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Au cours de la combustion des carburants, tels que l'essence ou les carburants pour moteurs Diesel, il se forme dans le moteur des résidus provoquant souvent des perturbations.
Ces résidus, constituant ce qu'on appelle la calamine, se déposent dans la chambre de combustion , sur la base des pistons et dans la zone des segments, ainsi que sur les soupapes, lumières et conduits d'échappement. Ces résidus gênent, l'évacuation de la chaleur, gomment les segments et bloquent les soupapes, ce qui conduit à une diminution de la puissance et à un accroissement de l'usure. Dans les moteurs Diesel, les dérangements ont géné- ralement pour cause les dépôts de produite résineux sur les pointeaux des injecteurs, et le cratère do coke formé aux orifices
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des injecteurs.
Par contre, dans les moteurs à carburateur,- ils proviennent principalement des dépôts résineux dans le dispositif d'aspiration, en particulier pour les moteurs à 4 temps sur les soupapes d'admission, et pour les moteurs à deux temps dans le carter, tandis que les difficultés à l'échappement,spécialement au niveau des 'soupapes d'échappement,sont dues en premier lieu aux dépôts de plomb.
Il est donc très important pour la bonne marche des moteurs d'éviter la formation de ces résidus, afin de diminuer l'usure;, c'est-à-dire de prolonger la vie des moteurs, et d'améliorer l'économie. A part la zone des segments, qui se trouve dans le circuit d'huile, et dans laquelle, pour une température de fonctionnement suffisante, on peut éviter la formation de calamine en utilisant les huiles HD, c'est-à-dire les huiles dites "heavy duty", toutes les autres parties du moteur sur lesquelles se dépose la calamine ne peuvent être atteintes que par le carburants Un meilleur raffinage des carburants ne suffit pas à lui seul à exclure toute formation de calamine. C'est pourquoi on a depuis longtemps cherché à éviter cette formation et à éliminer les résidus formés en ajoutant certains produits au carburant.
Il était naturel, pour essayer de résoudre ce problème, de partir de préférence de substances solubles dans les huiles minérales, qui présentent un pouvoir de dissolution élevé. Ces substances se trouvent dans les catégories chimiques les plus diverses, par exemple dans celles des alcools aliphatiques et cycliques, des phénols et de leurs homologues, des cétones aliphatiques et cycliques, dans la catégorie des esters et polyesters d'acides gras, des acides dicarboxyliques, de l'acide phtalique, ainsi que dans celle des hydrocarbures aromatiques.
On a déjà proposé toute une série de combinaisons les plus variées de ces catégories de substances et des éléments d'une même catégorie, généralement en solution dans de l'huile minérale, et on a même souvent établi une subdivision entre éléments à
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point d'ébullition élevé et éléments à bas point d'ébullition. Or, l'étude de ces propositions montre.que les composés à bas point d'ébullition de ces séries sont à peu près sans effet sur les résidus dans les moteurs. Ils restent sans effet dans le système d'aspiration des moteurs à carburateur, car étant.vaporisés avec le carburant, leur concentration dans le mélange d'air et de carbu- rant est beaucoup trop faible.
En outre, comme ils brûlent complètement dans le moteur, ils ne peuvent pas attaquer et dissoudre les résidus de la combustion., De nombreux essais sur les moteurs ont nettement montré que seuls les composés à point d'ébullition élevé sont efficaces, car ils restent à l'état de petites gouttelettes dans le dispositif d'aspiration et se déposent en partie sur les parois,'tandis que pendant la combustion ils se condensent., étant impartiellement brûlés, sur les parties les plus froides des parois.
Mais ces corps ont des efficacités très différentes, car non seulement leur pouvoir de dissplution, mais aussi leur aptitude au mouillage et leur pouvoir de pénétration dans les résidus, tous deux fonctions de la tension superficielle, jouent un rôle déterminant.
Les essais dans les moteurs ont montré que les alcools et cétones à point d'ébullition élevé n'ont que peu d'effet. Plus efficaces sont certains esters d'acides gras et esters de polyalcools et d'acides gras, ainsi que les acides gras libres, tandis que les esters des acides dicarboxyliques aliphatiques et de l'acide phtalique le sont moins. L'usage des phénols et crésols, pourtant très efficaces, n'est pratiquement pas envisagé, en raison de leur odeur désagréable et de leur effet irritant sur la peau.
