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,,combustibles Moteurs"
L'invention concerne l'amélioration des combustibles moteurs et les méthodes de préparation de ceux-ci, ainsi que des méthodes perfectionnées pour faire marcher les moteurs à combustion interne avec ces combustibles améliorés.
L'un des objets de l'invention est de préparer des com- bustibles moteurs ayant d'excellentes propriétés anti-détonan- tes aux essais d'indice d'octane usuels, soit dans le moteur C.F.R. à 212 F, soit dans le moteur série 30 à 375 F. Un objet spécial est de préparer des combustibles moteurs ayant un indice d'octane supérieur à 85 et allant jusque 100 et même plus haut* Un autre objet est de préparer ces combustibles
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moteurs à indice d'cotane 1 élevé sans faire usage de quantités excessives d'agents anti-détonants organo-métalliques, par exemple en n'employant pas plus de 3 ce de plomb tétraéthyle par gallon de combustible moteur,
étant donné qu'un certain nombre de spécifications de combustibles moteurs interdisent l'emploi d'une quantité plus considérable de plomb tétraé- thyle. Un autre objet encore de linvention est de préparer un combustible moteur à '.'indice d'octane exceptionnellement élevé dans ses fractions les plus volatiles*
Dans ses grandes lignes, l'invention porte sur un combustible moteur comprenant une quantité appréciable de formiate de méthyle ainsi qu'une quantité appréciable d'agent anti-détonant organo-métallique, tel que le plomb tétraéthyle.
Le formiate de méthyle est un composé chimique appartenant à la catégorie des esters et, en fait, c'est l'ester d'alcoyle le plus bas qui soit; mais il diffère appréciablement de la plupart des autres esters à divers égards. L'une de ses propriétés principales est une susceptibilité caractéristique et extrêmement élevée au plomb, ce qui signifie que quand on l'ajoute à un combustible moteur, il forme un mélange à même d'améliorer considérablement l'indice d'octane quand on ajoute du plomb tétraéthyle.
Quand on ajoute du plomb tétraéthyle à un adjuvant de combustible moteur renfermant divers agents anti-détonante additionnels, l'amélioration de l'indice d'octane, provoquée par l'addition de plomb tétraéthyle, varie considérablement suivant la nature de l'agent anti-détonant organique non métallique qui a été ajouté. Conséquemment, la préparation d'un adjuvant de combustible moteur, donnant le maximum de qualités en présence du plomb tétraéthyle toute en maintenant l'équilibre entre les autres propriétés, présente une importance extrême.
Ceci est particulièrement important dans le domaine de l'aviation où il importe au plus haut degré, commercialement, qu'un avion puisse donner le rendement ma-
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ximum à la charge pour un poids donné de combustible ou, enoore, dans lequel on désire couvrir le maximum de distance avec un poids donné de combustible. En outre, la fabrication efficiente de combustibles moteurs à indice d'octane élevé devient de plus en plus importante dans le domaine de l'au, tomobile ordinaire, par suite de la tendance générale qui prévaut en faveur de l'utilisation de moteurs destinés à fonctionner avec des coefficients de compression de plus en plus élevée, ce qui exige l'emploi de combustibles à indice d'octane de plus en plus élevée aussi.
On comprendra mieux les avantages de l'invention à l'aide des renseignements expérimentaux donnés ci-après. la tableau 1 montre les résultats d'indice d'octane d'un certain nombre d'essais de moteurs effectués avec des adjuvants de gazoline renfermant 10% de formiate de méthyle et avec trois autres esters à titre de comparaison*
Tableau 1 Indices doctane (x) d'adjuvants de combustibles moteurs renfermant divers esters et du plomb tétraéthyle.
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<tb>
<tb>
Nature <SEP> de <SEP> l'ester <SEP> % <SEP> ester <SEP> cc. <SEP> de <SEP> PbEt4
<tb> ################1 <SEP> 2
<tb> Base <SEP> 0 <SEP> 691 <SEP> 82,0 <SEP> (86,0)
<tb> Formiate <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> 10 <SEP> 73,4 <SEP> 84,8 <SEP> 88,4
<tb> Formiate <SEP> d'ieopropyle <SEP> 10 <SEP> 72,5 <SEP> 77,1 <SEP> 79,0
<tb> acétate <SEP> d'isopropyle <SEP> 10 <SEP> 75,6 <SEP> 78,8 <SEP> 81,3
<tb> propionate <SEP> d'isopropyle <SEP> 10 <SEP> 73,0 <SEP> 79,9 <SEP> (84,9 <SEP> ) <SEP>
<tb>
(x) déterminés pour des moteurs série 30 à 375 F.
