CH137006A - Procédé d'alimentation des moteurs à combustion interne et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. - Google Patents

Description

  Procédé d'alimentation des moteurs à combustion interne et appareil pour la mise  en     aeuvre    de ce procédé.    La présente invention comprend un     pro-          cèilé        @d'.alimentation    des moteurs à combus  tion interne et un appareil pour la mise en       oeuvre    -de ce procédé. Elle     s'applique        :d'une     façon générale à l'alimentation desdits mo  teurs avec tous les combustibles liquides, en  particulier avec de l'essence telle qu'employée  actuellement pour l'alimentation -des moteurs  à explosions ainsi qu'avec les hydrocarbures  lourds ou légers inutilisables jusqu'ici pour  une telle alimentation.  



  Jusqu'à maintenant, dans tous les essais  tentés en vue d'appliquer une transformation  catalytique aux hydrocarbures destinés à       l'a-limentation    :de moteurs à explosions, on a  traité les hydrocarbures mélangés     à,    la tota  lité de l'air nécessaire à une bonne combus  tion dans le moteur.  



  Le procédé selon la présente invention  est par contre caractérisé en ce qu'on trans  forme, en présence d'un catalyseur, un com  bustible liquide mélangé à un gaz contenant    tout au plus suffisamment d'oxygène pour  une oxydation partielle du' combustible, de  manière à obtenir le plus possible de produits  gazeux combustibles, puis en ce que l'on  ajoute aux produits de cette transformation,  l'air nécessaire à, leur bonne combustion  dans le moteur.  



  On peut utiliser comme gaz avec lequel  le combustible est mélangé avant sa trans  formation, de l'air en quantité inférieure à  celle nécessaire à une combustion complète  du combustible. On désignera ci-après cet air  comme "air primaire" en opposition à celui  ajouté aux produits de la transformation que  l'on :appellera "air secondaire". On peut.  aussi utiliser dans le même but les gaz  d'échappement du moteur ou un mélange -de  ces gaz avec de l'air, pourvu que dans  chaque cas la quantité d'oxygène contenu       -dans    ces gaz ou mélange gazeux soit tout au  plus suffisante pour une oxydation partielle  du combustible.      La transformation visée peut en général  comprendre une décomposition du     combus=        -          tible.     



  Le meilleur résultat .d'une .décomposition  catalytique absolue en présence d'une faible  quantité d'oxygène, réside dans la formation  -de CO, et H, en évitant le plus possible la  formation -de<B>CO',</B> cette décomposition pou  vant pratiquement s'arrêter à des stades in  termédiaires, par exemple à la formation,  sans dépôt     @de    carbone,     @d'-hydrocarbures    non       saturés,    avec     oxydation    et     production,de    cé  tones, aldéhydes et acide organique.  



  Si on soumet à cette décomposition cata  lytique le mélange hydrocarbure et air né  cessaire à une bonne combustion dans le mo  teur, on n'obtient pas la réaction chimique  mentionnée ci-dessus, mais il se forme, non  plus -de l'oxyde de carbone, corps combus  tible, mais de l'acide carbonique. Pour évi  ter cet inconvénient, l'air est donc divisé en  deux parties, et la quantité de l'air primaire  ou air -de réaction chimique varie comme on  le conçoit, suivant la composition de l'hydro  carbure . à traiter. Cette quantité doit     per-          mettre    d'obtenir, -de préférence, en plus de  certains hydrocarbures oxydés en majeure  partie, plus légers que celui dont on est  parti, de l'oxyde de carbone et non de l'acide  carbonique.  



  Par exemple, pour l'essence ordinaire  ment employée ou tout autre hydrocarbure  pour l'alimentation des moteurs, les propor  tions entre l'air de réaction chimique et l'es  sence ou tout autre hydrocarbure donnant  un bon résultat, ne dépassent pas un volume  de carburant gazéifié pour 3 volumes d'air.  



  Le mélange d'air primaire et de combus  tible est de     priéférence    traité pendant que la  masse d'air et -de combustible est très divisée,  en vue d'obtenir une décomposition cataly  tique aussi rapide et aussi complète que pos  sible.  