La demanderesse a trouvé un nouvel agent d'addition pour carburants, qui produit un meilleur nettoyage que les agents connus. Cet agent estconstitué : a) soit par un ou plusieurs esters d'alcools aromatiques,
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répondant à la formule générale
EMI4.1
dans laquelle le symbole R- désigne un atome d'hydrogène ou un groupe alcoolique ou alcoxylique, n un nombre entier compris entre 1 et 3, et Ac le reste d'un acide gras, d'un acide aroma- tique ou hydroaromatique, ou d'un acide naphténique, b) soit par un ou plusieurs esters de la formule générale
R - 0 - Ac dans laquelle R désigne un groupe alcoylique, hydroxyalcoylique ou alcoxylalcoylique et'Ac le reste d'un acide gras éventuellement hydroxylé ou alcoxylé, au moins l'un des groupes R et Ac, ou les deux, portant un groupe hydroxylique ou alcoxylique,
c) soit par une combinaison des substances des séries a) et b), éventuellement en solution dans un raffinât d'huile miné- rale ou dans un hydrocarbure synthétique ou un mélange synthétique d'hydrocarbures.
La demanderesse a également établi qu'en choisissant convenablement les alcools aromatiques et les acides, cet agent d'addition exerçait un nettoyage meilleur que les composés connus, aussi bien dans le dispositif d'aspiration que dans la chambre de combustion et dans le dispositif d'échappement.
L'invention concerne également un nouveau carburant pour moteurs thermiques à combustion interne, comme l'essence ou l'huile lourde, carburant qui contient l'agent d'addition spécifié ci-dessus. Ce carburant comprend l'un quelconque des composés définis sous a, b, c .
Il est avantageux que la fabrication de cet agent d'addition soit très simple et que les matières premières nécessaires puissent être obtenues industriellement. En outre, on peut préparer, en choissant judicieusement les composants, des esters ayant des caractéristiques d'ébullition quelconques, ce qui permit de les approprier aux caractéristiques d'ébullition du carburant, à savoir l'essence ou l'huile bourde pour moteur
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Diesel ou encore à celles des huiles de moteurs.
Des produits spécialement efficaces sont l'acétate de crésyle et autres esters crésyliques d'acides gras, ou également d'acides aromatiques comme l'acide benzoïque, ou hydroaromatiques comme @ l'acide hexahydro-benzoique ou naphténique. A la place des esters du crésol on peut également utiliser des esters de phénols portant comme substituants des groupes méthoxyliques ou éthoxyliques, par exemple les esters de l'éther monométhylique de la résorcine, dont l'action est aussi prononcée que celle des esters du crésol et du phénol, @
Les essais dans les moteurs, aussi bien au banc que sur route, ont montré que le système d'aspiration des moteurs à carburateur restait propre, que les esters soient dissous dans le carburant,
ou que l'on ajoute au carburant des solutions de ces esters dans un raffinat d'huile minérale et/ou dans un mélange d'hydrocarbures synthétiques. Dans les moteurs Diesel, les soupapes d'injection restent sans calamine, ainsi que la chambre de combustion et les conduits d'échappement. Les essais au banc avec des moteurs déjà encrassés ont montré que les résidus, aussi bien dans le dispositif d'aspiration des moteurs à carburateur, que sur les soupapes d'injection, dans la chambre de combustion et les conduits d'échappement des moteurs Diesel, pouvaient être totalement éliminés au cours d'un fonctionnement suffisamment prolongé.
On peut également apprécier l'effet des esters individuels par un examen continu des résidus, car parallèlement à la diminu- tion des fractions solubles dans le benzène, on observe une diminution correspondante de la quantité de résidus. La durée nécessaire à l'élimination totale de la calamine est sans doute très variable avec les divers esters aromatiques, mais dans l'ensemble beaucoup plus courte qu'avec les agents d'addition utilisés jusqu'à présent.
Ainsi qu'il a déjà été mentionné, on peut également employer, à la place des esters d'alcools aromatiques, un ou plusieurs
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composés définis sous b, .comme par exemple l'acétate de méthoxybutyle, le méthox acétate d'ethnie, le méthoxyacétate de méthoxybutyle, le lactat de cétyle, le laurate de méthylglycol, ou des mélanges de ces esters, éventuellement ens-solution dans un raffinat d'huile minérale et/ou dans un mélange d'hydrocarbures obtenu synthétiquement.
Les essais ont montré que leur effet sur l'encrassement interne des moteurs, ainsi que sur l'élimination-de la- calamine déjà formée, correspondait par exemple à celui des solutions'-des esters d'alcools aromatiques du groupe a).
Au lieu des composés séparés des groupes a) et b), on peut également utiliser des mélanges, éventuellement en solution dans un raffinât d'huile minérale, ou dans un hydrocarbure synthétique ou un mélange d'hydrocarbures synthétiques, ou dans un carburant usuel, et dont l'efficacité est fréquemment supérieure à celle des composés pris isolément. On a également reconnu que les solutions dans des raffinats d'huiles minérales pouvaient se montrer avantageuses car leur effet sur les soupapes d'injection de moteurs Diesel peut être meilleur que celui des composés des groupes a) et b) seuls. L'augmentation d'efficacité due aux raffinats d'huiles minérales est dans une large mesure indépendante de la viscosité. Par contre il est important qu'il s'agisse de bons raffinats, présentant un indice de Conradson aussi bas que possible.
