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ACCELERATION COMBUSTION.
L'invention est relative aux moyens (c'est-à-dire aux procédés et dispositifs) propres à améliorer la combustion dans des moteurs à combus- tion interne,étant compris dans ce dernier vocable tout moteur ou groupe mo- teur utilisant directement la détente des produits gazeux résultant de la combustion d'un combustible dans une atmosphère comburante, et par exemple des moteurs à explision, des moteurs à turbine à gaz, des moteurs à gazogène, etc..
Elle concerne plus particulièrement (parce que c'est en cescaseque son application semble devoir présenter le plus d'intérêt), mais non exclusi- vement, parmi ces moyens, ceux propres à améliorer le démarrage des moteurs à combustion interne, et plus particulièrement encore le démarrage des mo- teurs Diesel,,
Elle a.pout but, surtout, de rendre ces moyens tels qu'ils répon- dent, mieux que par le passé, à divers desiderata de la pratique, et notamment qu'ils permettent d'opérer des démarrages plus aisés à froid.
Elle consiste principalement.!) à cet effet, à mélanger avec le gaz comburant utilisé par le moteur, des vapeurs combustibles produites à partir d'un fluide et susceptibles d'améliorer le pouvoir d'allumage et/ou de com- bustion du combustible principal utilisé aussi dans ce moteur, le mélange des- dites vapeurs combustibles et du gaz comburant ayant lieu par passage de celui- ci au contact d'un support imprégné du fluide susceptible de dégager lesdites vapeurs, et offrant une grande surface de contact avec ledit gaz, ledit sup- port étant avantageusement constitué par une masse cellulosique fibreuse, du genre des éponges artificielles.
L'invention consiste,mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent, de préférence, en même temps, dont il sera plus explicitement parlé ci-après, et notamment : - en une deuxième disposition, relative à la composition d'un flui- de à mélanger au comburant afin de faciliter le démarrage à froid d'un moteur
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à combustion, et notamment d'un moteur Diesel, et consistant à établir ce fluide sous forme d'un mélange comprenant divers composés dont les points d'ébullition sont différents et jalonnent une zône de température comprise entre une température minimum correspondant aux plus basses températures de démarrage, et une température à partir de laquelle ce moteur fonctionne nor- malement de façon satisfaisante avec son combustible principal ;
- une troisième disposition consistant - dans un fluide composé de préférence selon la disposition précédente, et comprenant, parmi divers hydrocarbures', des hydrocarbures de cétones - à fixer sur les hydrocarbures du fluide de l'oxygène actif, susceptible d'augmenter l'indice de peroxyde; - et une quatrième disposition consistant à chauffer par une réac- tion chimique exothermique, produite extérieurement, le fluide servant à a- méliorer la combustion et devant être mélangé au comburant par évaporation.
L'invention vise plus particulièrement certains modes d'applica- tion, ainsi que certaines modes de réalisation, des susdites dispositions et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les dispositifs mettant en oeuvre les moyens du genre en question et comportant application des 'Susdites dispositions, les éléments spéciaux, et notamment les fluides et appareils, propres à leur réalisation, ainsi que les moteurs comportant de semblables dispositifs.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont donnés, bien entendu, surtout à titre d'indicationo
La figure unique de ce dessin est une coupe faite dans un appa- reil, établi conformément à l'invention, pour la vaporisation d'un fluide auxi- liaire de démarrage.
Selon l'invention, et plus particulièrement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses di- verses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir des moyens propres à faciliter le démarrage d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur Diesel, on procède comme suit ou de façon analogue.
On connaît les difficultés d'allumage et/ou de combustion auxquel- les on se heurte lors du démarrage à froid d'un moteur Diesel et aussi les in- convénients qui en résultento
Conformément à la disposition principale de l'invention on amélio- re, lors de la période de démarrage, c'est-à-dire lors de la période pendant laquelle le moteur Diesel n'a pas encore atteint son état thermique normal de fonctionnement, le pouvoir d'allumage et/ou de combustion du combustible principal utilisé dans le moteur, en mélangeant à l'air de combustion, avant son entrée dans le cylindre moteur, des vapeurs combustibles susceptibles d'ac- tiver ou d'accélérer la combustion du combustible principal (effet de doping)
le mélange desdites vapeurs combustibles et de l'air de combustion ayant lieu par passage de celui-ci au contact d'un support imprégné du fluide suscep- tible de dégager lesdites vapeurs, et offrant une grande surface de contact avec ledit gaz, ledit support étant avantageusement constitué par une passe cellulosique fibreuse, du genre des éponges artificielles, la quantité de ces vapeurs étant de préférence insuffisantes pour provoquer seule, c'est-à-dire sans l'adjonction du combustible principal, une combustion par auto-allumage.
Dans le cas considéré du démarrage, le liquide d'appoint à éva- porer peut être dosé en volume, et cette dose 1 peut être contenue dans un petit réservoir 2 fixé sous la tuyauterie d'admission 3 de l'air de combus- tion constituant le gaz comburant.
On interpose alors, entre le réservoir 2 et la tuyauterie, un support 4, maintenu par une douille 3', susceptible d'être imprégné de liqui- de, et d'être léché par l'air sur une grande surface totale, cette surface pouvant être la somme d'un grand nombre de petites surfaces élémentaires.,
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A cet effet, le support 4 sera avantageusement constitué par une masse cellu-' losique fibreuse, du genre des éponges artificielles, d'une grande capacité d'absorption et d'un pouvoir capillaire élevé. Cette masse cellulosique sera, de préférence, disposée au moins en partie dans une enceinte grillagée 4', qui en augmente la résistance mécanique.
Encore que l'on puisse concevoir de faire tremper directement la masse fibreuse 4 dans le liquide 1, il semble préférable, pour accélérer la montée du fluide, d'alimenter ladite masse à l'aide d'au moins une mèche 5 ou analogue,trempant dans le liquide 1.
Le contact entre l'air comburant et le liquide à vaporiser peut avoir lieu en outre par d'autres moyens que par l'intermédiaire de la masse 4, et par exemple par passage-direct, par des tubes, canaux ou lumières 6 éta- blis à cet effet, des parties les plus volatiles du fluide dans l'air combu- rant, lesdits tubes traversant éventuellement la masse 4.
Les effets du lèchement de la masse 4 imbibée de fluide par l'air de la tuyauterie 3, peuvent être encore augmentés, si l'on étrangle l'entrée d'air dans ladite tuyauterie, par un papillon ou volet 7, placé à proximité de la masse 4. Un tel volet présente en effet non seulement l'avantage de diriger le jet d'air A vers la surface de la masse fibreuse 4, mais aussi ce- lui d'augmenter sa vitesse, ce qui augmente la vaporisation du fluide. Bien entendu, les formes et dimensions à donner à un tel volet pourront être variées selon les circonstances d'utilisation prévue.
De préférence, on ménagera une fente à la section basse du volet., pour que ledit volet ne puisse interrompre le passage de l'airo
Etou bien on se contente d'opérer comme il vient d'être dit, ou bien, et mieux, on a recours encore à certaines dispositions de l'inven- tion, d'ailleurs susceptibles, le cas échéant, d'être utilisées séparément.
Selon l'une de ces dispositions,on compose un fluide à mélanger au comburant afin de faciliter le démarrage à froid d'un moteur à combustion'. interne, et notamment d'un moteur Diesel, sous forme d'un mélange comprenant divers composés dont les points d'ébullition sont différents et jalonnent une zone de température comprise entre une température minimum correspondant aux plus basses températures de démarrage et une température à partir de laquelle ce moteur fonctionne normalement de façon satisfaisante,
De la sorte, on dispose de parties du fluide dont le point d'ébul- lition est suffisamment bas, et d'autres dont le point d'ébullition est suf- fisamment élevé, pour que le moteur puisse démarrer de façon satisfaisante, sans cognements, et avec une bonne stabilité, De plus, le réchauffage des cylindres se fait alors rapidement,
de sorte que la période de démarrage pro- prement dite s'en trouve abaissée.
A titre d'exemple, on donne ci-après l'indication d'un mélange dont les proportions des constituants peuvent varier entre deux pourcentages, ce mélange répondant à la caractéristique qui vient d'être indiquée :
EMI3.1
<tb> - <SEP> Acétylène <SEP> ou <SEP> éthane <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 3%
<tb>
<tb> - <SEP> Dérivés <SEP> de <SEP> la <SEP> série <SEP> -. <SEP> propane., <SEP>
<tb> butane <SEP> pentane,9 <SEP> etc.......