  Le     catalysateur    employé pour la décom  position peut être -du cuivre, du nickel, du  cobalt, etc., en un mot toute matière     cata-          lpsante    propre à la décomposition -des hydro  carbures.

   Ce catalyseur peut être porté à    une température pouvant     atteindre    au moins  200   à 400   C soit par les gaz d'échappe  ment du moteur, soit par toute source de  chaleur externe, soit encore en le plaçant  dans les cylindres moteurs, sur la paroi in  terne -de la chambre     d'explosion,    .ou sur la  face du piston en regard de     cette    chambre,  ces deux parties étant alors constituées par  le corps catalyseur on recevant un revête  ment de ce     corps.    -   Lorsque l'on utilise les     ga,7,    d'échappement  pour chauffer la masse catalytique, comme  ces gaz ont une température variable sui  vant la vitesse .de rotation du moteur, on  peut disposer sur leur trajet, avant leur pas  sage autour .du catalyseur,

   un     refroidisseur     régulateur ,de température de ces gaz ,agis  sant par air, par eau, ou par un .fluide quel  conque. On peut encore refroidir ces gaz  par l'introduction -dans le tuyau d'échappe  ment, d'air     extérieur,    cette entrée étant ré  glée par un papillon ou obturateur réglable  quelconque,     commandé    par l'organe accélé  rateur du moteur quel qu'il soit.  



  Après avoir été en     contact        avec        7.e        Qata-          ly?eur,    le mélange riche en essence est alors  dilué par une ou plusieurs :arrivées     d:'@air    se  condaire donnant ,au mélange final la teneur  en oxygène nécessaire pour la meilleure com  bustion.  



  Dans le     cas    où le catalyseur ne fait pas       partie    .du moteur, le mélange     iainsi         & luê    se  rend alors dans les cylindres du moteur, soit  par l'aspiration de ces derniers, soit sous  l'action d'une pompe ,aspirante et     foulante.     



  Le démarrage du moteur ne nécessite,  comme on     le    conçoit, aucun .dispositif spé  cial, quand il s'agit du traitement de l'es  sence, car ce     déméa.rrage    se produit .avec l'es  sence qui, passant sur un catalyseur non  chauffé, s'il n'y a pas     @de    source externe de  chaleur, alimente le moteur     .comme    ,avec de  l'essence ordinaire, mais     -dès    que le -démar  rage a eu lieu, .les gaz d'échappement venant  réchauffer le catalyseur produisent la     dé-          composition    catalytique. C'est le mélange  résultant de ce traitement qui vient     alimen-          ter    le- moteur.

        Dans le cas où l'on emploie des 'hydro  carbures lourds, le démarrage se fait en  chauffant le -catalyseur par une source de  chaleur externe. de préférence par un cir  cuit électrique entourant le catalyseur et       formant    résistance.  



  Dans le cas où le gaz avec lequel le com  bustible est mélangé avant la décomposition  catalytique, est totalement ou partiellement  constitué par les gaz d'échappement, .l'intro  duction -de ces gaz ta pour but de produire  une réaction entre lesdits gaz et le     com#bus-          tible,    donnant un mélange susceptible de dé  velopper une .bonne explosion et de     @déter-          miner    un bon fonctionnement     @du    moteur.

    Les gaz d'échappement en plus de leur ac  tion chimique, jouent un rôle purement mé  canique en facilitant la. formation du mé  lange     gaz-combustible    et l'envoi de ce  dernier mélange sur le catalyseur avec une  plus grande vitesse que celle simplement  crée par l'aspiration du moteur.  



  Les avantages inattendus qui résultent  du procédé selon     l'invention    consistent,     dans     le cas de l'essence, en une économie consi  dérable pouvant aller de 20 à     40%a;    en outre,  le fonctionnement dit moteur est devenu  beaucoup plus souple qu'auparavant, l'explo  sion n'est plus aussi brutale, mais agit à  pleine puissance sur le     piston    pendant un  laps de temps plus long.  



  L'appareil selon la présente invention  pour la mise en     oeuvre    du procédé qui vient  d'être décrit comporte un réservoir à niveau  constant, dans lequel arrive le combustible  et d'où part un gicleur débouchant dans un  conduit d'amenée -de gaz,     communiquant     lui-même avec un dispositif .catalyseur, ce  dernier étant en communication avec un mé  langeur de l'air avec les produits de trans  formation.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, une ferme :d'exécution     @de    cet ap  pareil.  



  La     fig.    1 est une vue schématique mon  trant ,l'ensemble -de l'appareil;  Les     fig.    2, 3 et 4 représentent des va  riantes permettant, soit de refroidir simple-         ment    le mélange .gazeux à la sortie du dis  positif catalyseur, soit .de produire en     même     temps que le refroidissement, une accumu  lation du mélange gazeux en     vue        @de    faci  liter un -démarrage subséquent     4u    moteur;

    Les fi g. 5 et 6 sont des coupes perpen  diculaires d'une variante -du dispositif cata  lyseur diviseur, et  La     fig.    7 est     une    coupe -d'un pulvérisa  teur qui se raccorde avec :le dispositif cata  lyseur     diviseur    des     fig.    5 et 6.  



  Comme on le voit à la     fig.    1, :l'essence  arrive par une conduite 5 dans le récipient  à niveau .constant muni d'un flotteur 3. Le  gicleur 4 fait     communiquer    - le réservoir à  niveau constant avec le conduit aboutissant  au dispositif catalyseur 1; ce conduit dé  bouche à. son     extrémité    inférieure .dans l'air  ambiant et     constitue    l'entrée     -d'air    primaire.  Le gicleur 4, sous l'action de la :dépression  produite soit par le .moteur, soit par une  pompe, fournit le mélange     riche    devant pas  ser sur le catalyseur.

   On     pourrait,d'ail.leurs,     au lieu d'aspirer le mélange riche à travers  le dispositif catalyseur     -diviseur,    ale     refouler     à travers     ce,dispositif    au moyen .d'une     pompe     placée en :amont     @de    ce dernier.  



  La violence -de la     circulation    -du mé  lange à traiter     permet    d'utiliser un     @disposi-          tif    catalyseur fonctionnant par le     choc    -du  mélange sur :des organes diviseurs.  



  Les proportions en air primaire et en  essence du mélange sont -dosées en faisant  varier, pour tout dispositif approprié, les       dismensions    de l'entrée. d'air et     @du    gicleur  4, de façon à produire le mélange convenable  riche en essence. L'orifice d'admission d'air  primaire peut avoir par exemple 8 mm .de       diamètre,    celui de l'air secondaire 14-25  mm. Le mélange :arrive dans le cataly  seur 1;     ee    dernier est constitué par une  série de tubes, placés dans une chambre 2  et entre lesquels circulent les gaz     @d'échap-          pement    du moteur.

   Les tubes     @du    dispositif  catalyseur pourront, en vue     d'augmenter     la division -du mélange, comporter un bour  rage quelconque, divisant le mélange     sans     s'opposer complètement à son passage.      A la     sortie    du     dispositif    catalyseur, les  gaz     ,arrivent    par le     conduit    6 à la pompe  7 qui les aspire et les refoule dans le mé  langeur 9 par     1e    conduit 8.  



  Le mélangeur 9     consiste    en une simple  boite     susceptible    -de contenir, s'il y a lieu,  une matière ou un dispositif     permettant    la       division    du     mélang    e gazeux venant     -de    la  pompe 7     @et    munie d'une     entrée    10     @d'air     secondaire; cette dernière est réglée de  façon à amener .dans le mélange la     quan-          tité    d'air     exactement    nécessaire à     la    meil  leure     combustion.     



       Le        mélange        combustible    arrive alors par  le conduit 11 ,dans le ou les  cylindres mo  teurs 12.  



