Brevet FR2392131A1 — publié le 19781222

La présente invention concerne une nouvelle composition de matières pour un acier inoxydable destiné à une utilisation à hautes températures, particulièrement dans les silencieux de véhicules automoteurs. Dans le passé, on a été conduit à utiliser dans les véhicules automoteurs des dispositifs que l'on appelle communément des "silencieux" et qui servent à amortir les ondes sonores produites par les explosions du moteur à combustion interne. I1 est très important de faire remarquer que ces dispositifs, dénommés 1,silencieux", ont pour fonction unique, comme cela a été dit auparavant, d'amortir les ondes sonores produites par les explosions du moteur à combustion interne mais ils n'ont aucune caractéristique ou propriété qui leur permette de convertir les atomes et molécules des gaz polluants en gaz non polluants. La nouvelle composition, objet de la présente invention, a été créée afin dtre utilisée pour la fabrication d'un convertisseur catalytique qui sera utilisé à la place des silencieux traditionnels, car ledit convertisseur catalytique, outre la possibilité qu'il a de supprimer les ondes sonores des explosions qui se produisent à l'intérieur du moteur, aura aussi la possibilité de transformer et de convertir, comme cela a été établi auparavant des gaz polluants en gaz non polluants. La présente invention est d'une importance extraordinaire pour le développement de la technologie d'une part automotrice, et d'autre part, elle servira à supprimer, grâce à lluti- lisation de la nouvelle matière, obJet de la présente inventioh, dans la fabrication des silencieux pour automobiles, la création du "smog photochimique" qui présente de si grands dangers pour l'espèce humaine et pour la faune. En effet, personne n'ignore tous les efforts que les techniciens du monde entier ont essayé de mener à bien dans le but de trouver un dispositif qui pourrait supprimer ces gaz nuisibles. L'eau et le bioxyde de carbone ou l'anhydride carbonique ne sont pas très nocifs, si on les compare à d'autres composants, comme les hydrocarbures, CO, l'oxyde de carbone et les oxydes d'azote. Par exemple, par un jour ensoleillé, sans vent, ces composants réagissent de telle façon qu'ils produisent un "smog photochimique" et font mal aux yeux et à la gorge, de même qu'ils nuisent aux plantes, entrarnpnt aussi le fendillement du caoutchouc. Le "smog photochimique" est plus désagréable que nuisible à la santé. Cependant, certains de ses composants sont en réalité vraiment toxiques et leurs proportions dans les rues, si on les compare à ce que l'individu peut supporter d'un point de vue médical, ne cessent d'augmenter, ce qui dans l'avenir pourra se révéler être un problème pour la santé publique. Les concentrations maximales permises sont mentionnées sur la figure annexée qui est un tableau de comparaison de la quantité de gaz polluants émis par les moteurs à essence et diesel et qui montre aussi que la substance, qui peut être la plus nuisible, est l'oxyde de carbone qui, s'il est très concentré, peut être très nocif. De même, Jusqu'à ce jour, on ignore les effets qui peuvent entre produits par de grandes émissions de basses concentrations de ces gaz nocifs, bien que l'on sache que la toxicité a des répercussions sur la santé et sur les réactions des conducteurs ou opérateurs, et, par conséquent, sur la sécurité de ces derniers et d'autres personnes qui circulent dans les rues et sur les routes. Si l'on compare les inhalations d'oxyde de carbone à la fumée des cigarettes, leurs effets présentent peut-être la même gravité ; cependant, la fumée des cigarettes est une chose voulue que l'on peut supprimer lorsqu'on le désire. Il n'en est pas de même avec le gaz des échappements qui est une chose imposée, difficile à éviter ; c'est pourquoi il faut sans aucun doute s'en préoccuper davantage pour contrôler et éliminer ces gaz d'échappement. Les problèmes du CO et des HC (hydrocarbures) sont d'un type différent, car ces gaz affectent des zones entières, tandis que le CO pose un problème de concentration locale, que l'on trouve principalement dans les carrefours où la circulation est intense. Cependant, dans les deux cas, le climat a beaucoup d'influence et est très important car, en Angleterre, par exemple, l'air qui circule dans la ville contribue beaucoup à disperser ce type de gaz, en éliminant rapidement les concentrations de celui-ci. Sur la figure annexée, on fait remarquer que le plomb ne représente pas un problème ; cependant, les grandes quantités de plomb peuvent avoir aussi des répercussions sur la santé. A ce sujet, on a observé que, année après année, les concentrations de plomb ont augmenté dans l'eau et dans certains aliments. Cependant, il semble que jusqu'à ce jour la pénétration de plomb et son élimination sont équilibrées dans le corps humain, pour le moment. Les causes des émissions de gaz sont constituées, entre autres choses, par un mauvais allumage, une bougie encrassée ou une mauvaise carburation, tous ces facteurs entraînant une combustion incomplète. En effet, dans les moteurs à essence, le combustible n'est pas toujours entièrement brillé et, par conséquent, les gaz d'échappement contiennent de l'oxyde de carbone (ce), de l'hydrogène ou des hydrocarbures (HC) qui ne brdlent pas et des oxydes d'azote (NOx). Au contraire, lorsque les combustibles sont entièrement brûlés, les substances d'échappement se transforment en eau, en bioxyde de carbone ou en anhydride carbonique et en de faibles quantités d'autres substances provenant de la composition des additifs. En sa qualité de combustible le plus répandu, pour l'utilisation dans les véhicules, l'essence est un mélange complexe de composés d'hydrocarbures ; elle peut contenir plus de cent types différents d'hydrocarbures, qui varient depuis l'élément complètement volatil contenant très peu d'atomes de carbone par molécule, jusqu'aux composés "lourds" qui contiennent vingt ou davantage d'atomes de carbone par molécule. Il est très important de faire remarquer l'existence et l'utilisation, dans les véhicules automoteurs, d'additifs. En effet, l'essence contient aussi de très petites quantités d'additifs, par exemple, les composés de plomb qui ont des propriétés permettant d'éviter ou de réduire au maximum le cognement ou les ratées du moteur, ainsi que d'autres additifs qui servent à contrôler le gel dans le carburateur. Or, étant donné que les hydrocarbures représentent l'un des facteurs principaux d'apparition du "smog photochimique", il est très important de faire remarquer que, lorsque lton atteint le point de faille dans l'allumage, le contenu en hydrocarbures augmente rapidement. La raison de la faille qui empêche le contenu en hydrocarbures de devenir égal à zéro, est que, dans un moteur, une partie du mélange n'a pas la possibilité d'être brûlée même dans le cas où la richesse de celui-ci n'est pas idéale. En premier lieu, dans un moteur, dans lequel il faut un long moment pour que les soupapes soient recouvertes, il est possible que le mélange passe directement dans les gaz d'échappement sans avoir été retenu dans le cylindre. En second lieu, tous les moteurs ont, ou il se forme dans ces moteurs, une couche d'un mélange relativement froid près des parois de la chambre de combustion ; celle-ci n'est pas brûlée parce que le flux suffoque ou étouffe en raison de la perte de chaleur quand il atteint cette paroi. Cette couche froide de gaz, qui n'est pas brûlée, n'est que de quelques millièmes de centimètre d'épaisseur, mais elle est très riche en hydrocarbures ; c'est pourquoi, durant le processus d'échap- pement, quelques particules de cette couche pénètrent directement dans le courant d'échappement par l'intermédiaire de l'action d'épuration, qui est provoquée dans la chambre. En ce qui concerne oxyde de carbone, sa concentration diminue lorsque la richesse du mélange varie d'une condition riche à une condition pauvre. Le contenu en oxyde de carbone des gaz d'échappement est très faible. Par exemple, les concentrations d'oxyde de carbone (C0), dans un moteur au point mort, ont tendance à être plus élevées en raison de la difficulté que l'on éprouve dans cette action spéciale pour brûler un mélange pauvre dans des conditions de grande dilution'des échappements. De même, on peut aussi observer d'importantes émissions de gaz au cours des périodes d'accélération. Il est également important de faire remarquer qu'une nouvelle complication se présente dans la pratique ; elle réside dans le fait que la haute température de combustion entrasse une décomposition de l'azote dans l'air et la formation d'oxyde d'azote et d'oxyde nitrique (NOx). Il n'y a donc pas le temps nécessaire pour que se produise une réaction inverse pendant la dilatation rapide des gaz dans la course du piston ; il apparatt ainsi quelques oxydes d'azote dans les gaz d'échappement, principalement sous la forme dioxyde nitrique. L'élément principal, qui contré la composition des gaz, est la richesse du mélange. Il est important de considérer la hauteur au-dessus du niveau de la mer. Il ne faut pas oublier qu'il existe des éléments dérivés de ces additifs, dont le plus important est le plomb. Les additifs, qui empêchent le cognement ou les ratées du moteur, et c'est précisément le plomb qui permet d'éviter cela, contiennent du plomb-tétraéthyle (TEL) et du plomb-tétraméthyle (TML), avec un médiateur sous la forme de bromure. De manière générale, environ un quart du plomb demeure dans l'huile lubrifiante du moteur et dans le système d'échappement, le reste se dépose rapidement sous l'action de l'air. Cependant, environ 10 % sont évacués dans les gaz d'échappement sous forme de particules de moins d'un micron de diamètre, qui pourraient être actives dans l'air. Il ne faut pas non plus oublier les contre-compressions d'un moteur qui provoquent des dommages et, par exemple, il n'est pas souhaitable pour le moteur d'éliminer toute la contrecompression. Avec les silencieux de type droit, le moteur a été conçu pour conserver un peu de contre-compression, même si c'est en plus petite quantité que ceux qui ont des amortisseurs, spécialement lorsque le régime du moteur atteint de nombreux tours par minute. Après avoir décrit, de manière théorique, la manière dont se forment les gaz polluants, comme HC, CO, NOx et PT, (Pb-TEL et Pb-TML), nous allons maintenant rapporter une des réactions chimiques, dont l'une des plus courantes est la "combustion ou oxydation" rapide au cours de la combustion. Par exemple, l'oxygène de l'air (o) se combine avec les atomes du combustible C/A (essence/air) pour former de nouveaux composés polluants. Pour pouvoir envisager les moyens appropriés pour contrôler les gaz provenant du moteur, qui sont libérés par le système d'échappement, il convient d'envisager plutôt comment traiter ces gaz que comment empêcher leur formation a Le moyen de base consiste à ajouter de l'air supplémentaire (secondaire) dans le courant d'échappement, et l'on utilise un convertisseur catalytique pour favoriser une combustion plus -rapide des composants indésirables du gaz d'échappement. La nouvelle composition de matières, qui constitue en fait un nouvel acier inoxydable, sera utilisée de préférence dans la fabrication d'un convertisseur catalytique qui aura la possibilité de transformer les gaz polluants en gaz non polluants. La nouvelle composition de matières, à laquelle se rapporte la présente demande, est constituée par la formule suivante et selon les pourcentages suivants : Composition de l'alliage 1) 1,0 5' à 1,9 % de Silicium (Si) Mais il est recommandé pour son efficacité d'avoir 1,6 % de Si 2) 10 % à 29 % de Chrome (Cr) Mais il est recommandé pour son efficacité d'avoir 19 % de Cr 3) 1,0 % à 5,1 % de Cuivre (Cu) Mais il est recommandé pour son efficacité d'avoir 1,6 % de Cu 4) 1,1 % à 9,1 % de Molybdène (Mo) Mais il est recommandé pour son efficacité dtavoir 3,1 % de Mo 5) 0,1 % à 0,5 % de Titane (Ti) Mais il est recommandé pour son efficacité d'avoir 0,2 % de Ti 6) 0,1 5'à 1,9 A de carbone (C) Mais il est recommandé pour son efficacité d'avoir 0,8 % de C 7) 0,5 % à 0,9 % de Fer (Fe) Mais il est recommandé pour son efficacité d'avoir 0,7 ffi de Fe A. Avec une augmentation de 23 96 à 45 96. B. L'alliage sera employé avec des épaisseurs de 1,37 mm correspondant à un calibre 17. L'alliage sera employé avec des epaisseurs de 1,21 mm correspondant à un calibre 18. C. Composition NO 6 = molle. D. Composition NO 1 = dure. il convient de faire les remarques suivantes : 1. Les 3,1 % de Molybdène (Mo) servent à augmenter la résistance aux produits chimiques chauds ; une petite quantité de Silicium (Si) est utilisée pour améliorer le dispositif. 2. Les alliages utilisés, contenant une grande quantité de chrome (Cr) permettent d'obtenir une très bonne résistance chimique à hautes températures. Ceci nous permettra de travailler avec des composés chimiques mélangés et des gaz chauds. 3. On obtient un nouvel acier inoxydable, qui a une très longue durée d'utilisation à hautes températures : Atome de (Si) - Numéro atomique 14 - Masse atomique 28,09 Atome de (Cr) - Numéro atomique 24 - Masse atomique 52,01 Atome de (Cu) - Numéro atomique 29 - Masse atomique 63,54 Atome de (Mo) - Numéro atomique 42 - Masse atomique 95,95 Atome de (Ti) - Numéro atomique 22 - Masse atomique 47,9 Atome de (C) - Numéro atomique 6 - Masse atomique 12,010 Atome de (Fe) - Numéro atomique 26 - Masse atomique 55,85 REVENDICATIONS 1. Nouvelle composition de matières, caractérisée en ce qu'elle est constituée par la formule suivante et dans les proportions suivantes : 1) 1,0 à 1,9 %, de préférence 1,6 96, de silicium, 2) 10,0 à 29 96, de préférence 19 %, de chrome, 3) 1,0 à 5,1 96, de préférence 1,6 96, de cuivre, 4) 1,1 à 9,1 %, de préférence 3,1 %, de molybdène, 5) 0,1 à 0,5 %, de préférence 0,2 %, de titane, 6) 0,1 à 1,9 %, de -préférence 0,8 %, de carbone, 7) 0,5 à 0,9 %, de préférence 0,7 %, de fer. 2. Composition de matières selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle a une augmentation de 23 à 45 5'. 3. Composition de matières selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisée par le fait qu'elle résulte en un alliage final, qui sera employé avec des épaisseurs de 1,37 mm et de 1,21 mm et qui correspond à un calibre 17 et à un calibre 18, respectivement, sa composition passant de molle à dure.