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MOYEN POUR LE DEMARRAGE DE MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.
La présente Invention se rapporte au démarrage des moteurs à combustion interne et en particulier à des moyens de faciliter le démarrage de ces moteurs à froid
On sait que le démarrage des moteurs à combustion interne est plus difficile à obtenir quand la température du moteur et de l' ambiance s'abaisse et qu'on atteint finalement une température à laquelle le moteur refuse de démarrer sauf utilisation d'un moyen auxiliaire de démarrage
La température minimum de démarrage varie suivant les moteurs et dépendentre autres choses,du modèle de moteur,de son état mécanique et du carburant utilisé.
Certains moteurs Diesel sont difficiles à mettre en route à ce qu'on peut considérer les températures normales et à peu près tous les moteurs Diesel sont difficiles à mettre en route avec les carburants normal quand la température ambiante est voisine de -32 C.
Bien que la présente invention se propose principalement de faciliter le . démarrage des moteurs à combustion interne de tous types quand la température atteint -32 C. ou une valeur plus basse,elle donne également des résultats très favorables avec les moteurs difficiles a mettre en route quand la température atmosphérique est beaucoup plus élevée
On a antérieurement proposé d'effectuer le démarrage d'un moteur froid à l'aide d'un combustible de démariage,qui sert également à assurer la marche du moteur jusqu'au moment oû la température est telle qu'il fonctionne avec le carburant ordinaire. Ces carburants connus de démarrage peuvent comprendre,par exemple les ingrédients suivants;
environ 90% en volume d'un éther tel que l'éther di éthyliqueenviron 10% en volume d'une huile minérale lubrifiante environ 0,05 à 0,5% en poids d'un éther antioxydant tel que l'hydroquinone
Les carburants de démarrage sont de nature très volatile et facilement inflammables aux températures ambiantes. Les vapeurs émises par
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un tel carburant forment un mélange explosif quand elles atteignent une certaine concentration dans l'air. En raison de la volatilité du fluide, on peut facilement et rapidement atteindre accidentellement une telle concentration quand on ne le désire pas, surtout si le fluide est manipulé dans un récipient ouvert et d'une mauvaise étanchéité ou s'il est versé d'un récipient dans un appareil auxiliaire ou un moteur.
C'est en particulier le cas si l'opération est effectuée en espace clos ou restreint.
Il est désirable, quand on met en route un moteur froid, de n'utiliser que la quantité de carburant de démarrage suffisante pour la mise en route et l'entretien de la marche du moteur jusqu'au moment oû celui-ci peut fonctionner avec son carburant normal. Le carburant de démarrage est conçu pour mettre en route et faire fonctionner un moteur à froid, et s on continue à s'en servir quand le moteur s'est échauffé, les propriétés du carburant de démarrage sont telles qu'il peut provoquer la détonation dans les chambres de combustion à un degré tel que le moteur subirait des dommages mécaniques.
En outre, du point de vue de la sécurité, il n'est pas indiqué de laisser un excès quelconque de carburant de démarrage après la mise en route du moteur, en raison des risques que pourraient entraîner des fuites ou son évaporation. En raison de l'efficacité du carburant de démarrage décrit dans la présente invention, il est possible de disposer une quantité suffisante de carburant pour assurer le démarrage du moteur froid sous une volume restreint et de le disposer dans un emballage qui rend son magasinage et sa manipulation commode et sûre.
La présente invention fournit ainsi un carburant de démarrage nouveau et un moyen de l'enfermer dans un récipient, qu'on désignera dans la suite par le terme d'ampoule, duquel il peut être injecté dans un moteur d'une manière permettant son emploi efficace et le démarrage facile du moteur aux basses températures à l'aide d'une quantité minimum de carburant de démarrage. Le nombre d'ampoules de carburant de démarrage nécessaire pour mettre en route un moteur varie suivant la cylindrée du moteur, la température de démarrage et d'autres variables. Pour un petit moteur,il suffit de monter sur le moteur un chargeur permettant de décharger successivement une série d'ampoules une à une pour fournir une quantité suffisante de carburant de démarrage pour la mise en route et le fonc- tionnemen initial.
Dans le cas des gros moteurs, il peut être bon d'installer plusieurs chargeurs de manière à décharger simultanément plusieurs ampoules ou en succession rapide pour fournir la quantité voulue de carburant. la présente invention se propose de fournir un carburant de démarrage destiné à la mise en route des moteurs froids, ce carburant étant constitué par une combinaison d'agents combustibles normalement liquides et normalement gazeux ou en vapeurs, dans des conditions assurant leur action mutuelle en vue de fournir un carburant possédant de meilleures ca- ractéristiques de mise en marche.
Elle se propose aussi de fournir un récipient rempli d'une manière sensiblement totale d'agents favorisant la mise en route des moteurs froids, dans des conditions permettant de chasser les composés du récipient sous une pression et sous une forme telles qu'ils arrivent dans le moteur à l'état de pulvérisation facilement volatilisable pour former un mélange explosif dans les chambres de combustion.
