Brevet FR2028887A1 — publié le 19701016

La présente invention traite de l'inhibition de la teneur en hydrocarbures émise dans l'atmosphère conjointement avec les gaz d'échappement libérés par un moteur à combustion interne, en particulier le moteur d'un véhicule circulant sur route, tel qu'une automobile. Au cours du fonctionnement d'un moteur d'automobile, du carburant non brillé dans la chambre de combustion crée une quantité importante ou une accumulation de dépôts carbonés sur la paroi supérieure en forme de dme de la chambre de combustion qui est délimitée par une cavité généralement concave dans la culasse du moteur. Une fraction majeure de ces dépôts qui sont ordinairement des émissions d'hydrocarbures, comprend une série de composants hydrocarbonés, tels que des alkanes, des alkènes, des alkynes, des hydrocarbures aromatiques et cycliques. Lorsque le moteur tourne, les composants hydrocarbonés sont évidemment libérés de façon continue dans l'atmosphère environnante en m8me temps que les gaz déchappement du moteur. Ces émissions contribuent dans une-certaine mesure au problème déjà existant de la pollution de l'air.-Des études antérieures ont montré, par exemple, que la teneur en hydrocarbures dans les gaz d'échappement d'un moteur "non rodé" (nouveau moteur) augmente approximativement de 70% dans les 100 premières heures de fonctionnement du véhicule, après quoi elle commence à atteindre une valeur constante. Avec le nombre toujours croissant d'automobiles et d'autres véhicules sur route, il serait évidemment souhaitable de trouver un moyen efficace permettant de diminuer l'émission d'hydrocarbures à partir des moteurs de tels véhicules. Dans le moteur à combustion interne de la présente invention, la teneur en hydrocarbures dans les gaz dechappement est fortement réduite par un enrobage d'une résine synthétique, thermiquement stable, sur la partie rentrante de la culasse du moteur. Une matière préférée est le polytétrafluoroéthylène. Des substances supplémentaires que l'on envisage pouvoir 8trie appropriées pour empêcher l'émission d'hydrocarbures dans les moteurs à combustion interne de la présente invention, comprennent d'autres résines fluorocarbonées, telles que llhexafluoropropylène, diverses résines d'hydrocarbures fluorés, telles que le polyéthylène et le polypropylène fluorés, des polymères fluorés de fluorure de vinylidène, des résines chlorofluorocarbonées, telles que les polymères de chlorotrifluoroéthylène.Dans la pratique de la présente invention, la partie rentrante de la culasse du moteur peut titre recouverte dtune fine pellicule de ces matières résineuses, en projetant la résine par pulvérisation ou en l'enduisant à la brosse sur la surface métallique nue sous la forme d'une émulsion, d'une dispersion ou d'une solution de la résine dans un solvant convenable. Des enrobages convenables sont obtenus par cuisson à la chaleur et/ou avec catalyseur des pellicules suivant des processus bien-connus En ce qui concerne la stabilité thermique,les compositions de résines qui peuvent entre utilisées dans la présente -invention, sont celles qui supportent les températures de travail ordinaires des moteurs à combustion interne courants. Bien que la fonction de l'enrobage de résine dans l'inhibition d'émission d'hydrocarbures ne soit pas complètement comprise, on croit que cet enrobage réduit considérablement la quantité de dépôts carbonés accumulés sur les parois de la partie rentrante de la culasse du moteur. Puisque la couche de dépôts carbonés sur la partie rentrante de la culasse absorbe aisément du carburant non brayé, c'est-à-dire de l'essence brute, qui a une teneur élevée en hydrocarbures, le résultat est une évacuation continue de carburant non brAlé pendant le cycle d'échappement du moteur, ce qui donne un dégagement très élevé en hydrocarbures. En réduisant partiellement le dép8t carboné accumulé dans le moteur au fur et à mesure qu'il prend de l'Age, on maintient ltémission- d'hydrocarbures à un niveau bien plus bas que celui auquel on s'attendrai normalement. Les caractéristiques du moteur utilisé dans la pratique de la présente invention sont les suivantes : le diamètre du cylindre est de 96,52 mm, la course du piston est de 95,25 mm, la cylindrée du moteur est de 696,45 cm3 et lé taux de compression est de 9,5 à 1,0. Le fonctionnement du moteur est contr81é par divers accessoires et appareillages qui comprennent, par exemple, un tachymètre, un dynamomètre (comprenant une unité à contre de champ et un indicateur de couple), un échangeur de chaleur à réfrigérant et un régulateur et enregistreur de températures du réfrigérant, une vanne a papillion- assitée, un débitmètre d'air et un rotamètre de débit de carburant (en association avec un bain à température constante). Les conditions générales de fonctionnement du moteur sont les suivantes : une vitesse constante du moteur est maintenue à 1750 tours par minute, l'admission d'air est de 29.484,48 gr par heure (étranglement partiel, base d'air sec), l'admission de carburant est de 2.450,4 gr par