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" Procédé et appareil pour l'utilisation d'huile comme carburant ".
La présente invention est relative à un procédé t'utilisation d'huile comme carburant dans un moteur à combustion interne.
Pour utiliser l'huile comme carburant, il est né- cessaire de la gazéifier le mieux possible et d'y ajouter la grande quantité d'oxygène nécessaire pour obtenir une combustion suffisamment complète. Cet oxygène est géné- ralement introduit sous forme d'air.
Au contact de l'oxygène ou de l'air, et surtout lorsqu'on chauffe l'huile pour favoriser sa gazéification, il se produit une oxydation partielle de l'huile, ce qui conduit à un appauvrissement en oxygène du mélange carbu- rant et à, nes dépôts de oarbone .
Pour remédier à ces inconvénients, dans le procédé conforme à l'invention, on ajoute de l'hydrogène à l'huile avant le mélange de celle-ci à tout au moins la plus grande partie de l'oxygène nécessaire à sa combustion,
Une faible additiond'hydrogène suffit pour empêcher
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l'oxydation pendant la gazéification,
Si la quantité d'hydrogène ajouté est relativement grande, et si, en outre, on a provoqué la décomposition pyrogénée ou le cracking de l'huile, les composée qui en résultent sont hydrogénés, au moins partiellement, donc transformés en hydrocarbures légers qui sont plus volatils et dont la combustion est plus facile que celle des hydro- carbures lourds contenus dans l'huile.
Dans une variante avantageuse du procédé conforme à l'invention, on ajoute de l'hydrogène à lthuile avant de provoquer la décomposition pyrogénée ou le oraoking de celle-ci.
L'invention a également pour objet un autre procède d'utilisation de l'huile comme carburant dans un moteur à combustion interne dans lequel, suivant l'invention, on gazéifie l'huile en l'absence d'air, ce qui permet @ aussi l'oxydation de l'huile et de réduire très fortement la surface de chauffe nécessaire pour le chauffage préa- lable de l'huile puisqu'au lieu de ohauffer le mélange air-huile on ne doit plus ohauffer que l'huile, donc un volume bien moindre.
L'invention a en outre pour objet un appareil pour la mise en oeuvre de l'un ou l'autre des procédés conformes à l'invention, qui soit simple et d'un enoombrement réduit.
A cet effet, suivant l'invention, l'huile ou le mélange d'hui. le et d'hydrogène passe dans une série d'enceintes chauffées dont certaines au moins sont remplies de substances divi- sées, qui ont pour effet de disperser l'huile ou les vapeurs ou de substances d'huile/catalysantes, favorisant le cracking de l'huile.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui représentent, à titre d'exemple seulement, diverses formes de réalisation d'appareils et
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d'installations conformes à l'invention.
La figure 1 représente schématiquement une installa- tion permettant la mise en oeuvre d'un des procédés con- formes à l'invention.
La figure 2 est une coupe à travers un appareil d'hy- drogénation et de gazéifioation de l'huile.
La figure 3 est une coupe à travers un autre appa- reil d'hydrogénation et de gazéification de l'huile.
La figure 4 est une coupe à travers un appareil de gazéification de l'huile.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments analogues.
L'installation représentée à la figure 1 comprend un moteur à explosion 2 et une source d'hydrogène 3, par exemple un éleotrolyseur. L'hydrogène dégagé est amené par une canalisation 4 à un réchauffeur 5 dans lequel s'effectue la gazéification et l'hydrogénation de l'huile.
Celle-oi est amenée au réchauffeur par une canalisation 6 et un injecteur 7.
Le réohauffeur est chauffé par les gaz d'échappement du moteur 2. A ceteffet, il est traversé parades parties 8 et 9 des tuyaux d'échappement.
Lorsqu'on chauffe le mélange d'huile etd'hydrogène, on provoque d'abord une décomposition pyrogénée ou le oraoking de l'huile, puis l'hydrogène se fixe sur les compo- sés ainsi formés et les transforment en hydrocarbures légers.