  Jusqu'à présent, il n'a été question que  de     l'application    ide l'invention aux     -moteurs     alimentés par de l'essence ordinaire; dans  le     cas    d'hydrocarbures lourds, il n'y a.  rien :de changé dans l'appareil tel qu'il       vient    d'être     idécrit,    mais il faut alors pré  voir, comme indiqué     ci-dessus,    si le dé  marrage n'est pas effectué     .avec    ,de l'essence,  un mode     -de    réchauffage du catalyseur par  une source :de chaleur     externe,    en vue -de       permettre    le démarrage.

   Cette     source    ex  terne est, (le préférence,     un        circuit        électrique     qui peut entourer les tubes     @du    dispositif       catalyseur;    ce     circuit    électrique formant  rhéostat de chauffage.  



  Avant le démarrage, on envoie     dans    ce  circuit     électrique,du    courant qui porte le ca  talyseur à la température voulue pour que,  dès le lancement -du moteur, celui-ci aspire  un mélange     tdécomposé        catalytiquement.     



  Qu'il s'agisse     d'.essënce    ou d'hydrocar  bures lourds ou légers, les gaz .sortant du  dispositif catalyseur à la suite de la réac  tion     exothermique    qui s'y produit, ont une       température    assez élevée; et la dilatation  qui en résulte peut .s'opposer au bon rem  plissage l'es cylindres     ides    moteurs.  



  Il peut donc y avoir intérêt à faire pas  ser ces gaz à travers -un réfrigérant quel  conque dont l'agent -de refroidissement peut  être de l'air,     @de    Peau ou un mélange réfri  gérant     quelconque.       On a représenté à la     fig.    2 un refroi  disseur placé sur la     canalisation    6 et qui  est     alimenté    par une     circulation    de     fluide     réfrigérant pénétrant par 'le conduit 13 et  sortant par .le     conduit    14:  Les gaz traversent un faisceau tubulaire  15     immergé    dans la caisse 16 à travers la  quelle circule le fluide de refroidissement.  



  La     fig.    3 représente     uAe    variante dans  laquelle le     faisceau    15 est refroidi par de  l'air, ce faisceau     étant        muni        @dailettes.     



  On peut encore avoir recours,     (pour    le  refroidissement, à un simple barbotage,       .comme    l'indique     la        fig.    4; le mélange traité  Entrant en 17 et sortant en 18, le récipient  19 contenant de l'eau ou tout autre liquide.  



  Ce liquide pourrait être un     liquide    ab  sorbant .comme .la     tétraline,    par exemple, il  en résulterait que l'on     constituerait    ainsi  une     accumulation    de gaz traité     permettant     le démarrage du moteur par un simple  échauffement de la caisse 19, échauffement  pouvant être réalisé par n'importe quelle  source extérieure .de .chaleur. Le récipient  19 pourrait encore     servir        @de    filtre méca  nique et chimique pour l'air et les produits  de décomposition     catalytique    en introdui  sant :dans ledit récipient -des organes et des  produits assurant lia filtration.  



  Au lieu     d'avoir,    pour l'accumulation du  mélange traité, un liquide tel que la     tétra.-          line,    on pourrait employer des corps absor  bants tels que -charbon     activé    ou     tout    autre       corps    qui serait traversé par .les gaz sor  tant     @du        dispositif    catalyseur. Ces gaz  seraient récupérés sous l'effet -d'aspiration  -du moteur. On pourrait encore intercaler  sur le trajet du mélange traité, une     chambre     qui, tout en constituant une     réserve    du mé  lange, en     permettrait    un meilleur refroi  dissement.

   De plus, pour détruire     l'action     nocive des .gaz d'échappement, on peut pla  cer dans le tuyau d'échappement un     catar          Ilyseur    en vue -de     transformer    .l'oxyde -de  carbone en .acide carbonique.  



  Comme on l'a vu plus haut, la division       idu    mélange d'air     primaire    et     @d'hydrocar-          büres        pëiïdant    la catalyse est un     facteur-,des         plus     importants    pour la réussite de l'opé  ration.

   Cette division doit être aussi par  faite que     ipossible    afin que chaque molé  cule liquide d'hydrocarbure soit     enveloppée     d'une- gaine     @d'.air.    Le dispositif représenté  aux     fig.    5, 6 et 7 permet de réaliser cette  division dans ;des conditions donnant en  tière     satisfaction.     



       L'hydrocarbure,    sous l'action d'une       pompe    ou -de l'aspiration du moteur, jaillit  par le     gicleur    4     (fig.    7) en venant .du ré  servoir à niveau constant 28. Ce réservoir  est     alimenté    en essence par le tuyau 27.  Cette alimentation est réglée par le poin  teau 26 de débit d'essence,     actionné    par le  flotteur du réservoir 28. Ce ,dernier com  porte en outre un pointeau !de vidange 29.       L'air    ,arrive par     l'orifice    réglable 4' et des  gaz d'échappement remplaçant s'il y a lieu  la totalité ou     une    partie de l'air primaire,  arrivent par le tuyau 4".

   Le mélange to  tal passe par le     conduit    20 pour pénétrer       violemment    -dans une chambre 21     (fig.    5  et 6) de forme cylindrique annulaire d'ans  laquelle se trouvent deux séries de petites  ailettes circulaires se faisant face. Les deux  séries laissent entre elles un faible inter  valle pour .la circulation du mélange, et  dans chaque série, les ailettes laissent égale  ment entre elles des     espaces    très restreints.

    On     conçoit    que dans ces conditions, l'action       catalytique,    produite par les     ailettes    et les  parois qui sont en matière catalysante, se  produit. non     sur    une masse     fluide    com  pacte, mais sur une masse     fluide    très divi  sée qui vient heurter avec choc lesdites       ailettes.     



  Les gaz d'échappement circulent autour  des     catalyseurs    en 22 et     dans    l'espace laissé       libre    23. Des     ailettes    24 et 25     augmentent     les surfaces -de     contact    entre les     parois    du       dispositif        catalyseur    :et     .les    gaz d'échappe  ment.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I Procédé d'alimentation -des moteurs à ,combustion interne, caractérisé en ce qu'on transforme, en présence d'un ca- talyseur, un combustible liquide, mé lange à un gaz contenant tout au plus suffisamment -d'oxygène pour une oxy dation partielle @du combustible, de manière à obtenir le plus possible de produits gazeux combustibles, puis en ce que :

   l'on ajoute aux produits de cette transformation, l'air nécessaire à leur bonne combustion dans le moteur. II Appareil pour la mise en oeuvre du pro cédé selon la revendication I, caracté risé en ce qu'il -comporte un réservoir à niveau constant, dans lequel arrive le combustible et @d'oû part un gicleur <B>dé-</B> bouchant dans un conduit d'.amenée de gaz, communiquant lui-même avec un dispositif catalyseur, ce dernier étant en communication avec un mélangeur de l'air avec les produits de transformation.

   SOUS-REVENDICATIONS: 1 Procédé selon la revendication I, d'ans lequel la transformation est une décom position. 2 Procédé selon la revendication I, dans lequel le gaz avec lequel le combustible est mélangé .avant sa transformation est de l'air. 3 Procédé selon la revendication I, dans lequel le gaz avec lequel le combustible est mélangé ,avant sa transformation est du gaz d'échappement d!u moteur.

   4 Procédé selon la revendication I, dans lequel le gaz avec lequel le combustible est mélangé avant sa transformation est un mélange de gaz .d'échappement et d'air. 5 Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 2, dans lequel la proportion du combustible liquide et de l'air dans le mélange soumis à la trans formation, ne dépasse pas un volume -de combustible gazéifié pour trois. volumes d'air.

   6 Procédé selon la revendication I, dans lequel on transforme le combustible avant son introduction dans les organes moteurs. 7 Procédé selon la revendication I, dans lequel on chauffe le catalyseur à une température d'environ 200' à 400' C. 8 Procédé selon la revendication I et 1a. sous-revendication 7, dans lequel on chauffe le catalyseur à l'aide des gaz d'échappement du moteur.

   9 Procédé selon la revendication I et la sous-revendication. 7, dans lequel on chauffe le catalyseur à l'aide d'une ré sistance électrique. 10 Procédé selon la revendication I, dans lequel on refroidit les produits ide la transformation catalytique, avant de les diluer avec l'air nécessaire à leur com bustion.

   11 Procédé -selon la revendication I et les sous-revendications 7 et 8, dans lequel on additionne de ,l'air externe auxdits gaz ,d'échappement avant qu'ils chauffent le catalyseur, en vue @de régler la va leur de cet échauffement. 12 Procédé selon la revendication I, dans lequel on transforme le combustible dans .les organes moteurs.

   13 Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 12, dans lequel le catalyseur forme une partie au moins ,des .organes moteurs.

   14- Procédé selon la. revendication I, dans lequel on absorbe une partie des pro duits de la transformation en vue de les récupérer ensuite pour une mise en marche subséquente ,du moteur. 15 Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 14, d'ans lequel l'ab- sorption .des produits ide la décomposi- tion se fait à l'aide ide charbon activé.

   16 Appareil selon la revendication II, dans lequel le dispositif catalyseur #mporte des organes destinés à ,diviser le mélange ,de combustible et -de gaz.

   <B>17</B> Appareil selon la revendication II, @dans lequel le dispositif catalyseur est dis posé dans une boîte traversée par ;les gaz d'échappement -du moteur. 18 Appareil selon la--revendieation II, -dans lequel le .dispositif catalyseur est en- touré d'une résistance électrique -de chauffage. 19 Appareil selon la revendication II,

   dans .lequel une pompe est disposée, entre le dispositif -catalyseur et - le --mélangeur d'air pour faire circuler-les produits ide la transformation. 20 Appareil selon la revendication II et sous-revendication 16, dans lequel les organes -divisant le mélange. sont cons- truits en matière catalysante.

   21 Appareil selon la revendication II et la sous-revendication 16, dans lequel le dispositif catalyseur comporte deux séries d'ailettes se faisant face et ne laissant entre elles et entre les ailettes de chaque série que des espaces très restreints divisant le mésange de cambus- tible et (de .gaz. 22 Appareil selon la revendication II,

   dans lequel un dispositif @de refroidissement est disposé sur le parcours ides prâduits de la transformation entre la sortie idu dispositif catalyseur et le mélangeur d'air en vue -de refroidir ces produits avant leur mélange avec de Eair. 23 Appareil selon 1a revendication II et la

   sous-revendicatïon 22, dans lequel le dispositif de refroidissement est cons- titué par- un faisceau tubulaire refroidi par un fluide refroidisseur.

   24 Appareil selon la revendication II et la sous-revenfcation 22, dans lequel le ,dispositif de refroidissement est cons- titué par un bac @de barbotage contenant un liquide refroidisseur.

   35 Appareil selon la revendication II, dans lequel un dispositif d'aibsorption est placé sur le parcours :des produits de la transformation entre le dispositif cata lyseur et le mélangeur d'air.

   26 Appareil selon la revendication II et la sous-revendication 25, ,dans lequel le dispositif @d'absorption contient du char bon activé. 27 Appareil selon la revendication II et la sous-revendioation 25, dans lequel le dis- positif d'absorption fonctionne par bar botage et contient un liquide absorbant.

   28 Appareil selon la revendication II et la sous-revendication 25, dans lequel le dispositif d'absorption peut être chauffé pour provoquer la .libération des pro- 4uits .absorbés.

   29 Appareil selon la revendication II, dans lequel des organes de filtration sont prévus sur le parcours des produits de la transformation. 30 Appareil. selon la revendication II et la sous-revendication 17, dans lequel des moyens -de refroidissement sont prévus sur le parcours des gaz d'échappement avant leur introduction dans ladite boite. .

   31 Appareil selon la revendication II et les sous-revendications 17 et 80, dans lequel lesdits moyens consistent en un réfri gérant. 32 Appareil selon la revendication II et la sous-revendication 17, ,dans lequel les gaz d'échappement passent sur un ca- talyseur détruisant leur action nocive.