Elle se propose de fournir un carburant très efficace pour assurer le démarrage des moteurs froids, ainsi qu'un dispositif permettant de le manipuler avec sécurité.
Elle se propose enfin de fournir une quantité mesurée d'un carburant de démarrage, renfermé hermétiquement sous pression dans un récipient durable et agencé de manière à en être libéré à la volonté de l'opérateur sous forme d'une fine pulvérisation. D'autres buts apparaîtront au cours de la description qui suit.
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A titre d'exemple d'un mode d'application du principe de l'in- vention, on le décrira à propos d'un carburant de démarrage contenant de l'éther diéthylique. On sait depuis un certain temps que cet éther peut être utilisé à titre de carburant de démarrage pour mettre en marche les moteurs à combustion interne dans lesquels le carburant normalement utilisé pour faire fonctionner le moteur n'assure pas efficacement le démarrage.
C'est en particulier le cas quand la température du moteur et l'atmosphère qui l'entoure sont inférieures au point auquel le combustible normal se volati- lise en quantité suffisante pour fournir la quantité de vapeurs propre à former avec l'air un mélange combustible dans la chambre de combustion ou, dans le cas des moteurs Diesel, inférieures au point où la température du mélange peut être élevée dans les chambres de combustion à une valeur suf- fisante par l'action de compression des pistons pour produire l'auto-allu- mage. La grande volatilité de l'éther éthylique et sa facile inflammabilité dans une large gamme de mélanges avec l'air justifient parfaitement son usa- ge à titre de carburant de démarrage pour assurer le démarrage des moteurs dans les cas où le carburant normal est inefficaceo Toutefois,
dans les conditions normales en hiver, on atteint des températures en certains points du globe ou l'éther diéthylique lui-même est ordinairement inefficace pour le démarrage à froid de certains types de moteurs.
La demanderesse a découvert que l'on peut préparer un carburant de démarrage plus efficace que l'éther en mélangeant ce dernier avec un gaz inflammable sous pression dans un dispositif duquel on peut libérer la combinaison carburante sous forme d'une fine pulvérisation, sous un état permettant une volatilisation et une combinaison plus facile avec l'air en vue de former un mélange explosif. le gaz inflammable est lui-même un produit combustible qui améliore la combustibilité du mélange et est choisi de manière à être comptable et combinable avec l'éther pour améliorer les caractéristiques présentées par le carburant de démarrage perfectionné.
Etant donné que le carburant de démarrage utilisé dans l'invention comprend des gaz inflammables et des liquides très volatils dont certains, comme l'éther diéthylique, peuvent dégager des vapeurs toxiques, on en place une charge déterminée dans un récipient approprié, où il peut être conservé hermétiquement sous pression de manière à éviter les fuites.
Un récipient approprié de ce type est une ampoule en acier étiré du type communément utilisé pour conserver l'anhydride carbonique sous pre ssiono Comme on le sait, une ampoule de ce type comprend généralement une partie cylindrique, fermée à une extrémité par un foad en une seule pièce avec ladite partie cylindrique et étirée à l'autre en un col formant une ouverture d'une dimension réduite Quand l'ampoule est remplie , on ferme l'ouverture hermétiquement par une cloison perforable, de façon à éviter toute fuite @
La décharge de l'ampoule contenant le carburant de démarrage s'obtient en pergant la cloison perforable de façon à pratiquer une ouverture par laquelle le contenu s'en échappe Le moyen de pergage peut être une aiguille creuse,
auquel cas l'aiguille effectuant l'ouverture fournit un conduit pour l'échappement du contenu de l'ampoule. Il est préférable que l'ampoule soit disposée dans un dispositif perceur clos qui renfermera les produits déchargés et les entraînera dans le tuyau ou analogue qui les conduira dans une partie appropriée du moteur, par exemple le collecteur d'admission. Il est entendu que la totalité du contenu de l'ampoule doit être déchargée dans le moteur et qu'il ne doit pas rester dans l'ampoule d'éther ou d'autres substances combustibles qui créeraient des conditions dangereuses.
Suivant une forme de l' invention, on place dans une ampoule d'açier d'une capacité de 10 cc environ, 7,5 cc environ d'éther diéthylique.
On introduit alors dans l'ampoule un gaz ou une vapeur inflammable sous pression et on ferme hermétiquement l'ampoule. On choisit un milieu gazeux facile à enflammer à basse température de manière que la totalité des sub-
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stances contenues dans l'ampoule soit constituée de substances qui amélio- rent l'aptitude du carburant de démarrage à mettre en route le moteur à froid. Le milieu gazeux doit également se combiner avec l'éther pour produire une dispersion finement divisée au moment du pergage de l'ampoule et du dégagement de son contenu. Le carburant de démarrage est donc constitué à la fois par le milieu liquide et le milieu gazeux.
On a constaté que si le milieu normalement gazeux est soluble dans une certaine mesure dans l'éther dans les conditions de pression existant dans l'ampoule scellée , on obtient une dispersion avantageuse au moment du dégagement du contenu de l'ampoule. Un agent gazeux que l'on a constaté être satisfaisant dans son application à l'invention est le méthane.
Ce gaz est soluble dans l'éther éthylique dans la proportion d'environ 0,05 mol de méthane par litre d'éther et par atmosphère de pression à al C.
Le méthane est une substance combustible et possède une gamme d'inflamma- bilité, vers 21 C et sous pression d'une atmosphère, comprise entre 5 et 15% en volume du mélange avec l'air. On peut utiliser le gaz naturel, qui est essentiellement formé de méthane, à titre de composant gazeux canbustible suivant l'invention.
On soumet une ampoule ouverte en acier de la capacité indiquée, contenant 7,5 ce. d'éther, à une pression de méthane ou de gaz naturel d'environ 42 kg./cm2 pendant deux secondes et on ferme l'ampoule alors qu'elle est sous pression. La pression exercée sur le milieu gazeux au moment du remplissage de l'ampoule et le temps pendant lequel on le soumet à cette pression peuvent varier.
Il est toutefois désirable d'injecter suffisamment -de gaz dans l'ampoule pour que, après qu'une partie s'est combinée avec l'éther, il reste encore suffisamment de pression à basse température, par exemple - 54 Co ou moins, pour chasser le contenu de l'ampoule dans le moteur
L'invention comprend également un carburant de démarrage dont le constituant liquide est composé des produits suivants :
EMI4.1
<tb>
<tb> Ether <SEP> diéthylique <SEP> 60 <SEP> à <SEP> 95% <SEP> en <SEP> volume
<tb> Alcool <SEP> méthylique <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> % <SEP> "
<tb> Polymère <SEP> d'oxyde <SEP> de <SEP> propylène <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 30% <SEP> "
<tb> Ether <SEP> anti-oxydant <SEP> 0,05 <SEP> à <SEP> 0.,5 <SEP> %en <SEP> poids
<tb> Colorant, <SEP> quantité <SEP> suffisante <SEP> pour <SEP> obtenir <SEP> l'intensité <SEP> de
<tb> couleur <SEP> désirée.
<tb>
Le polymère d'oxyde de propylène de la combinaison ci-dessus contribue à exercer certains effets favorables sur le carburant. Un de ces efforts résulte de la solubilité élevée de l' éther dans le polymère Quand on pulvérise le carburant de démarrage dans le moteur, une partie de l'éther est véhiculée en solution dans le polymère, avec lequel il se dépose sur les parois des chambres et conduits par lesquels passe le carburant, L'éther se dégage de la solution en un temps appréciable, ce qui fournit des vapeurs d'éthers d'une manière continue pour enrichir le mélange carburant présent dans la chambre de combustion après l'inflammation initiale , pendant que le moteur est en voie d'échauffement jusqu'à une température suffisamment élevée pour utiliser efficacement des carburants normaux.
Le polymère d'oxyde de propylène a également pour rble d'assurer un graissage de la partie supérieure du cylindre du moteur au cours de la mise en route, avant que le système de lubrification du moteur assure un graissage adéquat dans cette région. En particulier dans le cas des moteurs Diesel, non seulement le polymère lubrifie les surfaces de frottement métallique dont le lubrifiant normal s'est égoutté avant la mise en route,mais encore il fournit un milieu liquide d'étanchéité entre les segments de piston et les parois du cylindre et diminue l'échappement des gaz pendant les premiers coups de piston, de sorte que l'on peut utiliser l'effet compresseur com-
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plet des pistons pour créer dans les chambres de combustion des températures propres à l'allumage initial par compression.
Bien que l'on ait antérieurement suggéré l'usage d'une huile minérale pour parvenir à certains de ces buts, op a constaté qu'une matière de ce type ne convenait pas et était môme nuisible dans lessystèmes d'injection de carburant de démarrage présentant des joints et éléments d'appareil en caoutchouc ou matière caoutchouteuse, attendu que le caoutchouc est attaqué par le lubrifiant et rend le dispositif de décharge inefficace
L'alcool méthylique entrant dans la combinaison carburante a pour destination de se combiner avec l'eau ou la vapeur d'eau pouvant éventuellement figurer dans le système afin d'éviter la formation de cristaux de glace dans les passages étroits de l'appareil aux basses températures associées aux départs à froid.
Il est évident que le carburant de démarrage ne peut être efficace pour la mise en marche à froid du moteur que s'il atteint ses chambres de combustion sous la forme appropriée, au moment voulu, en quantité suffisante, et un givrage du système nuirait sérieusement à l'opération. On peut noter que l'alcool méthylique et le polymère d'oxy- de de propylène mentionnée ci-dessus sont combustibles dans le moteur dans les conditions normales de marche
L'addition de l'éther antioxydant dans la combinaison carburante a pour but d'empêcher la formation de peroxydes dans l'éther formant la base du carburant au cours de son magasinage.
Le colorant est ajouté pour faciliter l'examen.