Pour arriver à cette transformation, il faut une as- sez grande quantité d'hydrogène. On peut amener celui-ci sous pression dans le réohauffeur 5 en le faisant passer par une pompe 10,
La transformation de l'huile en présence d'hydrogène peut se faire sous pression en maintenant le réchauffeur 5
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sous pression.
Il est également possible d'ajouter une faible quanti- té d'hydrogène à l'huile. Dans de cas, l'huile n'est pas hydrogénée, mais elle se gazéifie en milieu réducteur et elle ne peut s'oxyder.
Le mélange résultant de l'addition de l'hydrogène à l'huile est ensuite amené au moteur après avoir été mélangé à tout au moins la plus grande partie de l'oxygène nécessai- re à sa combustion. On ajoute généralement tout l'oxygène nécessaire au mélange sortant du réchauffeur 5, mais on peut également ajouter à l'huile, avant son entrée dans le réchauffeur 5, une faible quantité d'air ou d'oxygène.
Dans une forme de réalisation avantageuse du procédé oonforme à l'invention, on introduit le mélange résultant de l'addition d'hydrogène à l'huile dans la conduite d'a- limentation d'air prévue pour la marche à l'essence du moteur, par exemple au droit du carburateur à essence.
Ainsi, à la figure 1, le mélange sortant du réchauffeur 5 est amené par une canalisation 11 à un carburateur 12.
De oette façon, on ne doit prévoir qu'un seul carbu- rateur qui peut être utilisé aussi bien lorsque le moteur est alimenté à l'essence que lorsqu'il est alimenté à à l'huile.
L'oxygène nécessaire à la combustion peut être four- ni par de l'air, mais, dans -ce cas où la source d'hydro- gène est un électrolyseur, il est avantageux d'utiliser à cet effet l'oxygène dégagé en même temps que l'hydrogène dans l'éleotrolyseur, en y ajoutant éventuellement la quantité d'air voulue pour arriver à une combustion com- plète de l'huile.
Ainsi, à la figure 1, l'oxygène dégagé dans l'éleotro- lyseur 3 est amené par une canalisation 13 au carburateur 12 et une conduite 46 est prévue pour l'amenée d'air.
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L'oxygène peut, comme l'hydrogène, être amené sous pression en passant par exemple par une pompe 14 (figure 1).
On peut aussi utiliser un électrolyseur travaillant sous pression.
Le mélange carburant sortant du carburateur 12 est as- piré dans les différents cylindres du moteur par des con- duites 15 16, 17, 18 et 19.
A la figure 1, on a en outre représenté une oanalisa- tion 20 d'amenée d'essence.
Lesdeux canalisations 6 et 20 sont respectivementpour- vues de robinets 21 et 22 qui sont oommendés simultanément de manière que l'un soit ouvert quand l'autre est fermé.
De cette façon, au démarrage on ouvre le robinet 22, le carburateur est donc alimenté à l'essence, puis au bout d'un certain temps, on ferme le robinet 22, ce qui a pour effet d'ouvrir le robinet 21 et l'huile est admise dans le réchauffeur 5 puis dans le moteur qui continue à fonc- tionner en utilisant l'huile comme carburant.
On peut aussi/utiliser l'huile comme carburant même au démarrage, en chauffant préalablement le réchauffeur 5 par exemple électriquement.
Aux figures 2 et 3 sont représentées deux formes de réalisation du réchauffeur 5.
L'appareil représenté à la figure 2 comprend une enceinte 23 dans laquelle passe une partie 24 du tuyau d'éohap- pement. L'huile est admise par une canalisation 25 dans une ouve à niveau constant 26 d'où. elle sort par la canalisa- tion 6 et pénètre dans l'enceinte 23.
L'hydrogène sous pression amené par la canalisation 4 pulvérise l'huile et l'entraîne à tmvers l'enoeinte 23.
La partie 24, qui est faite de préférenoe en nickel ou en cuivre, est pourvue d'ailettes 27 qui sont disposées dans des pièces 28 solidaires de l'enceinte 23, de manière
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à former des chicanes. De oette façon les échanges thermiques entre les gaz dtéohappement et la mélange d'hy- drogène et d'huile sontfacilités, ce qui favorise la gazéification et l'hydrogénation de l'huile.