Tour raison de facilité, on a calculé les différences entre¯les divers résultats des indices d'octane du tableau 1 et on les indique sous deux formes différentes dans les tableaux 2 et 3. Le tableau 2 montre le changement de l'indice d'octane occasionné par l'addition de l'ester (comparativement au produit de base avec ou sans plomb tétraéthyle), et le tableau 3 montre l'augmentation de l'indice doctane provoquée
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par l'addition de plomb tétraéthyle aux adjuvants renfermant les divers esters.
Tableau 2
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<tb>
<tb> Changement <SEP> dû <SEP> à <SEP> l'ester <SEP> (x)
<tb> ce <SEP> de <SEP> PbEt4
<tb> 0 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> Formiate <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> +4,3 <SEP> +2,8 <SEP> +2,4
<tb> formiate <SEP> d'isopropyle <SEP> +3,4 <SEP> -4,9 <SEP> -6,1
<tb> acétate <SEP> d'isopropyle <SEP> +6,5 <SEP> -5,2 <SEP> -4,7
<tb> propionate <SEP> d'isopropyle <SEP> +3,9 <SEP> -2,1 <SEP> -1,1
<tb>
(x) comparé au produit de base avec ou sans plomb tétraéthyle.
Les résultats réels d'indices d'octane, indiquée dans le tableau 1, sont intéressants pour illustrer comment on peut obtenir des indices d'octane très élevés. C'est ainsi, par exemple, qu'il convient de constater que l'emploi de 2 cc. de plomb tétraéthyle et de la$ de formiate de méthyle donne un mélange à indice d'octane aussi élevé que 88,4; en partant en diagramme les résultats d'indices d'octane des trois adjuvants renfermant du formiate de méthyle et en extrapolant, on arrive à cette conclusion qu'un adjuvant analogue, renfermant 3 ce* de plomb tétraéthyle, aurait un indice d'octane de 90 environ.
Les avantages de l'emploi de formiate de méthyle dans des adjuvants renfermant du plomb tétraétbyle deviennent particulièrement apparents quand on compare l'indice d'octane de 88,4 de l'adjuvant de 8 ce. de plomb tétraéthyle et de 10% de formiate de méthyle à l'indice d'octane de 81,3 obtenu avec un adjuvant renfermant également 2 ce. de plomb tétra- éthyle maia contenant 10% d'acétate d'isopropyle au lieu de formiate de méthyle.
Ces résultats sont particulièrement étonnante, parce que l'adjuvant, renfermant de l'acétate d'isopropyle maie ne renfermant pas de plomb tétraétbyle, avait un indice d'octane de 75,6 qui est nettement supérieur
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à l'indice d'octane de 73,4 d'un adjuvant analogue de formiate de méthyle.
La supériorité nettement accusée au plomb des 10% de formiate de méthyle apparaît de façon frappante dans le ta- bleau 2, qui montre que les changements d'indices d'octane, provoques par l'addition de l'ester aux adjuvants, renfermant soit un, soit deux centimètres cubes de plomb tétraéthyle, étaient tous deux positifs et nettement au-dessus de
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zéro, à savoir E,8 et +a,4, tandis que les trois autres esters examinés, à savoir le formiate d'isopropyle, l'acétate
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dlipopropyle et le propionate d'isopropyle, ont modifié négativement l'indice d'octane. Dans d'autres conditions, peu autres esters ont tous donné un indice d'octane nettement inférieur à 1'indice d'octane obtenu par le produit de base seul renfermant une quantité égale de plomb tétraéthyle.