La canposition préférée du constituant liquide que l'on vient de décrire est la suivante
Ether éthylique 87,5% en volume
Alcool méthylique 2,5% en volume
Acétate d'éther octylique du polypropylène glycol 10,0% en volume
Hydroquinone 0,05% en poids
Colorant rouge des goudrons de houille 2,4 go par hectolitre de fluide
Pour comparer l'efficacité de carburants de démarrage préparés conformément à l'invention avec un carburant de démarrage à base d'éther diéthylique sous pression de gaz inerte,
on remplit des ampoules d'acier identiques au moyen des produits suivants
EMI5.1
<tb>
<tb> Ampoule <SEP> Liquide <SEP> Gaz
<tb> A <SEP> Ether <SEP> Méthane
<tb> B <SEP> Carburant <SEP> à <SEP> base
<tb> d'éther <SEP> décrit
<tb> ci-dessus <SEP> Méthane
<tb> C <SEP> Ether <SEP> Anhydride <SEP> carbonique
<tb> D <SEP> Carburant <SEP> à <SEP> base
<tb> d'éther <SEP> décrit <SEP> Anhydride <SEP> carbonici-dessus <SEP> que
<tb>
Chaque ampoule contient 7,5 cco du composant indiqué et est soumise au gaz indiqué pendant deux secondes à une pression de 42 kg./cm2 et fermée hermétiquement sous pression, de la même manière, comme il a été dit.
On effectue des essais comparatifs dans des moteurs pour éva- luer l'action de démarrage des diverses ampoules. Le moteur utilisé dans
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ces essais est un Diesel Cate rpillar , six cylindres, quatre temps,avec alésage de 114 mm. et longueur de course de 140 mmo développant 65 CV à 1200 tours minutes.
On place le moteur dans une pièce froide et on abaisse progressivement la température à -34P5 Co pendant un temps suffisant pour que le moteur et ses parties ainsi que l'atmosphère environnante soient sensiblement à la même température, au départ et avant chaque essai de mise en marche du moteur, suivant la pratique courante dans ce genre d'essaio Un dispositif de décharge du type dont on a parlé est relié au moteur de manière à décharger le carburant de démarrage dans le collecteur d'admission d'air.
A une température de la chambre froide de -34 5 C. environ, sept ampoules du type A, c'est-à-dire contenant le carburant de démarrage éther éthylique-méthane déchargées successivement dans la conduite d'admission d'air du moteur assurent le démarrage en 25 seconds de lancement à la manivelle et à une vitesse de la manivelle de 188 tours/minuteo Sept ampoules contenant de l'éther sous pression d'anhydride carbonique (type C) déchargées successivement par le même appareil, dans le même moteur, à une vitesse de manivelle de 175 tours/minutes, ne mettent pas en marche le moteur et il est nécessaire de poursuivre la mise en route à lamanivelle pendant soixante secondes en utilisant au total onze ampoules avant que le moteur puisse démarrer.
D'autres essais effectués dans un autre moteur semblable au précédent, également vers -34 5 c. environ, montrent que six ampoules du type B assurent la mise en marche du moteur en 24 secondes à une vitesse de la manivelle de 119 tours/minutes, alors que 11 ampoules du type D ne parviennent pas à assurer le démarrage au bout de 45 secondes à 128 tours/ minutes.
On abaisse la température de la chambre froide à -40 C et on essaie de mettre en marche le premier moteur décrit au moyen d'ampoules du type Do On décharge vingt quatre ampoules dans le moteur au cours de 240 secondes de lancement à la manivelle, à 137 tours/minute , sans que le moteur démarre La décharge de 4 ampoules du type A dans le moteur à la même vitesse de lancement à la manivelle assure le départ en trente se- condes.
Pour montrer l'efficacité supérieure d'un carburant de démarrage comprenant des composants liquide s et gazeux comparativement aux carburants ne comportant qu'un liquide actif on effectue des essais dans une pièce froide sur un moteur Diesel à deux temps, six cylindres, de 114 mm d'alésage et de 127 mm. de longueur de course, développant 225 CV à la vitesse maximum de 2100 tours/minute Ce moteur est difficile à mettre en route avec les carburants normaux pour Diesel à -7 C. environ.
On relie la conduite d'admission d'air du moteur à un dispositif de décharge des ampoules sous pression, -ainsi qu'à un dispositif permettant d'envoyer le composant liquide seul à l'aide d'une pompe à main sous la forme de très fine pulvérisation dans le système Le composant liquide du carburant de démarrage dont on a donné la formule détaillée est utilisé dans les essais.
Le moteur étant environ à -19 C, on essaie de le mettre en marche à l'aide du composant liquide du carburant,en en utilisant 51 ce. que l'on refoule au moyen d'une pompe dans le moteur avant et pendant le lancement à la manivelle Le moteur ne démarre pas au cours des trente secondes de lancement à la manivelle Par contre quand on utilise les ampou- les contenant le composant liquide et le méthane sous pression, le moteur part à l'aide de deux ampoules, soit environ 20 ce. de carburant, en cinq secondes de lancement à la manivelle.