<SEP> 15 <SEP> à <SEP> 25%
<tb>
<tb> - <SEP> Hydrocarbures <SEP> de <SEP> cétones <SEP> (tels
<tb> que <SEP> diméthylcétone <SEP> ou <SEP> méthyléthyl-
<tb>
EMI3.2
cétone 5 à 15%
EMI3.3
<tb> - <SEP> Ethers <SEP> à <SEP> poids <SEP> moléculaires <SEP> bas
<tb>
<tb> (tels <SEP> que <SEP> l'éther <SEP> éthylique) <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 35%
<tb>
<tb> - <SEP> Ethers <SEP> poids <SEP> moléculaire <SEP> élevé
<tb>
<tb> (notamment <SEP> mélange <SEP> d'éthers <SEP> propy-
<tb>
<tb> liques <SEP> et <SEP> butyliques) <SEP> .......... <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 20%
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> Liaisons <SEP> d'esters <SEP> (notamment <SEP> acé-
<tb>
<tb>
<tb> tate <SEP> éthylique.
<SEP> propylique <SEP> ou <SEP> buty-
<tb>
EMI3.4
lique) 2 à 6%
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EMI4.1
<tb> - <SEP> Hydrocarbures <SEP> de <SEP> nitrate <SEP> (notamment
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> nitrate <SEP> ou <SEP> nitrite <SEP> d'amyle, <SEP> d'éthyle,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> butyle, <SEP> d'iso-amyle, <SEP> d'iso-éthyle
<tb>
EMI4.2
ou d'iso-butyle)ooooooooooooooooooooo 0,5 à 3%
EMI4.3
<tb> - <SEP> Aldéhydes <SEP> (notamment <SEP> paraldéhyde, <SEP> al-
<tb>
<tb> déhyde <SEP> butylique <SEP> ou <SEP> propylique, <SEP> furfu-
<tb>
<tb> rol-aldéhyde) <SEP> et <SEP> composés <SEP> métallo-orga-
<tb>
EMI4.4
niques > 2%
L'introduction des produits les plus volatils dans le fluide ci-dessus, est particulièrement favorisée par la présence des cétones.
Finalement, -la courbe d'ébullition d'un tel fluide est appro- ximativement comprise (à la pression atmosphérique) entre -48 et + 200 C.
En ce qui concerne la vitesse de vaporisation à prévoir pour un tel liquide, on déterminera de préférence cette dernière en donnant à la mas- se fibreuse 4 et aux canaux 6 (à supposer qu'on utilise un appareil comme celui de la figure) des dimensions et caractéristiques telles que, comme il a déjà été dit, le mélange de l'air comburant imprégné de vapeurs ne soit pas explosif à lui seul, mais qu'il devienne explosif au contact du combustible principal utilisé dans les cylindres.
En ce qui concerne la quantité d'un telliquide, à utiliser lors d'un démarrage, on prévoira de préférence la réserve 1 pour qu'elle s'épuise seulement après que le moteur a été suffisamment échauffé pour fonctionner. dans des conditions quasi-certaines avec-le seul combustible principal. Dans le cas d'un moteur Diesel de camion., de puissance moyenne, la quantité utile à prévoir pour un démarrage est comprise entre 10 et 50 cm3.
Selon maintenant une autre disposition de l'invention, on fixe de l'oxygène actif dans les hydrocarbures d'un fluide établi selon la précé- dente disposition. Cet oxygène a pour rôle, principalement, d'augmenter l'in- dice de paroxyde dudit fluide.
On sait, en effet, que la combustion est précédée, dans le cylin- dre,d'une pré-combustion au cours de laquelle des phénomènes d'oxydation for- ment surtout des moloxydes ou paroxydes primaires instables qui, avec les al- déhydes, donnent lieu à la formation de peroxydes secondaires moins instables.
Ce sont ces derniers qui, par leur réaction thermique, interviennent favora- blement durant l'allumage et la combustion. On facilitera donc ceux-ci en¯pré- oxydant les hydrocarbures comme il vient d'être indiquéo
On pourra effectuer cette fixation d'oxygène sur les hydrocarbu- res, par des moyens divers, et par exemple, : - par traitement aux rayons ultra-violets, - par traitement à l'autoclave, - par réaction chimique avec du perhydrole, avec ou sans catalyseur.
