Brevet FR3001734A1 — publié le 20140808

La présente invention se rapporte à l'utilisation d'une composition nettoyante pour améliorer la pulvérisation des injecteurs d'un moteur thermique à combustion, équipant en particulier un véhicule automobile ou encore un groupe électrogène. D'une façon générale, la formation d'un mélange de combustion consiste à mettre en contact le combustible (essence, diesel) et le comburant (généralement l'air puisé dans l'atmosphère) sous des formes propices à l'initiation et à la propagation de la combustion, ainsi qu'a l'évacuation des produits de la réaction. Le cas idéal est donc le mélange homogène du combustible et du comburant sous forme gazeuse avec des mouvements de brassage à grande et petite échelle dans des conditions stoechiométriques. Or, le plus souvent le combustible se présente sous forme liquide. Une fonction fondamentale des moteurs à combustion consiste ainsi à transformer le combustible liquide en vapeur. Cette étape est réalisée par un dispositif d'injection. Afin d'assurer une combustion correcte, le dispositif d'injection doit pour cela introduire dans la chambre de combustion d'un moteur, une quantité de combustible qui doit être : orientée dans la direction qui favorise la meilleure combustion, et ce, à une certaine pression afin d'obtenir une bonne pénétration (à savoir obtenir un mélange air/combustible homogène qui puisse atteindre les endroits de la chambre les plus éloignés des injecteurs), mais aussi une bonne pulvérisation (passage de l'état liquide à l'état de fines gouttelettes) et un bon taux d'introduction (quantité injectée par unité de temps ou, par unité d'angle de vilebrequin), tout en assurant l'étanchéité par rapport à la chambre de combustion. Le dispositif d'injection comporte pour cela un porte injecteur et un injecteur. Le porte injecteur permet de canaliser l'arrivée et le retour du combustible et de supporter un ressort de tarage. Il possède de plus un système de réglage de ce dernier. L'admission du combustible dans l'injecteur peut s'effectuer par l'intermédiaire d'une électro-vanne dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un ordinateur qui gère l'ensemble des fonctions du moteur. L'injecteur quant à lui comporte deux pièces : une aiguille et une buse, la buse présentant un orifice calibré permettant de pulvériser le combustible sous forme de micro gouttelettes. L'orifice peut avoir différentes configurations. Il existe en effet des injecteurs à trous, à téton, à swirl, des injecteurs assistés en air, à impacts de jets, à vibration ou encore des injecteurs à vapeur. Par exemple, les injecteurs à trous présentent en général de 2 à 12 trous de faible diamètre, de l'ordre de 0,2 à 0,4 mm. Ce type d'injecteur est notamment utilisé sur les moteurs à injection directe avec des pressions de tarage importantes (200 à 400 bars). Des orifices de diamètre inférieurs à 0,1 mm existent actuellement sur des injecteurs reliés à une rampe commune et dont la pression est de l'ordre de 2000 bars. Il arrive cependant qu'avec l'usure, un problème de combustion survienne dû notamment à une mauvaise pulvérisation des injecteurs. Ceci est particulièrement le cas pour les injecteurs à trous. Il a été calculé qu'un dépôt de quelques microns de suies, de l'ordre de 5 microns, sur un injecteur réduit son débit d'environ 25%. Or, sur un véhicule automobile diesel, un tel dépôt de suies sur un injecteur peut entraîner l'encrassement du turbo, le colmatage du catalyseur et du filtre à particules, l'encrassement de la vanne EGR (recyclage des gaz d'échappement) avec excès de recyclage et manque d'air, et le colmatage du collecteur et des soupapes d'admission, conduisant à l'asphyxie du moteur. Par conséquent, il existe un besoin dans l'état de la technique de fournir une composition permettant d'éviter l'encrassement du dispositif d'injection. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle composition nettoyante qui évite au moins en partie les inconvénients précités. La présente invention a pour objet l'utilisation d'une composition nettoyante pour améliorer la pulvérisation des injecteurs d'un moteur thermique à combustion, ladite composition, comprenant en poids, par rapport au poids total de ladite composition, de 60 à 95% d'un mélange d'au moins une première et une seconde diamines grasses, lesdites diamines étant différentes, et de 5 à 40% d'un solvant. La société Demanderesse a découvert que l'utilisation d'une composition nettoyante telle que décrite ci-dessus permettait non seulement de rétablir la pulvérisation des injecteurs encrassés, mais également d'éliminer les dépôts dans les chambres de combustion d'une machine (comme un groupe électrogène) ou d'un véhicule à combustion. Par exemple, lorsque la composition nettoyante est utilisée pour nettoyer le moteur d'un véhicule automobile, celle-ci permet non seulement de nettoyer les catalyseurs, mais également de faciliter la régénération des filtres à particules, de décalaminer les turbos et d'augmenter ainsi le rendement du moteur et ce, sans qu'il soit nécessaire de le démonter. Sans vouloir être lié par une quelconque théorie, la Demanderesse suggère que les différents avantages de la présente composition nettoyante semblent être dus à la structure chimique des différents composés de la composition nettoyante. Pour obtenir ces effets, la composition nettoyante selon l'invention doit être versée directement dans le réservoir de la machine ou du véhicule à combustion. Par exemple, pour un véhicule à combustion présentant un réservoir de 250 litres de gazole, une quantité de 0,5 à 10%, de préférence de 0,8 à 8 (3/0 et de manière encore plus préférée de 1 à 3% en volume de la composition nettoyante par rapport au volume total du réservoir, convient pour améliorer la pulvérisation des injecteurs de la machine ou du véhicule à combustion. Après consommation de cette quantité de carburant, le plein du réservoir avec la composition nettoyante peut être ré-effectué. Dans la présente invention à moins qu'il n'en soit spécifié autrement, l'indication d'un intervalle de valeurs de « X à Y », s'entend comme incluant les valeurs X et Y. De préférence, lesdites première et seconde diamines convenant pour la présente invention sont choisies parmi une diamine comprenant au moins un radical d'acide gras saturé ou insaturé comprenant de 4 à 20, de préférence de 8 à 18 atomes de carbone, telle qu'un radical décyle, stéaryle, oléyle, ricinoléyle, linoléyle, lauryle, myristyle, capryle et palmityle ou un mélange de chaînes alkyles en 04-020, de préférence en 08-018, comme des chaînes coprah, suif, ou coco (radical alkylé dérivé d'acide gras de coprah, de suif ou de coco). Préférentiellement, la première diamine répond à la formule I suivante : R26 (C1-12) N Formule I R2-1 dans laquelle : m est un entier entre 1 et 8, R26, R27, R28 et h.-.29 sont indépendamment les uns des autres : de l'hydrogène, un radical alkyl linéaire ou ramifié en C1-04, ou un radical alkyl linéaire ou ramifié en 04-030, de préférence en 08-020, à la condition qu'au moins un parmi R26, R27, R28 et h-29 est un radical alkyl linéaire ou ramifié en 04-030, de préférence en 08-020. De manière avantageuse, seulement un groupe parmi R26, R27, R28 et h.-.29 porte le radical alkyl linéaire ou ramifié 04-030, de préférence linéaire en 08-020. En particulier, trois groupes parmi R26, R27, .-.28 h et R29 est de l'hydrogène. Selon une caractéristique de l'invention, le radical alkyl linéaire ou ramifié en CLI- CK, est choisi parmi : un radical décyle, stéaryle, oléyle, ricinoléyle, linoléyle, lauryle, myristyle, capryle et palmityle ou radical alkylé dérivé d'acide gras de coprah, de suif ou de coco (mélange de chaînes alkyles en C4-C20, de préférence en 08-018). De manière préférée, la première diamine est choisie parmi N-octyle - 1,3 propylène diamine, N-décyl - 1,3 propylène diamine, N-dodécyl - 1,3 propylène diamine, N-tétradécyle - 1,3 propylène diamine, N-octodécyle- 1,3 propylène diamine, N-oléyl - 1,3 propylène diamine, et N-alkyl 1,3 propylène diamine dont le radical alkyl est dérivé d'un acide gras de coprah, de suif ou de coco, ou un de leurs mélanges. En particulier, la diamine N-oléyle - 1,3 propylène diamine est préférée (m=3, R26, R27, R28= H et R29= un radical oléyle). Le composé N-oléyle-1,3-propylène diamine correspond au numéro CAS N°7173-62-8. En particulier, le produit commercialisé sous la marque DINORAM® Ode la société CECA peut convenir pour la présente invention. La première diamine est présente dans la composition nettoyante à une