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" Procédé de fabrication de carburants pour moteurs à explosions."
Dans les moteurs ordinaires pour véhicules au- tomobiles le carburant n'est pas complètement vaporisé par le carburateur. Une partie de carburant, soit à cause de la faible longueur du parcours entre le carburateur et le mo- teur, soit par suite du refroidissement produit dans l'air par l'évaporation d'une partie du carburant même, entre dans le moteur sous forme de gouttelettes très fines. Celles--ci se transforment en vapeur seulement lorsqu'elles viennent en contact avec les parois chauffées du moteur et par suite de la chaleur produite par la compression.
Si le carburant a un point d'ébullition élevé ou une faible volatilité, la carburation de l'air par cette seconde partie de carburant ne s'effectue pas complètement.
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Dans ce cas, le carburant n'est pas totalement brûlé, les gouttelettes ne pouvant pas s'enflammer pendant la courte durée d'une course des pistons sont refoulées dans les tuyaux d'échappement où leur combustion continue, en échauffant ain- ' si d'une façon excessive les soupapes d'échappement et les tuyaux d'évacuation des gaz brûlés, Dans ces conditions le rendement thermique est naturellement très mauvais.
Ce phénomène se remarque à un degré plus ou moins considérable,'dans presque tous les carburants usuels. Même avec l'essence, qui a été considérée jusqu'à présent comme .la meilleur des carburants, on le rencontre à un certain degré et ses effets diminuent à mesure que l'essence est plus légère, c'est-à-dire plus sa volatilité est grande et plus son point d'ébullition est bas.
Avec les carburants artificiels, c'est-à-dire les mélanges de plusieurs substances combustibles et volatiles on remarque les mêmes inconvénients. Si parmi leurs composants, il y a - même en petites- quantités - des combustibles peu volatiles et ayant un point d'ébullition élevé, comme le pé- trole, le naphte, les huiles moyennes et lourdes de goudron, la décaline, la tétraline, etc., on remarque que la carbura- tion est difficile et que le rendement thermique du moteur est mauvais, tandisqu'on observe un échauffement considéra- ble des organes d'échappement.
Suivant le procédé formant l'objet de la présente invention, on peut éliminer en grande partie cet inconvénient et obtenir une carburation presque absolument totale de l'air et atteindre un rendement thermique élevé, tout en introdui- sant dans la fabrication des carburants des matières ayant un point d'ébullition élevé en quantités relativement con- sidérables.
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Ce procédé est basé sur l'application de deux pro- priétés usuelles de toute substance volatile, dont jusqu'à présent on n'a pas tenu compte-dans la fabrication-des car- burants artificiels.
Ces deux propriétés consistent dans le phénomène d'entraînement qui se vérifie aussi bien pour l'ébullition que pour l'évaporation.
1 - Lorsqu'on fait bouillir rapidement un mélange de deux ayant des points d'ébullition rapprochés, la substance bouillant à une température plus élevée est entraînée à bouillir à une température inférieure à son point d'ébullition usuel, tandisque la substance bouillant à une température plus basse tend à dépasser cette température.
En augmentant la rapidité de l'ébullition on remarque que les deux températures tendent à se rapprocher d'une température d'ébullition moyenne,
Par contre, si les deux températures d'ébullition sont éloignées l'une de l'autre, ce phénomène ne se produit point et on remarque la séparation presque totale des deux substances.
Toutefois, si ces substances sont reliées entre elles, dans le mélange, par plusieurs autres substances ayant des points d'ébullition intermédiaires et graduellement crois- sants l'un par rapport à l'autre, on remarque un entraîne- ment successif d'une substance à l'autre avec ce résultat qu'on obtient un rapprochement entre les températures d'ébul- lition extrêmes, rapprochement qui sera d'autant plus consi- dérable que l'ébullition est plus rapide. Dans ce cas aussi les deux températures extrêmes tendentà se rapprocher d'une température moyenne déterminée par la moyenne des tempéra- tures d'ebullition des différentes substances,- en tenant
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compte des quantités respectives de ces substances entrant - dans le mélange.
Cette température moyenne, par conséquent, sera d'autant plus basse que la quantité de substances bouil- lant à une faible température sera plus grande, et plus basse ' la température d'ébullition du premier terme de l'échelle.
2 - Lorsquon fait .±rapidement évaporer à tempéra- ture ordinaire un mélange de deux substances,on obtient la séparation presque absolue de ces substances lcrsque leurs degrés de volatilité sont très éteignes. Si au contraire les degrés de volatilité sont très rapprochés, on rencontre le phénomène d'entraînement tout comme dans le cas de l'ébul- lition, c'est-à-dire qu'on remarque que la substance la plus volatile entraîne la moins volatile, de sorte que celle-ci peut être évaporée en un temps moindre qu' il ne faudrait si elle était évaporée seule.
