Procédé de fabrication de carburants artificiels pour moteurs à explosion. Dans les moteurs ordinaires pour véhi cules automobiles le carburant n'est. pas com plètement vaporisé par le carburateur. Une partie du carburant entre dans le moteur à l'état de très petites gouttelettes, soit à cause du parcours trop court entre le carbura teur et le moteur, soit par suite du refroi dissement de l'air carburé, refroidissement qui se produit par l'évaporation du carbu rant. Ces gouttelettes se transforment plus <B>011</B> moins complètement en vapeur seulement lorsqu'elles viennent en contact avec les pa roi; chauffées du cylindre du moteur et par suite du chauffage produit par la compres sion.
Si le carburant a, un point d'ébullition élevé, il n'est pas totalement brûlé, les gout- 1elettes ne pouvant pas s'enflammer pendant la courte durée d'une course des pistons; elles :ont refoulées dans les tuyaux d'échappement oie leur combustion continue, en chauffant ainsi excessivement les soupapes d'échappe ment et lesdits tuyaux. Dans ces conditions le rendement est naturellement très mauvais.
On remarque le phénomène cité, à un de gré plus ou moins élevé, avec presque tous les carburants usuels. Même avec l'essence, qui a été considérée jusqu'à présent le meil leur des carburants, on le rencontre à un cer tain degré.
Les carburants artificiels, c'est-à-dire les mélanges de plusieurs- substances combusti bles et volatiles présentent les mêmes incon vénients. Si parmi leurs composants il y a, même en petites quantités, des combustibles peu volatils et ayant un point d'ébullition élevé (pétrole, naphte, huiles moyennes et lourdes de goudron, décaline, tétraline, etc.), on remarquera. que la carburation est difficile et que le rendement du moteur est mauvais, tandis que dans les organes d'échappement on remarque un réchauffement considérable.
On observera ces inconvénients même en employant les combustibles dits "benzols standard", c'est-à-dire des mélanges contenant 75-80 % de benzène raffiné avec 20-2J de toluène purifié. A un degré encore plus élevé on remarque ces phénomènes en em ployant des mélanges d'essence avec la tétra- line ou la déca.linë, même si les quantités de ces substances ajoutées à l'essence ne dépas sent pas 20-25 %. Pour utiliser pratique ment ces combustibles il est nécessaire, en regard des différences des points d'ébullition de leurs composants, d'employer des précau tions spéciales.
La.- présente invention permet d'éliminer en grande partie ce désavantage et d'obte nir une carburation presque absolument. to tale de l'air et un rendement élevé, tout en permettant . en outre d'employer pour la fa brication des carburants artificiels des quan tités relativement grandes de combustibles ayant un point d'ébullition élevé.
" Ce procédé est basé sur l'application du phénomène d'entraînement; qui se 'vérifie aussi bien par rapport à l'ébullition que par rapport à l'évaporation. .
Io Lorsqu'on fait bouillir rapidement un mélange de deux substances ayant des points d'ébullition rapprochés, la substance bouillant à. une température plus haute est entraînée à bouillir à une température au dessous de son point d'ébullition normal, tan dis que la substance bouillant à une tempéra ture plus basse tend à dépasser cette tempé rature. En augmentant la rapidité de l'ébul lition on remarque que les deux températures fendent à. se rapprocher d'une température d'ébullition moyenne.
Par contre, si les deux températures-d'é- bullition sont éloignées l'une de l'autre, ce phénomène ne se vérifie point et on remar que la. séparation presque totale des deux . substances, par exemple de l'essence et de la tétraline.
Toutefois, si lesdites substances sont mé langées avec plusieurs autres. substances ayant des points d'ébullition intermédiaires et graduellement croissants de l'une à l'au tre,- on remarquera. un entraînement succes sif d'une substance par l'autre avec le résul tat qu'on atteint un rapprochement entre les températures d'ébullition extrêmes, rappro chement qui sera d'autant plus considérable que l'ébullition est plus rapide. Aussi dans ce cas les deux températures extrêmes tendent à. se rapprocher d'une température moyenne déterminée par la moyenne des températures d'ébullition des différentes substances, en te nant compte de leur quantité respective en- trant dans le mélange.
Cette température moyenne par conséquent sera d'autant plus basse que la quantité de substance bouillant à une faible température sera plus grande, et plus basse la température d'ébullition du premier terme de l'échelle.
110 Lorsqu'on fait rapidement évaporer à température ordinaire un mélange de deux substances, on obtient la séparation presque absolue desdites substances lorsque leurs de grés de volatilité sont très éloignés. Si au contraire les degrés de volatilité sont très rap prochés l'un de l'autre, on rencontre le phé nomène d'entraînement tout comme dans le cas de l'ébullition, .c'est-à-dire on remarque que la substance plus volatile entraîne la moins volatile de manière que celle-ci peut être évaporée dans un temps moindre qu'il ne faudrait si elle était évaporée à elle seule. Lorsqu'on augmente la vitesse d'évaporation, par exemple en subdivisant finement la masse, on remarquera que la volatilité du mélange tend à se rapprocher de la moyenne des volatilités des deux composants.
En outre une substance peu volatile, mé langée avec une substance très volatile, peut également être entraînée en évaporation plus rapidement lorsque ces deux substances sont mélangées avec une série de substances ayant des volatilités intermédiaires et graduelle ment croissantes. Aussi dans ce cas le phé nomène de l'entraînement est d'autant plus remarquable que le pourcentage des substan ces très volatiles est plus grand par rapport au pourcentage des substances moins vola tiles, et plus haute la volatilité du premier terme de l'échelle, c'est-à-dire de la, substance qui doit commencer l'évaporation et l'effet de l'entraînement.
Dans une évaporation rapide d'un sem blable mélange, on remarque que aussi bien dans les vapeurs que dans le liquide non en core évaporé, on peut noter la présence de tous les composants du mélange.
Lorsqu'un carburant passe par le carbu rateur la volatilité des substances qui le composent a la plus grande importance, tan- dis que dans le cylindre -c'est essentiellement la température d'ébullition qui entre en jeu.
Il est donc évident que les deux phéno mènes - l'entraînement pendant. l'ébullition et l'entraînement pendant l'évaporation peuvent être utilisés avec avantage pour la fabrication de carburants artificiels. Dans les carburants (comme il en a. été proposé plu sieurs) contenant de l'alcool ou du benzène mélangé avec de la tétraline, du pétrole, du naphte, etc., on remarque dans le carburateur la séparation presque absolue des substances plus volatiles (alcool ou benzène) des autres relativement très peu volatiles.
Les premières carburent l'air, tandis que les autres entrent dans le cylindre du moteur à l'état de gout telettes où elles se vaporisent en petite par tie grâce à la, température élevée, tandis que pour la plus grande partie, ne pouvant point atteindre la température d'ébullition, elles brûlent superficiellement par combustion lente qui va. s'achever dans le tuyau d'échap pement.
On obtient des résultats bien différents en ,@ joutant suivant le procédé formant l'objet de la. présente invention, aux substances plus volatiles et bouillant à une faible tempéra-,, turc, telles que par exemple l'alcool et le hetizène (T. éb. <B>80'</B> C environ) et aux subs tances moins volatiles et ayant un point d'é bullition élevé comme la. tétraline (T. 6b. 205 C environ), le pétrole (T.
éb. 150-250 C environ), une série de subs tances ayant des volatilités en diminution ,graduelle et des températures d'ébullition rapprochées et graduellement croissantes, comme par exemple: heptane (T. @éb. <B>98'</B> C), toluène (T. ëb. 111 C), huiles amylacées .(1 I6-137 C), xylène (138-143 C). mé- thyl-c@-clo=hexanol (160-l70 C), décaline (185 C), ete.. . .