L'enoeinte 23 peut avoir une forme quelconque, Elle est faite avantageusement en deux parties séparées afin de permettre l'introduction des ailettes 27 dans les pièces 28.
Le mélange résultant de l'action de l'hydrogène sur l'huile sort de l'enceinte 23 et est aspiré dans le carbu- rateur 12 par la canalisation 11.
La conduite 13 d'admission d'oxygène est disposée à l'intérieur de la canalisation 11 de manière à éviter la formation de gaz détonant,
Une enveloppe 29 entoure l'enceinte 23 tout en laissant un espace 30 qui peut être rempli de matière calorifuge de manière à assurer l'isolation thermique de l'enoeinte 23.
Lorsque la vitesse du moteur diminue, la température du réchauffeur est plus faible et la gazéifioation de l'huile est moins poussée, mais comme à ce moment l'as- piration d'huile diminue, la proportion relative d'hydro- gène dans le mélange augmente et l'hydrogénation est plus complète , ce qui compense l'effet de la diminution de température du réchauffeur.
La figure 3 représente une autre forme de réalisa- tion du réchauffeur 5, qui comprend ici une série d'enoein- tes 31, 32. 33 et 34 qui sont raccordées l'une à l'autre par des conduites 35, 36 et 37 et chauffées au moyen des gaz d'échappement.
Comme dans l'appa re il représentéà la figure 2, l'huile est admise par la oanalisation 25 dans la ouve à niveau constant 26, puis elle passe dans la canalisation 5, traverse successivement laa enceintes 31, 32, 33 et 34, sort
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par la canalisation 11 et pénètre dans le carburateur 12,
Les enceintes forment un ensemble qui est monté dans une partie 38 et un coude 39 du tuyau d'échappement, Le ooude est pourvu d'un couvercle amovible 40 dont l'ensem- ble des enoeintes est solidaire. Les canalisations 6 et 11 sont pourvues de radcords 41 et 42, En démontant ceux-ci, on peut donc retirer l'ensemble des enceintes en morne temps que le couvercle 40 et procéder aisément au nettoyage ou au remplacement, éventuels des enceintes.
Celles- oi peuvent avoir une forme quelconque, sphérique ou autre, Elles sont (faites de préférence en deux par- ties afin de faciliter leur démontage.
L'hydrogène est admis, comme précédemment, par la canalisation 4,
Si l'on désire admettre l'hydrogène sous pression , on donne à la conduite 4 une forme analogue à celle re- présentée à la figure 2.
Les enceintes 31 et 32 sont remplies de substances divisées et catalysantes représentées en 47 et 48 et favorisant la dispersion et le cracking de l'huile.
On peut employer à oet effet des déchets de fer, de nickel, de thorium, de matières contenant du palladium,etc.
Les enceintes 33 et 34 sont pourvues de chicanes 49 et 50 afin de compléter la gazéification et la transforma- tion de l'huile,
Afin de diminuer le refroidissement des vapeurs d'huile oiroulant dans la oanalisation 11, on peut réduire la lon- gueur de celle-ci en plaçant l'ensemble des enceintes le plus près possible du carburateur, par exeple, au collecteur d'échappement du moteur.
La partie 30 du tuyau d'échappement peut être remplacée par une partie de plus grande section afin de ne pas trop réduire la vitesse des gaz d'échappement.
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Le mélange sortant du carburateur 12 est aspiré dans les cylindres du moteur par les canalisations 15,16 et 17.
Les gaz d'échappement sortent par des canalisations 43, 44 et 45 et pénètrent alors dans le coude 39 et la partie 38.
L'appareil représenté à la figure 4 est analogue à celui de la figure 3 mais il est destiné à la gazéification de l'huile en l'absence d'air. La conduite 4 d'admission d'hydrogène n'existe pas.
Le courant d'air qui circule dans la conduite d'ad- mission du moteur aspire les vapeurs provenant de l'huile hors de la canalisation 11 et assure ainsi la circulation dans tout l'appareil.
Cela permet d'alimenter le moteur en huile sans pré- voir d'injecteur, ce qui conduit à une grande simplification de l'appareillage.