En outre une substance peu volatile, mélangée avec une substance très volatile, peut également être entraînée en évaporation plus rapidement lorsque la première est reliée à la deuxième par une série de substances ayant des volati- lités intermédiaires et graduellement croissantes. Aussi, dans ce cas, le phénomène de l'entraînement est d'autant plus remarquable que le pourcentage des substances très vo- latiles est plus grand par rapport au pourcentage des sub- stances moins volatiles, et plus élevée la volatilité du premier terme de l'échelle, c'est-à-dire de la substance qui doit commencer l'évaporation.
Lors de Il évaporation rapide d'un semblable mé- lange on remarque, aussi bien dans les vapeurs que dans le liquide non encore évaporé, la présente de tous les composants du mélange.
En. raison de ce qui précède, on comprend aisément que ces deux propriétés peuvent être avantageusement utilisées dansla fabrication des carburants.
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Lorsqu'un carburant passe par le carburateur, la volatilité des substances qui le composent a la plus grande importance, tandis que dans le cylindre ce qui entre essen- tiellement en jeu est la température d'ébullition.
Dans les carburants (on en a déjà proposé plusieurs) contenant de l'alcool ou du benzol avec de la tétraline, du pétrole, du naphte, etc., on remarque dans le carburateur la réparation presque absolue des substances les plus volatiles (alcool ou benzol) des autres relativement très peu volatiles.
Les premières carburent l'air, tandisque les autres entrent à l'état de gouttelettes dans le cylindre du moteur, où elles se vaporisent en faible partie en raison de sa tempé- rature élevée, tandisque, pour la plus grande partie - ne pouvant point atteindre la température d'ébullition - , elles' brûlent superficiellement pour une combustion lente qui va s'achever dans le tuyau d'échappement.
On obtient des résultats bien différents si les substances plus volatiles et bouillant à une faible tempéra- ture comma l'alcool et le benzol (T. éb. 80 C, environ) sont mélangées avec les substances moins volatiles et ayant un point d'ébullition élevé comme- la tétraline (T.éb.205 C. environ), le pétrole (T.éb.150 - 250 C. environ) par l'en- tremise d'une série de substances en chaîne ayant des volati- lités diminuant graduellement et des températures d'ébullition rapprochées et graduellement croissantes, comme par exemple :
l'heptane (T.éb.98 C. le toluol (T.éb.lll C.), les huiles amylacées (116 - 137 C.), le xylol (138 - 143 c.0, le méthyl-cycle-hessanol (160 - 170 Ce la décaline (185 ), etc.
Avec un carburant fabriqué de la façon indiquée on ne remarque pas de séparation de substances pendant le pas-
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sage dans le carburateur. Quoique l'air contienne toujours une quantité prépondérante des substances les plus volatiles, il contient aussi des pourcentages relativement considéra- bles des substances les moins volatiles. La partie non éva- porée qui se trouve sous la forme de gouttes très fines contient encore tous les composants du mélange. En entrant dans le moteur, les substances bouillant à une température plus basse, en raison du phénomène d'entraînement, forcent aussi les substances.ayant un point d'ébullition élevé de bouillir à une température plus faible, en les vaporisant ainsi complètement.
Avec des mélanges fabriqués comme on vient de le dire, et en proportionnant convenablement lespourcentages . des différents composants on peut atteindre dans plusieurs cas une amélioration même très remarquable du rendement ther- mique du moteur..
Les substances susindiquees, servant àréaiser l'entraînement des substances ayant un point d'abullition élevé, ont été citées simplement à titre d'exemple. Plusieurs autres substances combustibles et volatiles convenablement choisies peuvent être employées dans le même but; certaines fractions déterminées de carburants naturels, telles que des mélanges d'hydrocarbures du pétrole, etc.... - peuvent aussi bien convenir.
De même, les substances à point d'ébullition élevé, sur lesquelles se produit l'entraînement, ou bien celles qui constituent la partie bouillant à une faible température, peuvent être différentes de celles qu'on vient de citer.
Le procédé de fabrication de carburants artificiels formant l'objet de la présente invention peut aussi être em- ployé pour amender'des essences, ou carburants naturels ana-
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logues, contenant des pourcentages trop élevés de substances . bouillant à, température élevée ou dans lesquels existe une disproportion entre les volatilités des composants bouillant aux différentes températures, en vue d'obtenir un rendement meilleur.
Le phénomène d'allumage spontané dans les moteurs qui produit le cognement caractéristique des pistons, est dû à la séparation nette des substances plus volatiles et plus inflammables du carburant des substances moins volatiles.
En reliant convenablement les premières aux secon- des, et en facilitant ainsi la vaporisation des substances moins inflammables, on diminue l'inflammabilité de l'air carburé et l'inconvénient susmentionné est éliminé. Avec quelque types d'essences convenablement compensées il est même possible d'augmenter la compression du moteur, en amé- liorant encore par ce moyen son rendement.
Par le procédé Indiqué ci-dessus, on peut fabri- quer aussi des carburants pour les moteurs comportant des dispositifs particuliers pour le chauffage soit du carbu- rant, 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 ou amender le naphte et les huiles lourdes destinées aux moteursà haute compression du type Diesel, en vue d'en améliorer le rendement.
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