Avec un carburant fabriqué de la façon indiquée, on ne remarque pas de séparation de substances pendant le passage dans le car burateur. Quoique l'air carburé contienne toujours un certain excès de substances plus volatiles, il comporte aussi des pourcentages relativement considérables des substances moins volatiles. La partie non évaporée et se trouvant dans la forme<B>de</B> gouttes très minces contient encore tous les composants du mélange. En entrant dans le moteur, les substances bouillant à une température plus basse, grâce au phénomène d'entraînement, forcent aussi les substances ayant un point d'ébullition élevé de bouillir à. une tempéra ture plus faible, en les vaporisant ainsi com plètement.
Avec des mélanges fabriqués comme on vient de dire, et en proportionnant convena blement les pourcentages des différents com- posants, on peut atteindre une amélioration même très remarquable du rendement du mo teur.
On décrira ci-après les résultats d'essais faits avec un moteur d'automobile en em ployant un frein dynamométrique et en uti lisant comme eaburants de l'essence de com merce et quatre carburants artificiels dési gnés par<I>A. B, C et D.</I>
L'essence de commerce était de qualité normale: poids spécifique 0,782, point d'é bullition moyen 111,0 C; elle distillait en tièrement entre 60 et 170 C et à une tem pérature de 150 C 97 % de l'essence étaient vaporisés. La chaleur de combustion était de 112.12 calories.
L'effet et la consommation de calories par ehev. sont indiqués ci- après dans un tableau pour<B>1500,</B> 1600, <B>1700</B> et 1800 tours. Lorsqu'on ajoute à: cette essence une substance dont le point d'ébulli tion est en dessus de 200 C, on obtient un rendement moindre, par exemple avec le mé lange A consistant de 80 % d'essence et 20 % de t.étraline; ce mélange avait un point d'ébullition moyen de 129,9 C et une va leur de combustion -de 10880 calories.
Le ta bleau indique les chiffres correspondants de l'effet et de la consommation pour les qua tre vitesses de rotation et on remarquera. que ces chiffres indiquent un effet plus petit et une consommation de calories plus grande par chev. en comparaison de l'essence. En employant -un carburant de cette composi tion, les substances plus volatiles se séparent des substances peu volatiles; - ces dernières entrent dans le moteur sous forme de petites gouttelettes et ne peuvent pas, à cause de leur haut point d'ébullition, se transformer en vapeur.
On comprend sans autre que les résultats seront plus mauvais encore en em ployant des carburants qui contiennent jus qu'à 50 % de tétraline, décaline, etc.
Lorsqu'on ajoute au carburant A une série de composants ayant des points d'ébul lition graduellement croissants et une volà- tilité graduellement décroissante, par exemple du cumène, de l'hexa.nol cyclique et de la dé- caline et, pour préparer l'entraînement, de l'alcool et de l'éther, on obtient une augmen tation considérable du rendement, malgré que la température moyenne d'ébullition du mélange soit toujours de 129,9 C et malgré que la quantité des composants, dont le point d'ébullition est en dessus de 150 , ait été augmentée jusqu'à 40 /o.
Dans le tableau ce carburant est désigné par B. Lorsqu'on compare l'effet et la con sommation de calories correspondant du car burant B avec ceux<B>du</B> carburant A, on trouve un rendement beaucoup meilleur que celui de A et un rendement toujours quel- que peu meilleur que celui de" l'essence quoi que la température moyenne d'ébullition de l'essence montre unie différence de 1.8 C par rapport an carburant B en faveur de l'essence. L'effet est beaucoup supérieur à ce lui de A et -un peu inférieur à celui de l'es sence. Ceci dépendait, pendant les essais, du réglage du carburateur. .
Le carburant C contenait 75 % de benzène et 25 % de tétraline, il avait une valeur de combustion de 9906 calories et une tempé rature moyenne d'ébullition ,de 111 C. En comparaison de l'essence il donnait un effet plus petit et une consommation de calories plus grande par chev.