Le tableau 3 montre très nettement la supériorité écrapante du formiate de méthyle sur d'autres esters en ce qui concerne la susceptibilité au plomb ou, en d'autres termes, l'amélioration de l'indice d'octane quand on ajoute du plomb
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tétxa6h3il.e à l'adjuvant de 10% d'ester à la gazolines Tableau 3
EMI5.4
<tb>
<tb> Augmentation <SEP> due <SEP> au <SEP> plomb <SEP> tétras
<tb> éthyle
<tb>
EMI5.5
3eterl$) oe. de PbEt4,
EMI5.6
<tb>
<tb> formiate <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> 11,4 <SEP> 15,0
<tb>
EMI5.7
Formiate 4'isopropyle 4,6 7,4 40étato d'ioopropylo 3,2 5,7 Propionate d'isopropyle 6,9 11',9 le tableau ci-dessus montre qu'en ajoutant 1 cc.
de plomb tétraéthyle par gallon de combustible,, on donne au mélange de formiate de méthyle une susceptibilité au plomb de 11,4 , tandis que les trois autres esters examinée vont de 3,2 à 6,9, et qu'en ajoutant 2 cc. de plomb tétraéthyle par gallon de combustible, on donne au formiate de méthyle une susceptibilité
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au plomb de 15, tandis ue les trois autres esters accusent des valeurs de 5,7 à 11,9.
Il est clair que pour une ratson quelconque qui n'est pasencore comprise pour l'instant, le formiate de méthyle collabore avec l'agent anti-détonant de plomb pour donner un résultat que l'on n'espérait nullement. Eu égard au fait que, ainsi que le montrent les résultats des tableaux 1, 2 et 3, le formiate d'isopropyle a une suscepti- bilité au plomb particulièrement faible, il semblerait que c'est spécialement le groupe méthyle du formiate de méthyle qui collabore avec le composé d'alcoyle de plomb pour fournir l'indioe d'octane total élevé.
Le tableau 4 qui suit fait apparaître l'amélioration de l'indice d'octane provoquée par le formiate de méthyle à deux concentrations différentes, à savoir 10% et 30% ainsi que sa valeur de mélanges
Tableau 4
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<tb>
<tb> % <SEP> Indice <SEP> octane(x) <SEP> Valeur <SEP> de <SEP> mélange <SEP> de <SEP> l'indice <SEP> d'octane
<tb> 0 <SEP> 69,1
<tb> 10 <SEP> 73,4 <SEP> 112
<tb> 30 <SEP> 81,5 <SEP> 110
<tb>
(x) série 30 à 375 F.
Ce tableau 4 montre que l'amélioration de l'indice d'octane, occasionnée par addition de formiate de méthyle, est directement proportionnelle, en fait, à la quantité de formiate de méthyle ajoutée. En d'autres termes, quand on a fait usage de 30%, l'indice d'octane était de 81,5, ce qui représente une amélioration de 12,4 sur le produit de base qui avait un indice d'octane de 69,1, et cette amélioration est pratiquement trois fois plus élevée que celle obtenue par addition de 10% de formiate de méthyle, qui eet de 4,3.
Le coefficient d'adjuvant de l'indice d'octane était de 110 à 112 environ.
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l'application de l'invention est particulièrement utile quand on désireaméliorer, dans une bonne mesure, l'indice d'octane des fractions à bas point d'ébullition d'un combustible moteur, étant donné que le formiate de méthyle a un point d'ébullition de 32 C seulement, et ceci est particulièrement avantageux quand on l'emploie simultanément avec un alcôve de plomb à bas point d'ébullition, tel que le plomb tétraéthyle qui bout à 100 C environ* Cette combinaison est avantageuse pour les moteurs d'aviation dont la gamme d'ébullition va, par exemple,
de 100 F à 250 F. L'invention est égalemenutile pour améliorer un combustible moteur quelque peu déficient en fractions à bas points d'ébullition et particulièrement pour faire démarrer les moteurs froids, spécialement ceux destinés à marcher avec une compression élevée.
Elle est aussi utile pour les démarrages d'hiver; on remplace par exemple un combustible, renfermant du planb tétraéthyle qui convient pour l'été, par un combustible d'hiver,auquel on a ajouté une bonne quantité de formiate de méthyle., L'invention est particulièrement applicable aux combustibles moteurs de base d'un indice d'octane de 70 ou moins enregistré dans un moteur de la série 30 à 375 F ou d'un indice d'octane de 75 ou moins à l'essai ré- gulier A.S.T.M, auxquels on a ajouté au moins 10% de formiate de méthyle et au moins 1 cc.
de plomb tétraéthyle par gallon, ce qui augmente l'indice d'octane d'au moins 10 unités audessus de celui du produit de base, A cet effet, on peut mélanger le formiate de méthyle au combustible renfermant déjà un agent anti-détonant convenable au plomb tétraéthyle dans le réservoir à combustible ordinaire, ou bien encore, on peut l'injecter par l'intermédiaire d'un système d'alimentation séparé à starter, par exemple, le projeter dans l'admission de combustible ou dans l'admission d'air ou plus tard encore.