Selon une autre disposition de 1)) invention encore, on chauffe par une réaction chimique exothermique, produite extérieurement,le fluide d'appoint servant à améliorer la combustion d'un moteur au moment de son démarrage, et devant être, à cet effet, mélangé au comburant par évaporation.
On conçoit en effet que la vitesse d'évaporation du fluide d'ap- point ait une influence sur la rapidité du démarrage obtenu. Or, l'un des êffets du chauffage de ce fluide est d'accélérer son évaporation, et d'amélio- rer la répartition, dans l'air comburant, des vapeurs et gaz formés. En outre, si ces gaz ou vapeurs sont eux-mêmes chauffés, ils peuvent entrer plus rapide- ment en réaction chimique dans le cylindre, et la combustion dans celui-ci peut s'en trouver accélérée. D'où l'intérêt trouvé à chauffer le liquide de doping, et à le chauffer de préférence en faisant appel à une réaction exother- mique qui évite toute flamme.
Parmi les divers composés chimiques que l'on peut choisir pour produire une telle réaction exothermique, on utilise de préférence une masse comportant des métaux (tels que le fer, le magnésium, le cuivre, l'aluminium, @
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le zinc, l'étain, le manganèse, le plomb),des sels alcalins, du carbone, du kieselguhr et de l'amianteo On pourra présenter cette masse sous des formes diverses, telles que tablettes, pillules ou poudre.
La réaction chimique elle-même se provoque par adjonction d'eau: les sels se dissocient sous son influence et réagissent avec les métaux en dégageant de la chaleur.
Dans le cas où l'on utilise un dispositif évaporatoire comme ce- lui qui a été représenté sur la figure, on pourra prévoir de disposer la masse chauffante 8 à utiliserà l'intérieur d'un récipient 9 qu'on a supposé ici être monté de façon amovible,par un joint à baïonnettesur le 'réservoir 2, le même joint à baïonnette pouvant servir d'ailleurs à maintenir ledit réser- v oir 2.
En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient des procédés et dispositifs propres à améliorer la combustion dans un moteur à combustion, procédés et dispositifs dont les caractéristiques et le fonctionnement ressortent suffisamment de ce qui précède, pour qu'il soit inutile d'entrer à ces sujets dans aucune explication complémentaire.
En tous cas, de tels procédés et dispositifs présentent de nombreux et réels a- vantages, et notamment : - celui de faire monter progressivement, dans le moteur même, la température du combustible d'appoint pour démarrage, concurrement avec la tem- pérature de l'air comburant en cours de compression, ce qui favorise la pré- combustion et influence favorablement le bilan thermique durant la période de démarrage :
- celui de diminuer considérablement les apports d'énergie exté- rieure auxquels il faut recourir pour lancer le moteur à combustion,d'où peut résulter notamment une diminution du poids et de l'encombrement des organes annexes du démarrage (tels que les bougies de chauffage) et de la réserve d'é- nergie prévue à cet effet, voire même de l'usure qui peut résulter de l'usage intensif de cette réserve notamment lorsqu'il s'agit d'une batterie d'accu- mulateur; - celui de permettre l'utilisation, dans le moteur, d'un combus- tible principal de qualité inférieure à celui qui serait requis notamment pour assurer seul un démarrage admissible du moteur;
- celui de conduire, par suite de la réduction de la durée pendant laquelle le moteur tourne à froid,à une diminution de l'usure du moteur, usu- re qui est, comme on le sait, relativement très importante pendant cette pério- de; et celui de réduire, par suite de l'achèvement sensible de tou- te combustion dès le début du démarrage, les effets corrosifs et la formation de-la calamine, lesquels sont habituellement le fruit d'une combustion incom- plèteo
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des mode-s de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ;
elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment - celle par laquelle on utiliserait l'un au moins des dispositifs de l'invention pour obtenir un appoint d'énergie en cours de fonctionnement du moteur, et par exemple pour obtenir une survitesse ou une surpuissance pas- sagèresj - et celle par laquelle le réservoir 2 serait en communication avec un réservoir plus important, contenant une réserve de liquide d'appoint ou de doping, laquelle pourrait être admise dans ledit réservoir 2 par une tuyauterie et un robinet.