Le carburant D (température moyenne d'ébullition 112,85 C et 8926 calories) était préparé en ajoutant au carburant C une sé rié comprenant le toluène, le xylène, le cumène, l'hexanol cyclique et la. décaline: pour préparer l'entraînement on ajoutait de l'éther éthylique, de l'acétone et de l'alcool.
Ce carburant D est considérablement su périeur non seulement au carburant C mais aussi à l'essence en ce qui concerne l'effet et la. consommation de calories par chev.
EMI0004.0023
Nombre <SEP> Effet <SEP> en <SEP> chev.
<tb> de <SEP> tours <SEP> Colories <SEP> par <SEP> chev.
<tb> E<U>ssenc</U>e <SEP> A <SEP> I <SEP> B <SEP> C <SEP> D
<tb> 1500 <SEP> 14,3 <SEP> 13,9 <SEP> 14,2 <SEP> 13,8 <SEP> 14,6
<tb> 3260 <SEP> 4050 <SEP> 3152 <SEP> 3368 <SEP> 2856
<tb> 1600 <SEP> 15,2 <SEP> 14,5 <SEP> 15,1 <SEP> 14,6 <SEP> 15,4
<tb> 3316 <SEP> 3985 <SEP> 3171 <SEP> 3467 <SEP> 2856
<tb> 1700 <SEP> 16,2 <SEP> <B>1</B>5,3 <SEP> 16,2 <SEP> 15,4 <SEP> 16,2
<tb> 3372 <SEP> 3887 <SEP> 3218 <SEP> 3536 <SEP> - <SEP> 2900
<tb> 1800 <SEP> 17,1 <SEP> 16,2 <SEP> 16,7 <SEP> 16,5 <SEP> 17,
1
<tb> 3350 <SEP> 3952 <SEP> 3024 <SEP> 3615 <SEP> 2829 Les substances susindiquées, servant, à effectuer l'entraînement des substances ayant un haut point d'ébullition, ont été citées simplement à. titre d'exemple, Plusieurs au- tres substances combustibles et volatiles convenablement choisies- peuvent être em ployées dans le même but; certaines frac tions déterminées de carburants naturels, telles que les mélanges des hydrocarbures dit pétrole, etc..... peuvent aussi bien ser vir.
Comme ces fractions n'ont. pas un point d'ébullition fixe, on arrive à éliminer les dif férences ou bien les distances entre les points d'ébullition des différents composants.
Le procédé peut aussi être employé pour améliorer des essences ou carburants natu rels semblables contenant des pourcentages trop élevés de substances bouillant à tempé rature élevée et comportant une disproportion entre les volatilités de leurs composants.
Maintes fois, le phénomène d'allumage spontané se produisant dans les moteurs, et ayant pour effet le cognement caractéristi que des pistons, est dû à la séparation nette des substances plus volatiles et plus inflam mables (lu carburant de celles les moins vo latiles.
Cet inconvénient peut être supprimé par l'emploi de carburants fabriqués suivant le présent procédé en reliant ces substances par l'addition des substances produisant l'entraî nement; on. facilite de cette manière l'éva-. poration des substances -peu volatiles et on diminue le degré d'inflammabilité de l'air carburé. Avec quelques types d'essences con venablement compensées il est même possible d'augmenter la compression du moteur, en -améliorant encore par ce moyen son rende ment.
Le procédé permet aussi de fabriquer des carburants pour les moteurs comportant des dispositifs particuliers pour le chauffage soit du carburant, soit de l'air carburé. Dans ce cas, on peut augmenter considérablement le pourcentage de substances bouillant à haute température.
Le même. procédé peut finalement être appliqué pour fabriquer des carburants lourds destinés aux moteurs à haute compression du type Diesel, en vue d'en améliorer le rende ment. -