teneur en poids, par rapport au poids total de la composition de 5 à 35%, de préférence de 8 à 22% et de manière encore plus préférée de 12 à 17%. Avantageusement, la seconde diamine est une alkyl diamine polyéthoxylée. Une alkyl diamine polyéthoxylée convenant pour la présente invention est de préférence un composé de formule II ci-dessous: H(OCH2CH2)A /(CH2CH20)xH NCHCHCH2N / 2 2 \ R (CH2CH20),1-1 Formule II dans laquelle : la somme de x, y et z est de 2 à 25, et R est un radical alkyl en C3-C22. De préférence, le radical alkyl présente un poids moléculaire entre 220 et 515 g/mol. De manière avantageuse, l'alkyl diamine polyéthoxylée est au moins un composé choisi parmi : N, N', N'-tris(2-hydroxyéthyl)-N-suif-1,3 propylène diamine ; N, N', N'- polyoxyéthylène (25)-N-suif-1,3 propylène diamine ; N, N', N'-polyoxyéthylène (20)-Nsuif-1,3 propylène diamine ; N, N', N'-polyoxyéthylène (15)-N-suif-1,3 propylène diamine ; N, N', N'-polyoxyéthylène (10)-N-suif-1,3 propylène diamine et N, N', N'- polyoxyéthylène (7)-N-suif-1,3 propylène diamine ou un de leurs mélanges. De manière encore plus avantageuse, l'alkyl diamine polyéthoxylée est au moins un composé choisi parmi : N, N', N'-polyoxyéthylène (25)-N-suif-1,3 propylène diamine ; N, N', N'-polyoxyéthylène (10)-N-suif-1,3 propylène diamine, et N, N', N'- polyoxyéthylène (7)-N-suif-1,3 propylène diamine, ou un de leurs mélanges. En particulier, le composé à 7 moles d'oxyde d'éthylène (N, N', N'- polyoxyéthylène (7)-N-suif-1,3 propylène diamine) est préféré. Il est liquide à l'air ambiant (25°C) et comprend environ 3% de C14, 30% de C16, 40% de C15, 26% de C18 et 1% de C20. Il est connu en tant qu'agent mouillant, dispersant et émulsifiant. Le produit DINORAMOX® S7 de la société CECA ARKEMA GROUP convient en particulier pour la présente composition. La seconde diamine est présente dans la composition nettoyante à une teneur en poids, par rapport au poids total de la composition de 40 à 90%, de préférence de 55 à 85% et de manière encore plus préférée de 60 à 78%. Le solvant convenant pour la présente invention est choisi parmi l'isopropylbenzène, l'essence, du mazout, et le kérosène, ou un de leurs mélanges, de préférence le solvant est choisi parmi l'isopropylbenzène et/ou l'essence. De préférence, le solvant convenant pour la présente invention est l'isopropylbenzène (N° CAS 98-82- 8). Le solvant est présent dans la composition nettoyante à une teneur en poids, par rapport au poids total de la composition de 5 à 30%, de préférence de 7 à 25% et de manière encore plus préférée de 12 à 19%. Préférentiellement, la composition nettoyante comprend en poids, par rapport au poids total de l'émulsion : a) de 5 à 35%, de préférence de 8% à 22% de N-oley1-1,3-propylène diamine, b) de 40 à 90%, de préférence de 55 à 85% de NN'N'-polyoxyéthylène N-suif propylène diamine, c) de 5 à 30%, de préférence de 7 à 25 (3/0 d'un solvant. Le présent demandeur a en effet trouvé que ces deux sélections, c'est-à-dire la sélection des amines à utiliser parmi toutes les amines existantes ayant une action nettoyante d'une part et la sélection des concentrations bien spécifiques d'autre part, permettent d'obtenir une composition qui permet le nettoyage des injecteurs d'un moteur et en particulier d'un moteur diesel. La composition nettoyante de l'invention peut être préparée selon le procédé décrit ci-dessous Ce procédé comprend les étapes suivantes : i) réchauffer la première diamine et la seconde diamine, de manière à obtenir un premier mélange liquide, ii) rajouter à ce premier mélange et sous agitation, le solvant, de manière à obtenir une composition émulsionnante liquide. De préférence, l'étape de réchauffage i) s'effectue à une température entre 30°C et 50°C, de préférence entre 35°C et 45°C, et de manière encore plus préférée à 40°C. Préférentiellement, l'agitation se fait entre 20 tr/min et 50 tr/min pendant le réchauffage i). Selon une caractéristique de l'invention, le réchauffage et l'agitation s'effectuent au moins pendant 5 jours. Avantageusement, le solvant est l'isopropylbenzène, de sorte que la composition émulsionnante issue de l'étape ii) soit encore liquide à des températures situées entre 0 °C et 20 °C. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, un appareil susceptible de permettre l'obtention de la composition nettoyante selon l'invention va être décrit, ci-dessous. Les descriptions qui vont suivre sont données à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs ; le dessin de l'appareil émulsionneur est un dessin schématique destiné uniquement à illustrer le principe de l'appareil mis en oeuvre pour la réalisation des exemples des émulsions selon l'invention. Sur les dessins : - la figure 1 représente, en coupe axiale, un appareil émulsionneur permettant d'obtenir les compositions selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation partielle et schématique des palettes du rotor et du stator, palettes dont la coopération permet l'obtention d'un fort taux de cisaillement et, en conséquence, d'une émulsion suffisamment fine pour entrer dans le cadre de la présente invention. Bien que l'appareil émulsionneur représenté sur les figures 1 et 2 ne fasse pas partie de l'invention, on va en donner ci-après une rapide description. On a désigné par 1 dans son ensemble le stator de l'émulsionneur. Le stator 1 est constitué essentiellement de deux parties la et lb assemblées l'une à l'autre au moyen de goujons 2. Le stator 1 reçoit un rotor désigné par 3 dans son ensemble, le rotor 3 étant entraîné en rotation par rapport au stator par un arbre 4. La rotation du rotor 3 et de l'arbre 4 par rapport au stator 1 est permise grâce à un système de paliers étanches 5. La partie lb du stator comporte les canalisations d'arrivée des produits destinés à constituer la composition nettoyante : par exemple la première diamine et la seconde diamine préalablement mélangées et réchauffées peuvent être envoyées selon la flèche F1 et le solvant de la composition peut être envoyé selon la flèche F2 (ou inversement). L'ensemble pénètre dans le stator qui comporte un porte-lames circulaire 6 fixé par des vis sur la partie lb du stator, les lames 6a du porte-lames 6 étant radiales et dirigées du côté du rotor 3, c'est-à-dire du côté opposé à l'arrivée des diamines. L'extrémité du rotor 3 qui fait vis-à-vis au porte-lames 6 a la forme d'un plateau qui porte des lames radiales 3a. Les lames 3a et 6a sont disposées selon des cercles concentriques, les lames 3a étant situées dans les espaces annulaires circulaires qui existent entre deux cercles successifs de lames 6a. Les diamines et le solvant entrent dans la zone comprise entre le porte-lames 6 et le rotor 3 par un orifice circulaire central du porte-lames 6, traversent de façon centrifuge l'espace compris entre le porte-lames 6 et le rotor 3 et sont éjectés à la périphérie dudit espace pour pouvoir être évacués hors de l'appareil selon la flèche F3. Il est clair que le flux de produits entrants (diamines et solvant) subit des cisaillements successifs entre les lames fixes 6a et les lames 3a entraînées en rotation par l'arbre 4. De façon connue, la finesse de l'émulsion obtenue (composition nettoyante) est fonction, notamment, du nombre de cercles concentriques de lames 3a et 6a, de l'espace radial entre les bordures desdites lames et de la vitesse de rotation de l'arbre 4. En d'autres termes, pour un appareil donné et un débit donné, les caractéristiques de l'émulsion de la composition nettoyante obtenue sont fonction de la vitesse de rotation du rotor. De préférence, une vitesse de rotation de l'ordre de 6 500 tours/minute convient pour obtenir des émulsions fluides selon la présente invention. Le procédé tel que décrit ci-dessus permet d'obtenir des émulsions homogènes et régulières en continu, toutefois, il est également possible de réaliser les émulsions selon l'invention en discontinu (procédé par lots). Maintenant, des exemples d'émulsion selon l'invention purement illustratifs et non limitatifs de la portée de l'invention vont être décrits. Ces essais ont été effectués afin de démontrer la stabilité du carburant selon la présente invention dans le temps, ainsi que son efficacité. Exemple 1 : Composition de la composition nettoyante selon l'invention Pour les essais qui suivent, la composition nettoyante comprend, en poids, par rapport au poids total de la composition : a) 14,76 (3/0 de N-oley1-1,3-propylène diamine (DINORAM® 0), b) 69,53 (3/0 de NN'N'-polyoxyéthylène N-suif propylène diamine (DINORAMOXeS7), c) 15,71% d'isopropylbenzène. Pour la