d. 'about 12 C below zero. Various attempts have been made to prevent this crystallization of aniline at low temperatures and some have been more or less successful in using as an additional ingredient certain more expansive fluid or liquid so that fuel homogeneity is achieved. increased, even at very low temperatures.
These considerations become of great importance when gasoline is used in airplanes which often reach, even in summer, high altitudes where the temperature can fall between 30 and 45 ° below zero. A large proportion of benzol is
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usually incorporated in gasoline when the fuel is to be used at such low temperatures to produce the anti-
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knocking oessaries.
Considering the results of the research of previous researchers relating to these guidelines, it is seen that the results and the perfection of liquid hydrocarbons usable as fuels for internal combustion engines obtained by the combination of ingredients of the present invention had not yet been obtained. .
In accordance with the invention, attempts have been made to obtain two very important results during the research carried out according to these guidelines.
-The first is to produce a mixture of hydrocarbon fuel and aniline such that it is not separated from the crystals of the fuel even when the temperature drops to 40 0 below zero,
This re. The material is obtained primarily by adding to a mixture of aniline, butanol and a combustible hydrocarbon such as gasoline, a small proportion (usually less than 1%) of low-moisture ethyl alcohol.
The second result which has been sought to obtain and which has been obtained in accordance with the invention is to retain the aniline and the alcohol together in solution in the gasoline, so that the latter is not affected. by the presence of water which can then be mixed with gasoline as a result of condensation and the humid atmosphere or other sources
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humidity.
The latter result is obtained from the fact that the introduction of a small amount of ethyl alcohol combines aniline and butanol so that the latter ingredients are not affected by the subsequent addition of moisture and aniline is therefore prevented from crystallizing even at temperatures such as 40 ° below zero. Another advantage of using ethyl alcohol for this purpose is that the alcohol itself helps reduce the tendency for premature ignition or knocking.
Ordinarily, it is desirable to use
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e 1% 3% aniline avso 0.1 8 1 butanol in gasoline used as motor fuel. The quantity of ethyl alcohol necessary to make the aniline remain in solution should be of the order of 0.2% to 0.3% up to 3% or slightly more, depending on the quantity of aniline introduced and the lower temperature points to which the fuel may be subjected.
Obviously, the greater the compression during the compression stroke of an automobile engine, the greater the amount of aniline required to suppress the blast or knocking.
Further advantages resulting from the use of the improved blends of the invention as fuels for internal combustion engines arise from the fact that the combustion temperatures are reduced to a point below that achievable.
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held by the more common and somewhat inferior fuels in general use *
During the use of many commercial fuels in aircraft engines, it has been found that these fuels heat the cylinder walls,
pistons and valves to such an extent that they can only be put into service for a short period of time without significant loss of power and subsequent damage to the engine. However, it has been found that the use of the fuel according to the invention reduces the temperatures very significantly and to a point where they are not harmful to the working parts of an internal combustion engine. Frequently, the effects of deflagrations in an engine are indicated, when they occur, by the high temperatures reached in the cylinder oulasses.
It has been found that while aircraft engines are operated with the throttle valve wide open, certain fuels cause marked rise in the temperatures of their cylinder oulasses, causing considerable damage to the valves and valve seats and in some cases. the case of piston heads leaks.
A new scale of anti-ootane proportions recently adopted by automotive engineers is based on a comparison of any particular fuel with a mixture of isootane in normal heptane, the result being that a certain proportion of 'iso-octans can be
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introduced into heptane to produce the same amount of deflagration under analogous conditions as that produced by the fuel compares to this mixture. In other words, the proportion of iso-octane used in a mixture with heptane indicates the anti-cogenation proportion.
Since normal heptane is considerably worse from the standpoint of modern ordinary fuels and, moreover, isocotane is better than any known fuel, these products are taken as zero and 100% values. It is thus possible to make mixtures of these products which correspond to all the fuels commonly used today. Current automobile gasoline ranges from an octane number of 50 for very inferior qualities to 64 for average quality. In aircraft, the best results are obtained with fuels having octane numbers approaching 100.
In the case of mixtures of aniline such as those described above, a number of advantages are obtained from the fact that a neutral oil is used which does not contain a metallic element and which can therefore be added in sufficient quantities without damage. the engine and without forming scaly deposits on the exhaust valves and other parts, such as those which may result from the use of fluids containing metallic elements. It is also practically non-toxic and does not require
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no special precautions to prevent mechanics from being seriously inconvenienced. The mixes can be used at high altitudes where atmospheric temperatures drop to low points.
In addition, it has been found that the use of mixtures of aniline, such as those indicated in connection with the fuels of the present invention, give an anti-knockout value of octane numbers of about 3.5 for each percent. mixture of aniline added to the fuel and the octane number may be increased to 100 or more. It is thus evident that the ant i-oognition value of a fuel can be set very carefully and that the heating action on the parts of an internal combustion engine can be reduced to the desired point to give the best efficiency under. any condition that may occur in an aircraft or automobile engine.
Some hydrocarbon fuels which work well at low combustion temperatures do not work at high temperatures because of the heating effect produced and, on the other hand, fuel oils which work at high temperatures, as in gasoline engines. airplanes, do not work well at lower combustion temperatures, such as those in automobile engines. Fuels prepared in accordance with the invention can be set to work well at either high or low combustion temperatures, depending on the amount of aniline and other ingredients added.
In other words, the addition of aniline, together with the other
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indicated ingredients, results in suppressing the effects of bad constituents of lean gasoline, such as abnormal heat production, as well as knocking, while at the same time the addition of these ingredients reduces the heating effect. and raise the octane number. In fact, these effects can be controlled and the desired octane number can be produced even in the poorer fuel grades.
It is obvious to any person skilled in the art that the proportions of aniline, of butanol and of ethyl alcohol which are used depend more or less on the constituents of the fuel used. The invention is therefore not limited to given proportions, although to produce the best results, these proportions should be of the order indicated above.
CLAIMS
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1 - Process for making hydrocarbon fuels for internal combustion engines non-freezing, consisting in adding aniline to the hydrocarbon fuel with an alcoholic mixing agent and another alcohol which prevents the separation of the ingredients in the presence of the moisture they contain .
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