C'est pourquoi à la place des raffinats d'huiles minérales, on peut également utiliser des mélanges d'hydrocarbures synthétiques.
On peut accroître l'action de nettoyage, sur le dispositif d'aspiration des moteurs à carburateur, des esters décrits, ou de leurs solutions dans les raffinats d'huiles minérales ou dans les mélanges d'hydrocarbures synthétiques, ou encore dans les carburants courants, en les combinant'avec des homologues du benzène à haut point d'ébullition ( supérieur à 1400 ) et/ou avec des nphtalènes partiellement hydrogénés. Des raffinats d'huiles légères aromatiques provenant de la distillation du goudron, passant entre 140 et 220) et contenant encore de faibles
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proportions de pyridines et de phénols, se sont révélés particu- lièrement efficaces.
Si l'on ajoute à un ou plusieurs composés des groupes a) et b), des acides gras libres à plus de 12 atomes de carbone, et/ou un mélange d'acides naphténiques d'indice de neutralisation inférieur à 200, ou des esters alcoyliques de ces acides, comme par exemple l'oléate d'éthyle ou des composés analogues, éven- tuellement en solution dans un raffinat d'huile minérale, on peut encore étendre l'efficacité, notamment en ce qui concerne la protection contre la corrosion.
On a les mêmes résultats si les carburants usuels comme l'essence et l'huile lourde contiennent, en plus d'une ou de plusieurs,! substances des groupes a) et b), des acides gras libres à plus de 12 atomes de carbone et/ou un mélange d'acides naphténiques d'indice de neutralisation inférieur à 200, ou des esters alcoyliques de ces acides, comme par exemple l'oléate d'éthyle ou des composés semblables.
L'expérience a permis de déterminer que de très faibles proportions des composants individuels de l'agent d'addition suffisaient pour obtenir une efficacité optima. Il suffit en règle générale de 0,005 à 1,0 % en volume, et de préférence de 0,02 à 0,5 % de chaque composant individuel par rapport au carburant.
Avec les esters des groupes a) et b) ci-dessus spécifiés, ou avec des solutions de ces esters dans un raffinat d'huile minérale ou dans un mélange d'hydrocarbures synthétiques, la quantité absolue d'agent d'addition varie selon que l'on ajoute au carburant un composé isolé ou une combinaison, ainsi que le montrent les exemples suivants : EXEMPLE 1 :
On utilise l'acétate de crésyle, le naphténate de crésyle, ou l'acétate de méthoxybutyle.
En ajoutant à de l'essence un de ces composés à raison de 0,02 à 0,05 % en volume, et en alimentant avec cette essence
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un moteur à carburateur, le dispositif d'aspiration reste sans calamine et la calamine déjà formée est éliminée, la durée de nettoyage'dépendant de l'encrassement.
EXEMPLE 2 :
On obtient le même effet qu'à lexemple 1 en ajoutant à l'essence 0,5 % d'un agent constitué par :
4 % d'acétate de crésle ou
6 % de naphténate de crésyle ou
10 % d'acétate de méthoxybutyle en solution dans un raffinat d'huile minérale. Dans ce cas, l'essence renferme :
0,02 % d'acétate de crésyle ou
0,03 % de naphténate de crésyle ou
0,05 % d'acétate de méthoxybutyle EXEMPLE 3 ':
Si l'on ajoute à un carburant pour moteur Diesel 0,03 à 0,1 % de butyrate de crésyle, ou de naphténate de crésyle, ou de lactate de cétyle, ou de butyrate de méthoxybutyle, et que l'on fasse fonctionner avec ce carburant un moteur Diesel, les injecteurs, la chambre de combustion et le dispositif d'échappement restent intacts.
S'il se trouve déjà de la calamine sur ces parties du moteur, cette calamine est enlevée, La durée de nettoyage dépend de la quantité et de la nature de la calamine.
EXEMPLE :
On obtient les mêmes résultats qu'à l'exemple 3 en ajoutant au carburant pour Diesel 1 % d'un agent constitué par une solution de :
3 % de butyrate de crésyle ou
10 % de naphténate de crésyle ou
10 % de lactate de cétyle ou
10 % de butyrate de méthoxybutyle dans un raffinat d'huile minérale.