heure, le rapport air/carburant est de 12 pour 1, le couple est de 40 unités OBS par 453,59 gr, l'avan- ce à l'allumage est de 220 BTC, le vide dans le collecteur d'admission est de 1,40 de mercure. Un carburant préféré, utilisé pour ltobtention des résultats d'essai de la présente invention est connu commercialement sous le nom de Indoline 30 (Standard Oil Company).Ce carburant qui est uneéssence au plomb courante du type généralement utilisé lors des études effectuées sur les moteurs à combustion interne, contient 3 ml de plomb tétraéthyle par 3,785 litres de carburant, avec la moitié du taux théorique de dibromure d'éthylène et 1,5 fois le taux théorique de dichlorure d'éthylène (base de plomb) comme agents-d'évacuation du plomb. Dans une opération caractéristique de l'invention, une série d'essais dans les conditions ci-dessus sont réalisés sur un moteur dans lequel la partie rentrante de la culasse n'est pas enrobée. On réalise aussi une seconde série d'essais dans les mêmes conditions avec le même moteur mais on modifie le moteur en enrobant la partie rentrante de la culasse avec une résine synthétique suivant la technique de la présente invention. Au départ de chaque essai, on connecte un analyseur du total des hydrocarbures au système d'échappement du moteur pour déterminer la quantité d'hydrpcarbures émis dans les gaz d'échappement. La teneur en hydrocarbures des gaz d'échappement, telle que mesurée par l'analyseur, est exprimée en parties par million (ppm) d'hexane et comprend habituellement des composants, tels que des alkanes, des alkènes, des alkynes, des hydrocarbures aromati ques et cycliques. L'effet bénéfique de l'enrobage de la partie rentrante de la culasse pour réduire l'émission d'hydrocarbures apparaît aisément à partir des résultats indiqués dans letableau ci-dessous. Parties par million d'hydrocarbures dans l'échappement Essai, Au Durée en heures nO départ 10 20 30 40 50 60 1 230 415 510 535 560 590 2 290 385 450 465 495 490 3 330 345 390 420 460 450 4 315 325 340 360 375 390 390 5 320 320 325 Par exemple, dans le cas ou la partie rentrante de la culasse du moteur est laissée inchangée, c'est-à-dire non enrobée ou non modifiée de quelque autre manière, comme ctest le cas dans chacun des essais nO 1-3, on a découvert que l'émission d'hydrocarbures dans les gaz d'échappement augmente assez fortement dans les 50 premières heures de fonctionnement du moteur.De façon à pouvoir déterminer l'accumulation d'hydrocarbures pendant chaque essai avec une précision raisonnable, on enlève la culasse à la fin de chaque essai et on décrasse la partie rentrante de la chambre de combustion de son dépôt carboné avant de commencer l'fessai suivant. Au contraire, lorsque la culasse est recouverte d'une résine synthétique suivant la présente invention, comme c'est le cas dans l'essai nO 4 et l'essai nO 5, l'émission d'hydrocarbures augmente seulement lentement pendant les 60 premières heures de fonctionnement du moteur. A la fin de l'essai nO 4, on enlève à nouveau la culasse enduite de résine et on la nettoie pour en enlever les dépôts d'hydrocarbures avant de commencer l'essai nO 5. Le niveau démission d'hydrocarbures au commencement de l'essai nO 5 est revenu approximativement à la quantité initiale émise au début de l'essai nO 4 et, par la suite, ce niveau n'augmente que lentement pendant les 20 premières heures de fonctionnement. Cela contraste avec la rapide augmentation d'émission d'hydrocarbures pendant les quelques premières heures de fonctionnement dans chacun des essais nO 1 à 3, dans lesquels la culasse du moteur n'est pas enduite. Comme on l'a dit précédemment, on sait que la teneur en hydrocarbures dans les gaz d'échappement d'un moteur "non rodé" clest-à-dire un nouveau moteur) augmente approximativement de 70% avant qu'elle n'atteigne le point où plus aucune augmentation nta lieu. Dans un moteur "non rodé", modifié suivant la pratique de la présente invention, l'émission d'hydrocarbures n'augmentera au maximum que d'environ 30% avant d'atteindre le point ou elle restera à peu près constante. REVENDICATIONS 1. Un moteur à combustion interne dans lequel 1 'émis- sion d'hydrocarbures est sensiblement réduite, ce moteur étant caractérisé en ce que la cavité de la culasse est recouverte d'une résine synthétique, thermiquement stable aux températures opératoires ordinaires du moteur. 2. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce-que la cavité de la culasse est recouverte d'une résine fluorocarbonée. 3 Moteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité de la culasse est recouverte d'un polymère de tétrafluoroéthylène. 4. Un moteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité de la culasse est recouverte d'un polymère d'he xafluoropropylène. 5 Un moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité de la culasse est reeouverte:d'un polymère de chlorotrifluoroéthylène. 6. Un moteur suivant Ltune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cavité de la culasse a un enrobage d'une épaisseur comprise entre 0,013 et 0,025 mm.