Une solution concentrée de formiate dans un hydrocarbure liquide léger peut être injectée à titre de "facteur de primage" dans la chambre de combustion*
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On a toujours constaté que l'alcool éthylique (point d'ébullition 78 C) et l'alcool isopropylique (point d'ébullition 67 C) et beaucoup d'autres composés organiques, qui ont un coefficient d'adjuvant à indice d'octane élevé et une susceptibilité au plomb élevée ou raisonnablement élevée, ont toue un point d'ébullition considérablement plus élevé que le formiate de méthyle (point d'ébullition 32 C).
'La gazoline, à laquelle on doit ajouter le formiate de méthyle et l'agent anti-détonant plomb tétraéthyle, peut être préparée à partir de divers types de pétroles bruts, tels que celui de Pensylvanie ou les paraffines, naphtes et autres produits voisins à l'état brut ; on peut aussi les préparer en appliquant divers traitements, tels que le craquages l'extrac- tion par les solvents, le raffinage par polymérisation, etc.
Bien que le plomb tétraéthyle et le plomb tétraméthyle aient été donnés comme exemples d'agent anti-détonnants au plomb à utiliser, on peut cependant en employer d'autres, tels que le plomb tétra-isopropyle (lorsque le combustible renferme des queues à point d'ébullition relativement élevé ayant, normalement, des tendances détonantes élevées, quoique l'on désire généralement se servir d'alcoyles de plomb n'ayant pas plus de 8 atomes de carbone).
Dans le combustible moteur définitivement préparé de la sorte, la concentration de formiate de méthyle ne doit pas dépasser ordinairement 50% et, généralement, une proportion de 5 à 30% procuree les résultats désirés* m'agent anti-détonant métallo-organique, d'autre part, doit être utilisé ordinairement dans les limites de 0,1 à 5 cc. par gallon et, en fait, ses proportions sont généralement comprises entre 0,5 et 3 cc. par gallon*
L'invention n'est pas limitée aux exemples spécifiques qui viennent d'être donnés, ni à aucun système quant à sa mise en pratique, mais uniquement par les revendications qui
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suivent qui entendent couvrir toute nouveauté inhérente à l'invention pour autant que le permette la technique connue*
REVENDICATIONS.
1. Combustible moteur renfermant du formiate de méthyle et un agent anti-détonant organe-métallique.
8. Combustible moteur renfermant du formiate de méthyle et un agent anti-détonant d'alcoyle de plomb ne contenant pas plus de 12 atomes de carbone.
3. Combustible moteur renfermant de la gazoline, environ
5 à 50% de formiate de méthyle et 0,1 à 5 cc. par gallon d'un composé d'alcoyle de plomb ne contenant pas plus de 8 atomes de carbone.
4. Combustible moteur composé essentiellement de gazoline, renfermant environ 5 à 30% de formiate de méthyle et environ 0,5 3 ce* de plomb tétraéthyle par gallon de combustible moteur.
5. Méthode de préparation de combustibles moteurs consistant à ajouter à un produit de base constitué par de la gazoline une quantité de formiate de méthyle suffisante pour obtenir,une concentration de cet ester allant de 5 à 50% enviton par volume et également à incorporer à l'adjuvant obtenu au moins environ 0,5 ce* par gallon d'un agent antidétonant d'alcoyle de plomb ne contenant pas plus de 12 atomes de carbone.
6. Méthode de préparation de combustibles moteurs consistant à incorporer du formiate de méthyle à un produit de base constitué par de la gazoline dont l'indice d'octane ne dépasse pas 70 environ à l'essai au moteur de la série 30 et à la température de 375*P jusqu'à ce que la concentration en ester soit de 10% au moins et ensuite à incorporer à l'ad- uvant obtenu au moins 1 ce* par gallon de plomb tétraéthyle.
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