Aux figures 3 et 4, on a représenté quatre enceintes, mais il est bien entendu que le nombre d'enceintes peut varier suivant la puissance du moteur.
On peut aussi remplacer certaines des enoeintes et notamment les dernières par des serpentins.
Dans les divers dispositifs décrits, on peut, si on le juge utile, réchauffer l'air ou l'oxygène avant de les mélanger avec les vapeurs d'huile.
Les installations et appareils décrits ci-dessus ne sont que des formes de réalisation particulières de l'objet de l'invention. On peut, sans sortir du cadre de celle-ci, y apporter diverses modifications. On peut notamment prévoir toute autre source d'hydrogène qu'un éleotrolysur, par exemple des bonbonnes d'hydrogène oomprimé.
On peut aussi chauffer le réohauffeur par toute autre source de chaleur que les gaz d'échappement, par exemple électriquement.
On peut également supprimer les pompes 14 et 10 de
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la figure 1 et admettre l'hydrogène, l'oxygène ou l'air sans surpression.
Lorsqu'on utilise un éleotrolyseur, on peut utilement activer l'hydrogène dégagé en employant des électrodes de palladium,
En outre, les dispositifs décrits se rapportent à un moteur à explosion, Cependant, on peut aussi appliquer les procédés conformes à l'invention à des moteurs à combustion et mettre alors ces procédés en oeuvre au moyen d'appareils analogues à ceux décrits, mais adaptés aux conditions de fonctionnement des moteurs à combustion.
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1. Procédé d'utilisation d'huile comme carburant dans un moteur à combustion interne, caractérisé é en ce qu'on ajoute de l'hydrogène à l'huile avant le mélange de celle-ci à tout au moins la plus grande partie de l'oxy- gène nécessaire à sa combustion.
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"Method and apparatus for using oil as a fuel".
The present invention relates to a process for using oil as fuel in an internal combustion engine.
To use oil as a fuel, it is necessary to gasify it as well as possible and add the large quantity of oxygen necessary to obtain sufficiently complete combustion. This oxygen is generally introduced in the form of air.
In contact with oxygen or air, and especially when heating the oil to promote its gasification, partial oxidation of the oil occurs, which leads to a depletion of oxygen in the fuel mixture. and, nes deposits of carbon.
To remedy these drawbacks, in the process according to the invention, hydrogen is added to the oil before mixing the latter with at least the majority of the oxygen necessary for its combustion,
A small addition of hydrogen is sufficient to prevent
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oxidation during gasification,
If the amount of hydrogen added is relatively large, and if, in addition, the pyrogenic decomposition or the cracking of the oil has been caused, the resulting compounds are hydrogenated, at least partially, therefore transformed into light hydrocarbons which are more volatile and easier to burn than heavy hydrocarbons in oil.
In an advantageous variant of the process according to the invention, hydrogen is added to the oil before causing the pyrogenic decomposition or the burning of the latter.
The subject of the invention is also another method of using oil as fuel in an internal combustion engine in which, according to the invention, the oil is gasified in the absence of air, which allows @ also the oxidation of the oil and greatly reduce the heating surface necessary for the preliminary heating of the oil since instead of heating the air-oil mixture, only the oil should be heated. much less volume.
A further subject of the invention is an apparatus for carrying out one or the other of the methods according to the invention, which is simple and of reduced size.
For this purpose, according to the invention, the oil or the mixture of hui. and hydrogen passes through a series of heated enclosures, at least some of which are filled with divided substances, which have the effect of dispersing the oil or vapors or oil / catalyst substances, promoting the cracking of oil.
Other details and features of the invention will become apparent from the description of the drawings appended hereto and which show, by way of example only, various embodiments of apparatus and
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installations according to the invention.
FIG. 1 schematically represents an installation allowing the implementation of one of the methods according to the invention.
Figure 2 is a section through an apparatus for the hydrogenation and gasification of oil.
Figure 3 is a section through another apparatus for hydrogenating and gasifying oil.
Figure 4 is a section through an oil gasification apparatus.
In the various figures, the same reference notations designate similar elements.
The installation shown in Figure 1 comprises an internal combustion engine 2 and a source of hydrogen 3, for example an electrolyser. The hydrogen evolved is brought through a line 4 to a heater 5 in which the gasification and hydrogenation of the oil takes place.
This is brought to the heater by a pipe 6 and an injector 7.
The reheater is heated by the exhaust gases from engine 2. For this purpose, it is traversed by parts 8 and 9 of the exhaust pipes.
When the mixture of oil and hydrogen is heated, it first causes a pyrogenic decomposition or oraoking of the oil, then the hydrogen binds to the compounds thus formed and transforms them into light hydrocarbons.
To achieve this transformation, a large quantity of hydrogen is required. It can be brought under pressure in the reheater 5 by passing it through a pump 10,
The transformation of the oil in the presence of hydrogen can be done under pressure by keeping the heater 5
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under pressure.
It is also possible to add a small amount of hydrogen to the oil. In this case, the oil is not hydrogenated, but it gasifies in a reducing medium and it cannot oxidize.
The mixture resulting from the addition of hydrogen to the oil is then supplied to the engine after having been mixed with at least the major part of the oxygen necessary for its combustion. All the oxygen required is generally added to the mixture leaving the heater 5, but it is also possible to add to the oil, before it enters the heater 5, a small quantity of air or oxygen.
In an advantageous embodiment of the process in accordance with the invention, the mixture resulting from the addition of hydrogen to the oil is introduced into the air supply line intended for operation on gasoline of the oil. engine, for example to the right of the gasoline carburetor.
Thus, in Figure 1, the mixture leaving the heater 5 is brought through a pipe 11 to a carburetor 12.
In this way, only one carburettor should be provided which can be used both when the engine is supplied with gasoline and when it is supplied with oil.
The oxygen necessary for the combustion can be supplied by air, but, in this case where the source of hydrogen is an electrolyser, it is advantageous to use for this purpose the oxygen released in at the same time as the hydrogen in the electrolyser, possibly adding the quantity of air required to achieve complete combustion of the oil.
Thus, in FIG. 1, the oxygen given off in the electrolyser 3 is supplied by a pipe 13 to the carburetor 12 and a pipe 46 is provided for the air supply.
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Oxygen can, like hydrogen, be brought under pressure, for example passing through a pump 14 (FIG. 1).
It is also possible to use an electrolyser working under pressure.
The fuel mixture leaving the carburetor 12 is sucked into the various cylinders of the engine via pipes 16, 17, 18 and 19.
In Figure 1, there is further shown a gasoline supply line 20.
The two pipes 6 and 20 are respectively provided with taps 21 and 22 which are operated simultaneously so that one is open when the other is closed.
In this way, when starting the valve 22 is opened, the carburetor is therefore supplied with gasoline, then after a certain time, the valve 22 is closed, which has the effect of opening the valve 21 and l The oil is admitted to the heater 5 and then to the engine which continues to operate using oil as fuel.
It is also possible to use oil as fuel even at start-up, by previously heating the heater 5, for example electrically.
In Figures 2 and 3 are shown two embodiments of the heater 5.
The apparatus shown in Figure 2 comprises an enclosure 23 through which a portion 24 of the exhaust pipe passes. The oil is admitted through a pipe 25 into a constant level opening 26 from where. it exits through pipe 6 and enters enclosure 23.
The pressurized hydrogen supplied by line 4 sprays the oil and carries it through to enclosure 23.
Part 24, which is preferably made of nickel or copper, is provided with fins 27 which are arranged in parts 28 integral with enclosure 23, so
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to form baffles. In this way, thermal exchanges between the exhaust gases and the mixture of hydrogen and oil are facilitated, which promotes gasification and hydrogenation of the oil.
The enclosure 23 can have any shape whatsoever. It is advantageously made in two separate parts in order to allow the introduction of the fins 27 into the parts 28.
The mixture resulting from the action of hydrogen on the oil leaves the enclosure 23 and is sucked into the carburetor 12 via the line 11.