EXEMPLE 5 :
Les combinaisons du type suivant se sont également montrées
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efficaces dans le carburant pour-Diesel :
6 à 12 % d'acide oléique ou naphténique (indice de neutrali- sation infériiaur à 200)
2 à 6 % de naphténate de crésyle
8 à 16 % de monooléate de glycol ou de butyrate de. méthoxy-butyle, et
20 à 25 % d'huile neutre ( 3,7 E à 50 ), complétés à 100 % par du carburant.
En ajoutant 2% de cette'combinaison au carburant, les proportions des composants actifs sont :
EMI9.1
<tb> Acide <SEP> oléique <SEP> ou <SEP> naphténique <SEP> 0,12 <SEP> - <SEP> 0,4 <SEP> %
<tb>
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> crésyle <SEP> 0,04 <SEP> - <SEP> 0,12 <SEP> %
<tb>
<tb> Monooléate <SEP> de <SEP> glycol <SEP> ou
<tb>
<tb> butyrate <SEP> de <SEP> méthoxybutyle <SEP> 0,16 <SEP> - <SEP> 0,32 <SEP> %
<tb>
<tb> Huile <SEP> neutre <SEP> 0,4 <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> %
<tb>
En faisant fonctionner des moteurs Diesel déjà très calaminés avec un carburant à 2 % de la combinaison ci-dessus, les résidus sont éliminés en quelques heures de marche, EXEMPLE 6 :
La combinaison suivante s'est révélée efficace en addition à l'essence :
5 - 15 % d'acide oléique ou naphténique (indice de neutra- lisation inférieur à 200)
5 - 20 % d'acétate de crésyle
5 - 15 % d'acétate de méthoxybutyle 5 - 20 % d'un raffinat d'huile à broche (2,5 E à 20 ) et
80 .- 30 % d'un raffinât d'huile légère.
En ajoutant 0,2%de cette combinaison à l'essence, les concentrations sont les suivantes :
EMI9.2
<tb> Acide <SEP> oléique <SEP> ou <SEP> naphténique <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> 0,03 <SEP> %
<tb>
<tb> Acétate <SEP> de <SEP> crdsyle <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> 0,04 <SEP> %
<tb>
<tb> Acétate <SEP> de <SEP> mnthoxybutyle <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> 0,03 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Raffinât <SEP> d'huile <SEP> à <SEP> broche <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> 0,04 <SEP> %
<tb>
<tb> Raffinat <SEP> d'huile <SEP> légère <SEP> 0,16 <SEP> - <SEP> 0,06 <SEP> %
<tb>
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Avec cet agent d'addition, le dispositif d'aspiration des moteurs à carburateur à quatre temps et deux temps reste exempt de calamine, et la calamine déjà formée est éliminée en quelques heures de fonctionnement.
EXEMPLE 7 :
Au lieu de l'agent de l'exemple 6 ajouté à l'essence, on peut également utiliser dans les moteurs à deux temps l'huile suivante pour moteurs à deux temps, en employant une huile de moteur comme raffinat d'huile minérale.
0,5 - 1,5 % d'acide oléique ou naphténique (indice de neutralisation inférieur à 200)
0,5 - 2,0 % d'acétate de crésyle 0,5 - 1,5 % d'acétate de méthoxybutyle
8,5 - 5% de raffinat d'huile légère -90 % d'huile de moteur 40 SAE.
En effectuant l'addition ordinaire ç l'essence de 3 à 5% du mélange ci-dessus renfermant l'huile de moteur, on a à peu près les mêmes concentrations en composants individuels, par rapport au mélange essence-huile, qu'à l'exemple 6. Comme l'indiquent les exemples 6 et 7, on peut dans les moteurs à deux temps, soit ajouter l'un des agents décrits et en plus la quantité prescrite d'huile de moteur, soit dissoudre dans l'huile de moteur les composants de l'agent d'addition, en proportions telles qu' après l'addition usuelle à l'essence de 3 à 5 % d'huile pour moteur à deux temps, les concentrations des composants dans le mélange essence-huile soient de 0,005 à 1,0 en volume, et de préférence de 0,02 à 0,5% en volume. On supprime ainsi une opération pour la préparation du mélange essence-huile.
Les combinaisons indiquées aux exemples peuvent ainsi être très variables selon la proportion d'agent d'addition à ajouter au carburant, car il suffit seulement que les concentrations dans le carburant soient comprises entre les limites spécifiées.
En outre, on peut à la. place des composants indiqués dans la description précédente* utiliser d'autres composés correspondant
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aux formules générales données plus haut, afin que les propriétés de l'agent d'addition correspondent bien à l'application que l'on a en vue.
On peut ajouter aux agents-d'addition de l'invention d'autres produits, comme par exemple des inhibiteurs de corrosion, des composants favorisant l'allumage, des produits relevant l'indice d'octane, des anti-oxydants, des produits pour haute pression, des catalyseurs de combustion, etc...., de façon en elle-même déjà connue.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention.