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La présente intention concerne un additif à un carburant pour moteurs et pouvant inhiber la formation de dépôts dans le carburateur et le collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne, et elle se rapporte également aux carburants pour moteurs formés par des hydrocarbures liquides qui contiennent de faibles concentrations de cet additif.
Les carburants dérivés du pétrole et, en particulier, les essences de craquage, contiennent normalement de 10 à 60 % d'oléfines qui tendent à se polymériser lorsqu'on les laisse reposer et à former une gomme "potentielle". Cette gomme se décompose facilement pendant la combustion du carburant et forme des dépôts adhérents sur les soupapes et dans le système d'admission.
Les dépôts de gomme peuvent être la cause de sérieuses difficultés de fonctionnement, car l'accumulation de dépôts dans le passage d'admission diminue sa section et, de ce fait, la quantité maximum d'air que ce passage peut envoyer au moteur. Par conséquent, les effets de ces dépôts sur le fonctionnement du moteur se manifestent chaque fois qu'on fait fonctionner le moteur avec un papillon complètement ou presque complètement ouvert sous forme d'une diminution du rendement qui provient directement de la réduction de l'écoulement d'air.
Les techniciens ont appris que s'il se trouve incorporé dans le carburant un additif qui a un pouvoir solvant élevé vis-à-vis du résidu gommeux et qui est également un liquide non volatil aux températures de combustion, il restera avec le résidu sur les éléments métalliques, tels que les tiges de soupapes, dissoudra la gomme et ensuite sera entraîné à partir de ces éléments. Ainsi, cet additif entraînera le résidu qui se trouve sur ces organes et l'empêchera de s'y déposer. C'est pourquoi on a mélangé, avec les carburants pour moteurs, de nombreux produits de ce genre tels que l'huile pour torche.
Outre qu'elles possèdent un pouvoir dissolvant élevé pour le résidu gommeux et une absence notable de volatilité, ces substances doivent toutefois être également relativement stables vis-à-vis de l'oxy- dation et se décomposer en produits de décomposition volatils. Les produits utilisés jusqu'ici ne possédaient aucune de ces propriétés.
On a actuellement constaté qu'on peut empêcher la formation de dépôts de gomme avec une efficacité surprenante grâce à l'utilisation d'un additif pour carburant qui comprend une solution d'acide borique dans un mélange de solvants comprenant essentiellement un alcool inférieur et un composé polyoxyalkyénique soluble dans l'huile.
Le mélange dissolvant l'alcool et de polyoxyalkylène contient de préférence de 20 à 80 % d'alcool en volume. On prépare de préférence l'additif en dissolvant d'abord autant d'acide borique que possible dans l'alcool et en ajoutant ensuite le composé polyoxyalkylènique à la solution.
Le constituant alcoolique du mélange dissolvant peut être l'un quelconque des alcools inférieurs, par exemple l'alcool méthylique, l'alcool éthylique, l'alcool isopropylique, l'alcool butylique ou un alcool amylique, qui soit soluble dans le carburant pour moteurs et qui puisse dissoudre l'a- 'cide borique. On préfère l'alcool méthylique.
Les composés polyoxyalkyléniques solubles dans l'huile qui forment un constituant du mélange dissolvant dans l'additif objet de l'invention sont des composés anciens, bien connus des techniciens, et ils ne font donc pas l'objet de la présente invention. Ils sont caractérisés par le fait qu'ils sont représentés par la formule générale:
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EMI2.1
R-0-a (CHR')n-0 -R" -1 y dans laquelle: R et R" sont pris dans le groupe que forment l'hydrogène, des groupes alkyl et acyl comportant de 4 à environ 20 atomes de carbone;
R' représente de l'hydrogène ou un groupe alkyl comportant d'environ 1 à environ 5 atomes de carbone ; est un petit nombre entier variable compris entre environ 1 et 4, de préférence égal à 2 ou 3, et peut varier entre ces valeurs même dans une molécule à longue chaîne unique ; enfin, y représente le nombre des unités qui se répètent dans la chaîne et peut être un nombre entier compris entre environ cinq et plusieurs centaines suivant le poids moléculaire.
..Dans le but de la présente invention, le caractère de R et de R", c'est-à-dire des groupes terminaux de la chaîne, n'est pas déterminant.