The oxygen inlet pipe 13 is arranged inside the pipe 11 so as to prevent the formation of detonating gas,
A casing 29 surrounds the enclosure 23 while leaving a space 30 which can be filled with heat-insulating material so as to ensure thermal insulation of the enclosure 23.
When the engine speed decreases, the temperature of the heater is lower and the gasification of the oil is less thorough, but since at this time the oil suction decreases, the relative proportion of hydrogen in the gasoline. mixing increases and hydrogenation is more complete, which compensates for the effect of the decrease in temperature of the heater.
FIG. 3 shows another embodiment of the heater 5, which here comprises a series of coils 31, 32, 33 and 34 which are connected to each other by pipes 35, 36 and 37. and heated by means of the exhaust gases.
As in the appa re it shown in Figure 2, the oil is admitted through the oanalisation 25 into the constant level vessel 26, then it passes into the pipe 5, successively passes through the speakers 31, 32, 33 and 34, exits
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through line 11 and enters the carburetor 12,
The enclosures form an assembly which is mounted in a part 38 and an elbow 39 of the exhaust pipe. The oude is provided with a removable cover 40 of which the assembly of enclosures is integral. The pipes 6 and 11 are provided with radcords 41 and 42. By dismantling these, it is therefore possible to remove all of the enclosures at the same time as the cover 40 and easily proceed to cleaning or replacing, if any, of the enclosures.
These can have any shape, spherical or other. They are (preferably made in two parts in order to facilitate their disassembly.
Hydrogen is admitted, as before, through line 4,
If it is desired to admit hydrogen under pressure, line 4 is given a shape similar to that shown in FIG. 2.
The enclosures 31 and 32 are filled with divided and catalyzing substances represented by 47 and 48 and promoting the dispersion and cracking of the oil.
Waste iron, nickel, thorium, palladium-containing materials, etc. can be used to this effect.
The enclosures 33 and 34 are provided with baffles 49 and 50 in order to complete the gasification and the transformation of the oil,
In order to reduce the cooling of the oil vapors flowing in the pipe 11, the length of the pipe can be reduced by placing all the enclosures as close as possible to the carburetor, for example, to the exhaust manifold of the pipe. engine.
Part 30 of the exhaust pipe can be replaced by a part of larger section so as not to reduce the speed of the exhaust gases too much.
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The mixture leaving the carburetor 12 is sucked into the cylinders of the engine through lines 15, 16 and 17.
The exhaust gases exit through pipes 43, 44 and 45 and then enter the elbow 39 and the part 38.
The apparatus shown in FIG. 4 is similar to that of FIG. 3, but it is intended for gasification of oil in the absence of air. The hydrogen inlet pipe 4 does not exist.
The air stream which circulates in the engine intake duct draws the vapors from the oil out of the line 11 and thus circulates the entire apparatus.
This makes it possible to supply the engine with oil without providing an injector, which greatly simplifies the equipment.
In Figures 3 and 4, four enclosures have been shown, but it is understood that the number of enclosures can vary depending on the power of the motor.
It is also possible to replace some of the enclosures and in particular the last ones by coils.
In the various devices described, it is possible, if it is considered useful, to heat the air or the oxygen before mixing them with the oil vapors.
The installations and apparatus described above are only particular embodiments of the subject of the invention. It is possible, without departing from its framework, to make various modifications. It is in particular possible to provide any other source of hydrogen than an electrolysur, for example cylinders of oomprimé hydrogen.
It is also possible to heat the reheater by any heat source other than the exhaust gases, for example electrically.
It is also possible to omit pumps 14 and 10 from
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Figure 1 and admit hydrogen, oxygen or air without overpressure.
When using an electrolyser, the hydrogen released can be usefully activated by using palladium electrodes,
In addition, the devices described relate to an internal combustion engine. However, it is also possible to apply the methods according to the invention to combustion engines and then to implement these methods by means of devices similar to those described, but suitable for the operating conditions of combustion engines.
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R E V END l 0 A T ION S.
1. A method of using oil as a fuel in an internal combustion engine, characterized in that hydrogen is added to the oil before mixing it with at least the majority of the oil. the oxygen necessary for its combustion.