A titre d'autre exemple de l'invention,on associe le compo- sant liquide du carburant de démarrage à de l'éthylène comme composant gazeux ou en vapeur, dans des ampoules semblables à celles décrites dont le
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liquide canprend les constituants de la formule détaillée ci-dessus et dont le gaz est l'éthylène. L'éthylène se dissout facilement dans l'éther éthy- lique et sa gamme d'inflammabilité à 21 C. environ sous une pression d'une atmosphère est de 2,75 à 28,6 pour cent.environ en volume en mélange avec l'air. On expérimente ces ampoules dans un moteur Diesel 4 cylindres, 4 temps, de 114 mm. d'alésage et de 140 mm. de longueur de course, dévelop- pant 48 CV à 1200 tours/minute.
A la température de -34 5 C. environ, le moteur démarre avec sept ampoules en 60 secondes de lancement à la manivel- le à 128 tours/minute.
Comme on l' a dit, le principe de l'invention est applicable aux carburants de démarrage pour tous les types de moteurs à combustion in- terne, et bien que les exemples particuliers aient été limités aux moteurs
Diesel, il n'en résulte pas que l'invention soit limitée à leur fonctionnement. Pour montrer les avantages des carburants de démarrage suivant l'in- vention appliqués aux moteurs à essence, on effectue des essais comparés dans un moteur de ce type dans une pièce froide. On utilise à cet effet un moteur à essence de 4 cylindres, quatre temps, de 79,3 mm. d'alésage et de 89 mma de course, développant 15 chevaux à 3000 tours/minuta. Un appareil de décharge des ampoules sous pression est relié au collecteur d'admission du moteur.
On effectue la comparaison de la capacité de mise en marche du moteur à essence au moyen d'ampoules semblables, contenant chacune environ 7,5 cc de composant liquide du carburant décrit précédemment associé sous pression avec, respectivement, de l'anhydride carbonique, du méthane et de l'éthylène. Les pièces étant à environ -40 ., on décharge sept ampoules à anhydride carbonique dans le moteur au cours d'une période de lancement à la manivelle de 126 secondes à 239 tours/minute sans que le moteur démarre.
Dans des conditions de température comparables, deux ampoules au méthane assurent le démarrage en huit secondes à 241 tours/minute et dans un autre essai, trois ampoules au méthane assurent le démarrage en 39 secondes à 241 tours/minute Egalement dans des conditions de température comparables, trois ampoules à l'éthylène assurent le démarrage du moteur en 84 secondes à 253 tours/minutes.
Dans d'autres essais et avec d'autres moteurs à essence, on obtient le démarrage du moteur dans des chambres froides à des températures atteignant 54 C. à l'aide d'ampoules contenant le carburant liquide dont on a donné la composition et de l'éthylène sous pression.
L'invention n'est pas limitée aux substances , proportions ou conditions particulières indiquées dans les exemples décrits. On peut utiliser d'autres gaz ou vapeurs inflammables que ceux indiqués comme constituant gazeux du carburant de démarrage, par exemple l' éthane , l'acétylène ou l'hydrogène. On peut également utiliser des ampoules de carburant de démarrage suivant l'invention sous des pressions gazeuses dépassant 84 kg.cm2.
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MEANS FOR STARTING INTERNAL COMBUSTION ENGINES.
The present invention relates to the starting of internal combustion engines and in particular to means of facilitating the starting of these cold engines.
It is known that the starting of internal combustion engines is more difficult to obtain when the temperature of the engine and the ambient temperature drop and one finally reaches a temperature at which the engine refuses to start unless an auxiliary means is used. starting
The minimum starting temperature varies between engines and depends, among other things, on the engine model, its mechanical condition and the fuel used.
Some diesel engines are difficult to start at what can be considered normal temperatures and almost all diesel engines are difficult to start with normal fuels when the ambient temperature is around -32 C.
Although the present invention is mainly intended to facilitate the. starting of internal combustion engines of all types when the temperature reaches -32 C. or a lower value, it also gives very favorable results with engines difficult to start when the atmospheric temperature is much higher
It has previously been proposed to start a cold engine using a starter fuel, which also serves to keep the engine running until the temperature is such that it runs on fuel. ordinary. These known starter fuels can include, for example, the following ingredients;
about 90% by volume of an ether such as diethyl ether about 10% by volume of a lubricating mineral oil about 0.05 to 0.5% by weight of an antioxidant ether such as hydroquinone
Starter fuels are very volatile in nature and easily flammable at ambient temperatures. The vapors emitted by
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such fuel form an explosive mixture when they reach a certain concentration in air. Due to the volatility of the fluid, one can easily and quickly accidentally reach such a concentration when not desired, especially if the fluid is handled in an open and poorly sealed container or poured from a container. container in an auxiliary device or motor.
This is particularly the case if the operation is carried out in a confined or restricted space.
It is desirable, when starting a cold engine, to use only the quantity of starting fuel sufficient for starting and maintaining the running of the engine until such time as it can be operated with. its normal fuel. Starter fuel is designed to start and run a cold engine, and if it is continued to be used after the engine has warmed up, the properties of the starter fuel are such that it can cause detonation. in the combustion chambers to such an extent that the engine would suffer mechanical damage.
In addition, from a safety point of view, it is not advisable to leave any excess starter fuel after starting the engine, because of the risk that could result from leaks or evaporation. Due to the efficiency of the starting fuel described in the present invention, it is possible to have a sufficient quantity of fuel to ensure the starting of the cold engine in a small volume and to dispose it in a packaging which makes its storage and its disposal. convenient and safe handling.
The present invention thus provides a new starting fuel and a means of enclosing it in a container, which will be referred to hereinafter by the term of bulb, from which it can be injected into an engine in a manner allowing its use. efficient and easy engine starting at low temperatures using a minimum amount of starting fuel. The number of starting fuel bulbs required to start an engine varies with engine displacement, starting temperature, and other variables. For a small engine, it suffices to mount on the engine a charger allowing a series of bulbs to be successively discharged one by one to provide a sufficient quantity of starting fuel for starting and initial operation.
In the case of large engines, it may be a good idea to install several chargers so as to discharge several bulbs simultaneously or in rapid succession to supply the desired amount of fuel. the present invention proposes to provide a starter fuel intended for starting cold engines, this fuel being constituted by a combination of normally liquid and normally gaseous or vapor fuel agents, under conditions ensuring their mutual action for the purpose of to provide a fuel with better starting characteristics.
It also proposes to provide a container filled in a substantially complete manner with agents promoting the starting of cold engines, under conditions allowing the compounds to be expelled from the container under a pressure and in a form such as they arrive in the container. the engine in a spray state which can easily volatilize to form an explosive mixture in the combustion chambers.
It aims to provide a very efficient fuel for starting cold engines, as well as a device allowing it to be handled with safety.
Finally, it proposes to supply a measured quantity of a starter fuel, hermetically sealed under pressure in a durable container and arranged so as to be released therefrom at the will of the operator in the form of a fine spray. Other objects will become apparent from the description which follows.
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By way of example of one mode of application of the principle of the invention, it will be described with reference to a starter fuel containing diethyl ether. It has been known for some time that this ether can be used as a starting fuel to start internal combustion engines in which the fuel normally used to run the engine does not efficiently start.
This is particularly the case when the temperature of the engine and the atmosphere which surrounds it are below the point at which normal fuel volatilizes in sufficient quantity to provide the quantity of vapors suitable for forming a mixture with air. fuel in the combustion chamber or, in the case of diesel engines, lower than the point where the temperature of the mixture can be raised in the combustion chambers to a sufficient value by the compressive action of the pistons to produce the auto - ignition. The high volatility of ethyl ether and its easy flammability in a wide range of mixtures with air justify its use as a starting fuel to ensure the starting of the engines in cases where the normal fuel is inefficient. ,
under normal conditions in winter, temperatures are reached in certain parts of the world or diethyl ether itself is usually ineffective in cold starting certain types of engines.
The Applicant has discovered that a more efficient starting fuel than ether can be prepared by mixing the latter with a flammable gas under pressure in a device from which the fuel combination can be released in the form of a fine spray, under a condition allowing volatilization and easier combination with air to form an explosive mixture. the flammable gas is itself a combustible product which improves the combustibility of the mixture and is chosen to be accountable and combinable with the ether to improve the characteristics exhibited by the improved starter fuel.
Since the starting fuel used in the invention comprises flammable gases and very volatile liquids, some of which, such as diethyl ether, can give off toxic vapors, a determined charge is placed in a suitable container, where it can be kept tightly under pressure to prevent leakage.
A suitable container of this type is a drawn steel ampoule of the type commonly used for keeping carbon dioxide under pressure As is known, an ampoule of this type generally comprises a cylindrical part, closed at one end by a foad in one. single piece with said cylindrical part and stretched to the other in a neck forming an opening of a reduced size When the ampoule is full, the opening is hermetically closed by a perforable partition, so as to avoid any leakage @
The discharge of the bulb containing the starting fuel is obtained by piercing the perforable partition so as to make an opening through which the content escapes. The means of piercing can be a hollow needle,
in which case the needle making the opening provides a conduit for the escape of the contents of the ampoule. It is preferable that the bulb is disposed in a closed piercing device which will enclose the discharged products and entrain them in the pipe or the like which will lead them to a suitable part of the engine, for example the intake manifold. It is understood that the entire contents of the bulb must be discharged into the motor and that it must not remain in the bulb of ether or other combustible substances which would create hazardous conditions.
According to one form of the invention, about 7.5 cc of diethyl ether is placed in an earthenware bulb with a capacity of about 10 cc.
A flammable gas or vapor under pressure is then introduced into the ampoule and the ampoule is sealed. A gaseous medium is chosen which is easy to ignite at low temperature so that all of the sub-
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stances contained in the bulb consist of substances which improve the ability of the starting fuel to start the engine when cold. The gaseous medium must also combine with the ether to produce a finely divided dispersion upon pergage of the ampoule and release of its contents. The starting fuel therefore consists of both the liquid medium and the gaseous medium.