Les propriétés dissolvantes vis-à-vis des gommes que représentent des composés sont attribuées principalement aux unités oxyalkylène qui constituent la chaîne, et non aux groupes terminaux. Toutefois, bien qu'une grande quantité de ces composés montre un pouvoir dissolvant vis-à-vis des gommes, seuls ceux qui ont des viscosités comprises entre 200 et 1000 secondes Saybolt à 38 C ont les caractéristiques nécessaires en ce qui concerne l'absence de volatilité et le pouvoir dissolvant dans l'essence.
On prépare ces composés par condensation des oxydes correspondants ou des mélanges d'oxydes correspondants, tels que l'éthylène ou l'oxyde de 1,2-propylène, ou des mélanges de ceux-ci, ainsi qu'on le décrit plus complètement dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 2.425.755 du 19 août 1947, n 2.425.845 du 19 août 1947, n 2.448.664 du 7 septembre 1948 et n 2.457.139 du 28 décembre 1948. Si R ou R" représentent un groupe alkyl, on incorpore un alcool aliphatique au mélange de réaction, et si R ou R" représentent un groupe acyl on incorpore un acide carboxylique aliphatique au mélange de réaction.
Des composés correspondant à la formule générale donnée précédemment sont disponibles dans le commerce sous la marque de fabrique "Ucon" et sont vendus par la Carbide and Carbon Chemicals Corporation. Les composés disponibles dans le commerce peuvent comporter un groupe hydroxyl à l'une des extrémités de la chaîne et un groupe alkyl éther ou ester à l'autre extrémité de la chaîne, comme ceux qui sont décrits dans les brevets 2.425.755, 2.
448.664 et 2.457,139 précités, mais il est bien entendu que, dans le but de la présente invention, des composés comportant deux groupes hydroxyl terminaux à chaque extrémité de la chaîne, tels que ceux qui sont décrits dans le brevet 2.425.845 précité, ou ceux qui comportent deux groupes terminaux alkyl ester ou ester à chaque extrémité de la chaîne conviennent aussi bien. On entend couvrir ces trois types de composés par l'expression "composé polyoxyalkylénique" telle qu'elle est utilisée au cours de la description.
Il est essentiel que le composé polyoxyalkylénique soit soluble dans l'huile et que sa viscosité soit comprise entre 200 et 1000 secondes Saybolt à 38 C. Des composés dont la viscosité est inférieure à 200 secondes Saybolt sont trop volatils pour dissoudre les gommes,tandis que ceux qui ont une viscosité supérieure à 1000 secondes Saybolt sont trop insolubles dans les essences pour être appropriés.
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Il est surprenant que les mélanges de composé polyoxyalkylénique et d'alcool, dans lesquels la proportion d'alcool est de préférence comprise entre 20 et 80% en volume et qui sont connus pour empêcher à un degré appréciable la formation de dépôts gommeux quand ils sont présents dans le carburant en une quantité comprise entre une fraction de 1; et environ 5% en volume et, de préférence égale à 1% en volume, ayant'une efficacité encore accrue quand de petites quantités d'acide borique sont dissoutes dans le mélange.
Il est en outre surprenant qu'une concentration donnée d'acide borique dissoute dans le mélange reste dissoute en présence d'un carburant pour moteurs tels que de l'essence, étant donné que la même quantité d'acide borique dissoute dans le composé polyoxyalkylénique seul, ou dans l'alcool seul, précipite, quand on ajoute la solution à l'essence.
Cette caractéristique est démontrée par une série d'essais effectués en vue de déterminer la solubilité dans l'essence, du produit "Ucon L-B 285" (qui est un mono-butyl poly-1,2-oxypropylène glycol ayant une viscosité de 285 secondes Saybolt à 38 C, un indice de viscosité de 146, un point de congélation de -40 C, un indice de réfraction n20 de 1,448 et une densité de 0,975 gr/cm3 à 38 C), du méthanol et de l'acide borique quand ils sont dissous dans le composé "Ucon" soûl, dans le méthanol seul et dans des mélanges d'essence et de ces solvants. Les résultats de ces essais sont donnés sur le tableau ci-dossous.
TABLEAU
EMI3.1
<tb>
<tb> Additif <SEP> dans <SEP> Acide <SEP> borique <SEP> Solubilité <SEP> dans
<tb> l'essence, <SEP> @ <SEP> 'il,, <SEP> en <SEP> poids <SEP> l'acide <SEP> borien <SEP> volume <SEP> que <SEP> dans <SEP> un
<tb> Essai <SEP> . <SEP> mélange <SEP> d'es- <SEP>
<tb> n <SEP> "Ucon <SEP> sence <SEP> et <SEP> de
<tb> L-B <SEP> 285" <SEP> 1 <SEP> Méthanol <SEP> dans <SEP> l'addi- <SEP> dans <SEP> solvant
<tb> @ <SEP> L-B <SEP> 205 <SEP> tif <SEP> l'essence
<tb> 1 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> soluble
<tb> 2 <SEP> 5- <SEP> 0,75 <SEP> 0,0375 <SEP> Acide <SEP> borique
<tb> précipité
<tb> 3- <SEP> 5 <SEP> 0,75 <SEP> 0,0375 <SEP> soluble
<tb> 4- <SEP> 5 <SEP> 1,0 <SEP> 0,05 <SEP> Acide <SEP> borique
<tb> précipité'
<tb> 5 <SEP> 1,25 <SEP> 3,75 <SEP> 0,75 <SEP> 0,0375 <SEP> soluble
<tb> 6 <SEP> 0,25 <SEP> 0,75 <SEP> 1.0 <SEP> 0,
C1 <SEP> soluble
<tb> 7 <SEP> 0,25 <SEP> 0,75 <SEP> 1,25 <SEP> 0,0125 <SEP> Acide <SEP> borique
<tb> précipité
<tb>
1 :Monobutyl poly-l,2-oxypropylène glycol ayant une viscosité de 285 secondes Saybolt à 38 C.
L'essai n 2 montre que lorsqu'on ajoute à l'essence une solution stable d'une quantité aussi faible que 0,75 % en poids d'acide borique dans un composé polyoxyalkylénique, l'acide borique forme un précipité. Les essais n 3 et 4 montrent que l'acide borique dissous dans le méthanol seul a un peu moins tendance à la précipitation quand on ajoute les solutions à l'essence, sauf quand la concentration en acide borique dans le méthanol est aussi élevée que 1% en poids. Au contraire, l'essai n 6 montre que l'acide borique dans une solution à 1% en poids dans un mélange de compose polyoxyalkylénique et d'alcool ne précipite pas lors de l'addition à l'essence mais reste stable sous forme d'un corps dissous, ou contraire de ce qui se passe dans les essais n 2 et 4.
On a constaté par des essais ultérieurs que des concentrations
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étonnamment faibles en additif contenant de l'acide borique en dissolution ont un effet appréciable en ce qui concerne la formation des dépôts gommeux dans le système de distribution du carburant d'un moteur à combustion interne. Bien qu'on préfère dissoudre dans l'additif en ensuite incorporer au carburant autant d'acide borique qu'il est possible pour former une solution stable avec le mélange de solvants, on obtient également des résultats appréciables quand la quantité d'acide borique contenue dans le carburant est considérablement inférieure à 0,01% en poids et que sa quantité dans l'additif est considérablement inférieure à 0,75%.
Etant donné que la quantité maximum d'acide borique qui est capable de former une solution stable dans le mélange de solvants est d'environ 1% en poids, comme le montrent les données relatives à l'essai 7 mentionné sur le tableau, la concentration en acide borique de l'essence peut être comprise entre une valeur extrêmement faible mais efficace, par exemple environ 0,001% en poids, et environ 0,05% en poids, et la concentration en additif dans l'essence peut être comprise entre une quantité significative, c'est-à-dire entre une quantité aussi faible que 0,1% en volume et environ 5% en volume.
Pour obtenir un compromis entre le degré du perfectionnement obtenu et le coût de l'additif et de son mélange avec l'essence, on préfère généralement que la quantité d'acide borique dans le mélange soit d'environ 1% en poids et que la concentration en additif dans l'essence soit d'environ 1% en volume, de sorte que la concentration en acide borique dans l'essence soit d'environ 0,01% en poids.
L'utilité de l'additif et du mélange de carburant pour moteur conformes à l'invention ressortira de l'exemple qui suit: EXEMPLE
On soumet deux carburants à des essais comparatifs pour déterminer les quantités relatives de dép8t dans le système d'admission de carburant pour moteurs. L'un de ces carburants est une essence pour moteur contenant 0,41 cm2/litre de plomb tétraéthyle et 1% en volume d'un additif comprenant 25% en volume du produit "Ucon L-B 285" et 75 % en volume de "méthanol". L'autre carburant est un échantillon de la même essence contenant la même quantité du même additif, mais dans lequel on a dissous 1% en poids, sur la base de l'additif, l'acide borique avant d'ajouter l'additif à l'essence.
Le premier carburant ne contient donc pas d'acide borique et le second carburant contient 0,01% en poids d'acide borique.
On procède comme suit dans les essais:l'appareil comprend un moteur d'essai à un seul cylindre pour la détermination de l'indice de détonation des carburants, ce moteur étant pourvu d'un collecteur d'admission spécial en verre. Ce système de collecteur comprend un tube en "Pyrex" d'une longueur de 42,55 cm et d'un diamètre extérieur de 22 mm placé entre le carburateur et l'orifice d'admission où il est maintenu par deux brides spéciales. Une bobine en "Nichrome" (alliage de nickel-chrome) d'une résistance de 10 ohms est disposée autour du collecteur en verre sur une distance d'environ 76,2 mm à partir de l'extrémité orientée vers le carburateur, ce qui fait que la zone chauffée a environ 89 mm de longueur.
On règle cet élément chauffant à l'aide d'un dispositif de réglage du type "Variac", à 110 volts, qui transmet un chauffage localisé au collecteur spécial. On mesure la température du collecteur par un thermocouple à contact superficiel qui est disposé à environ 12,7 mm au delà de l'extrémité de la bobine, et on obtient une indication de la température directement à partir d'un potentiomètre. L'air d'admission est aspiré dans le carburateur par l'intermédiaire d'un préchauffeur comprenant un appareil de chauffage à bobine incandescente placé dans la partie supérieure du système d'admission.
On règle l'appareil de chauffage à partir d'un tableau de commande du moteur.
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On fait fonctionner le moteur pendant 10 heures, le carburant étant soumis aux essais dans les conditions suivantes:
EMI5.1
<tb>
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> tours/minute <SEP> 600
<tb> Température <SEP> du <SEP> réfrigérant <SEP> 99 C
<tb> Température <SEP> de <SEP> l'huile <SEP> environ <SEP> 66 C
<tb> Température <SEP> de <SEP> l'air:
<tb> à <SEP> l'admission <SEP> au <SEP> carburateur <SEP> 35 C
<tb> à <SEP> 12,7 <SEP> mm <SEP> au <SEP> delà <SEP> de <SEP> la <SEP> bobine <SEP> 77 C
<tb>
EMI5.2
Consommation approximative de .... , A. / -j. t.. 0.543 kg/heure (soit carburant o7 -.. a. \.
EMI5.3
<tb>
<tb> par <SEP> uran <SEP> 6,810 <SEP> litres/10 <SEP> heures)
<tb>
On pèse le collecteur en verre avant et après chaque essai.
On constate que, tandis que l'essai avec l'essence ne contenant.pas d'acide borique provoque le dépôt d'une moyenne de 0,0180 gr dans le collecteur en verre après 10 heures de fonctionnement, l'essence contenant 0,01% en poids d'acide borique dépose en moyenne 0,0088 gr seulement dans les mêmes conditions, c'est-à-dire moins de la moitié de la quantité de gomme déposée dans l'autre essai. Ces résultats montrent l'efficacité remarquable des petites concentrations en acide borique dans un mélange de composé polyoxyalkyléni- que et d'alcool.
Il est bien entendu qu'on pourrait apporter de nombreuses modifications au mode de mise en oeuvre décrit sans sortir pour cela du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1. Additif destiné à un carburant pour moteurs constitué par un hydrocarbure liquide, caractérisé en ce qu'il comprend une solution d'acide borique dans un mélange de solvant contenant un alcool inférieur et un polyoxyalkylène soluble dans l'huile.