It has been found that if the normally gaseous medium is soluble to some extent in ether under the pressure conditions existing in the sealed ampoule, a desirable dispersion is obtained upon release of the contents of the ampoule. A gaseous agent which has been found to be satisfactory in its application to the invention is methane.
This gas is soluble in ethyl ether in the proportion of about 0.05 mol of methane per liter of ether and per pressure atmosphere at al C.
Methane is a combustible substance and has an inflammability range, around 21 ° C and under one atmosphere pressure, between 5 and 15% by volume of the mixture with air. Natural gas, which is essentially methane, can be used as the combustible gas component according to the invention.
An open steel ampoule of the indicated capacity, containing 7.5 cc is submitted. of ether, at a pressure of methane or natural gas of about 42 kg./cm2 for two seconds and the bulb is closed while it is under pressure. The pressure exerted on the gaseous medium at the time of filling the ampoule and the time during which it is subjected to this pressure can vary.
It is, however, desirable to inject enough gas into the ampoule so that, after one part has combined with the ether, there is still sufficient pressure at low temperature, for example - 54 Co or less, to expel the contents of the bulb in the engine
The invention also comprises a starter fuel, the liquid component of which is composed of the following products:
EMI4.1
<tb>
<tb> Ether <SEP> diethyl <SEP> 60 <SEP> to <SEP> 95% <SEP> in <SEP> volume
<tb> <SEP> methyl alcohol <SEP> 1 <SEP> to <SEP> 5 <SEP>% <SEP> "
<tb> Polymer <SEP> of <SEP> of <SEP> propylene <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 30% <SEP> "
<tb> Ether <SEP> anti-oxidant <SEP> 0.05 <SEP> to <SEP> 0., 5 <SEP>% in <SEP> weight
<tb> Colorant, <SEP> quantity <SEP> sufficient <SEP> for <SEP> to obtain <SEP> the intensity <SEP> of
<tb> desired <SEP> color.
<tb>
The propylene oxide polymer of the above combination helps to exert certain favorable effects on the fuel. One of these efforts results from the high solubility of the ether in the polymer. When starting fuel is sprayed into the engine, some of the ether is carried in solution in the polymer, with which it is deposited on the walls of the engine. chambers and conduits through which the fuel passes, Ether is released from solution in an appreciable time, which provides ether vapors in a continuous manner to enrich the fuel mixture present in the combustion chamber after ignition initial, while the engine is warming up to a temperature high enough to efficiently use normal fuels.
The propylene oxide polymer is also responsible for providing lubrication to the upper part of the engine cylinder during start-up, before the engine lubrication system provides adequate lubrication in that region. Particularly in the case of diesel engines, the polymer not only lubricates the metallic friction surfaces from which the normal lubricant has dripped before start-up, but also provides a liquid sealing medium between the piston rings and the piston rings. cylinder walls and decreases the escape of gases during the first strokes of the piston, so that the compressor effect can be used together.
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plet of pistons to create in the combustion chambers temperatures specific to the initial compression ignition.
Although the use of mineral oil has previously been suggested to achieve some of these purposes, we have found that such material is unsuitable and even harmful in starting fuel injection systems. having gaskets and equipment parts of rubber or rubbery material, since the rubber is attacked by the lubricant and renders the relief device ineffective
The methyl alcohol entering into the fuel combination is intended to combine with water or water vapor which may possibly be present in the system in order to prevent the formation of ice crystals in the narrow passages of the appliance. low temperatures associated with cold starts.
It is obvious that starting fuel can only be effective in cold starting the engine if it reaches its combustion chambers in the right form, at the right time, in sufficient quantity, and icing of the system would seriously harm. to the operation. It may be noted that methyl alcohol and the propylene oxide polymer mentioned above are combustible in the engine under normal running conditions.
The addition of the antioxidant ether in the fuel combination is intended to prevent the formation of peroxides in the ether forming the basis of the fuel during its storage.
The dye is added to facilitate the examination.
The preferred canposition of the liquid component which has just been described is as follows
Ethyl ether 87.5% by volume
Methyl alcohol 2.5% by volume
Polypropylene Glycol Octyl Ether Acetate 10.0% by Volume
Hydroquinone 0.05% by weight
Coal tar red coloring 2.4 gb per hectolitre of fluid
To compare the efficiency of starter fuels prepared in accordance with the invention with a starter fuel based on diethyl ether under inert gas pressure,
identical steel ampoules are filled with the following products
EMI5.1
<tb>
<tb> Bulb <SEP> Liquid <SEP> Gas
<tb> A <SEP> Ether <SEP> Methane
<tb> B <SEP> Fuel <SEP> to <SEP> base
<tb> ether <SEP> described
<tb> above <SEP> Methane
<tb> C <SEP> Ether <SEP> Carbon dioxide <SEP>
<tb> D <SEP> Fuel <SEP> to <SEP> base
<tb> ether <SEP> described <SEP> Carbon anhydride <SEP> here above <SEP> that
<tb>
Each ampoule contains 7.5 cco of the indicated component and is subjected to the indicated gas for two seconds at a pressure of 42 kg./cm2 and sealed under pressure, in the same manner as has been said.
Comparative tests are carried out in motors to assess the starting action of the various bulbs. The motor used in
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these tests are a Cate rpillar, six cylinder, four stroke Diesel with a bore of 114mm. and 140 mm stroke length developing 65 HP at 1200 rpm.
The engine is placed in a cold room and the temperature is gradually lowered to -34P5 Co for a time sufficient for the engine and its parts as well as the surrounding atmosphere to be at approximately the same temperature, at the start and before each start-up test. while the engine is running, following common practice in this kind of test. A discharge device of the type discussed is connected to the engine so as to discharge the starting fuel into the air intake manifold.
At a cold room temperature of approximately -34 5 C., seven type A bulbs, i.e. containing the ethyl ether-methane starter fuel, successively discharged into the engine air intake pipe ensure starting in 25 seconds of cranking and at a crank speed of 188 revolutions / minute Seven ampoules containing ether under pressure of carbon dioxide (type C) discharged successively by the same device, in the same engine, at a crank speed of 175 rpm, do not start the engine and it is necessary to continue cranking for sixty seconds using a total of eleven bulbs before the engine can start.
Other tests carried out in another engine similar to the previous one, also around -34 5 c. approximately, show that six type B bulbs start the engine in 24 seconds at a crank speed of 119 rpm, while 11 type D bulbs fail to start the engine after 45 seconds at 128 rpm.
We lower the temperature of the cold room to -40 C and we try to start the first motor described by means of Do-type bulbs. Twenty-four bulbs are discharged into the engine during 240 seconds of cranking, at 137 revolutions / minute, without the engine starting The discharge of 4 bulbs of type A in the engine at the same cranking speed ensures the start in thirty seconds.
To show the superior efficiency of a starting fuel comprising liquid and gaseous components compared to fuels comprising only an active liquid, tests are carried out in a cold room on a two-stroke, six-cylinder, 114 diesel engine. bore mm and 127 mm. of stroke length, developing 225 HP at the maximum speed of 2100 revolutions / minute This engine is difficult to start with normal fuels for Diesel at approximately -7 C.
The engine air intake pipe is connected to a device for discharging the pressurized bulbs, -as well as to a device for sending the liquid component alone using a hand pump in the form very fine spray in the system The liquid component of the starter fuel, described in detail, is used in the tests.
With the engine at about -19 C, an attempt was made to start it using the liquid component of the fuel, using 51 cc. that is pumped back into the engine before and during cranking The engine does not start within thirty seconds of cranking On the other hand when using the bulbs containing the liquid component and the methane under pressure, the engine starts with two bulbs, or about 20 cc. of fuel, in five seconds of cranking.
As another example of the invention, the liquid component of the starter fuel is combined with ethylene as a gaseous or vapor component, in ampoules similar to those described whose
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liquid canprend the constituents of the formula detailed above and whose gas is ethylene. Ethylene dissolves readily in ethyl ether and its flammability range at about 21 ° C. under a pressure of one atmosphere is from 2.75 to 28.6 percent by volume in admixture with l 'air. These bulbs are tested in a 114 mm 4-cylinder, 4-stroke diesel engine. bore and 140 mm. of stroke length, developing 48 HP at 1200 rpm.
At a temperature of approximately -34 5 C., the engine starts with seven bulbs in 60 seconds of cranking at 128 revolutions / minute.
As has been said, the principle of the invention is applicable to starting fuels for all types of internal combustion engines, and although the particular examples have been limited to engines.
Diesel, it does not follow that the invention is limited to their operation. In order to show the advantages of the starting fuels according to the invention applied to gasoline engines, comparative tests are carried out in an engine of this type in a cold room. A 79.3 mm 4-cylinder, four-stroke gasoline engine is used for this purpose. bore and 89 mma of stroke, developing 15 horsepower at 3000 rpm. A pressure bulb discharge device is connected to the engine intake manifold.
The gasoline engine cranking capacity is compared by means of similar bulbs, each containing about 7.5 cc of the liquid component of the previously described fuel associated under pressure with, respectively, carbon dioxide, carbon dioxide, carbon dioxide. methane and ethylene. With parts at about -40., Seven carbon dioxide bulbs are discharged into the engine during a cranking period of 126 seconds at 239 rpm without starting the engine.
Under comparable temperature conditions, two methane bulbs ensure start in eight seconds at 241 rpm and in another test, three methane bulbs ensure start in 39 seconds at 241 rpm Also under comparable temperature conditions , three ethylene bulbs start the engine in 84 seconds at 253 rpm.
In other tests and with other gasoline engines, the engine is started in cold rooms at temperatures up to 54 C. by means of ampoules containing the liquid fuel whose composition is given and of ethylene under pressure.
The invention is not limited to the substances, proportions or particular conditions indicated in the examples described. Flammable gases or vapors other than those listed as a gaseous component of the starter fuel can be used, for example ethane, acetylene or hydrogen. Starter fuel ampoules according to the invention can also be used at gas pressures exceeding 84 kg.cm2.