suite de la description, cette composition sera appelée COMP 1. Exemple 2 : Analyse de combustion sur un tracteur d'avion Un premier test a été effectué sur un tracteur d'avion diesel, type TPX 350 présentant les caractéristiques suivantes : - moteurs Cummins : réf. : 60TA8.3 - injecteurs Bosch réf. Cummins: 3802095 - pompe à combustible Bosch - capacité de réservoir : 325 litres - Consommation horaire : 301itres/ heure Le taux de différents gaz rejetés rejeté a été mesuré avant et après traitement, à savoir après ajout de 2 litres de COMP 1 dans le réservoir plein du tracteur. Les résultats suivants sont obtenus : Km 5 193 km Régime moteur Ralenti Mi-charge Pleine-charge CO2 (`)/0) 2,71 3,25 3,94 02(%) 17,02 16,33 15,44 NO),* (ppm) 902,00 727,00 626,00 HC** 5,00 6,00 6,00 CO (`)/0) 0,014 0,029 0,019 *NOx : oxyde d'azote ** HC : hydrocarbures imbrûlés Km :5468 Régime moteur Ralenti Mi-charge Pleine-charge 002 (%) 1,72 2,24 2,97 02(%) 18,48 17,84 17,01 NOx* (ppm) 305,00 166,00 170,00 HC** 6,00 7,00 7,00 CO (`)/0) 0,008 0,014 0,014 Après le traitement et 275 heures d'utilisation, l'essai après traitement avec la COMP 1 selon l'invention met en évidence des baisses de valeurs de CO2 et de NOx très importantes. La valeur de NOx est de 3,5 fois inférieure à la valeur de la première mesure avant traitement. Le moteur du tracteur d'avion a de plus retrouvé une meilleure combustion par une pulvérisation des injecteurs plus efficaces (baisse des HC et du CO2 et augmentation de 102 rejeté). La poursuite du traitement permettra un décrassage complet du moteur. Exemple 3 : Analyse de combustion d'un moteur d'un groupe électrogène. Un second test a été effectué sur un groupe électrogène diesel, de type GPU 849 comprenant les caractéristiques suivantes : moteur John Der (réf. : 6068TF250) injecteurs John Deer, (réf. : RE48786) Pompe injection Stanadyne (réf. : RE69792) Capacité du réservoir : 265 litres Consommation : 18,5 litres/heure. Le taux de différents gaz rejetés a été mesuré avant et après traitement, à savoir après ajout de 2 litres de COMP 1 dans le réservoir plein du groupe électrogène. Les résultats suivants sont obtenus : Km : 8 294 km Régime moteur Ralenti Mi-charge Pleine-charge CO2 (%) 2,32 6,17 6,66 02(%) 17,72 12,33 11,70 NOx* (ppm) 166,00 557,00 806,00 HC** 3,00 2,00 3,00 CO (`)/0) 0,02 0,008 0,005 *NOx : oxyde d'azote ** HC : hydrocarbures imbrûlés Km : 5 468 Régime moteur Ralenti Mi-charge Pleine-charge CO2 (%) 1,04 3,61 4,54 02(%) 19,29 15,83 14,62 NOx* (ppm) 172,00 240,00 559,00 HC** 14,00 15,00 15,00 CO (`)/0) 0,014 0,016 0,016 *NOx : oxyde d'azote ** HC : hydrocarbures imbrûlés Avant traitement, le moteur du groupe électrogène présente une très mauvaise combustion, les valeurs de CO2 et NOx sont en effet très élevées à mi-charge et en pleine charge. Après traitement avec la COMP 1, la pulvérisation des injecteurs du groupe électrogène est améliorée. En conclusion, les exemples 2 à 3 ci-dessus montrent que la composition nettoyante selon la présente invention permet d'améliorer la pulvérisation des injecteurs. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Utilisation d'une composition nettoyante pour améliorer la pulvérisation des injecteurs d'un moteur thermique à combustion, ladite composition, comprenant en poids, par rapport au poids total de ladite composition, de 60 à 95% d'un mélange d'au moins une première et une seconde diamines grasses, lesdites diamines étant différentes, et de 5 à 40 (3/0 d'un solvant. 2. Utilisation d'une composition nettoyante selon la revendication 1, dans laquelle lesdites première et seconde diamines sont choisies parmi une diamine comprenant au moins un radical d'acide gras saturé ou insaturé comprenant de 4 à 20 atomes de carbone ou un radical alkyle dérivé d'acide gras de coprah, de suif ou de coco. 3. Utilisation d'une composition nettoyante selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle la première diamine répond à la formule I suivante : , R28 Formule I - N R29 dans laquelle : m est un entier entre 1 et 8, R26, R27, R28 et h.-.29 sont indépendamment les uns des autres : de l'hydrogène, un radical alkyl linéaire ou ramifié en C1-C4, ou un radical alkyl linéaire ou ramifié en C4- C30, de préférence en C8-C20, à la condition qu'au moins un parmi R26, R27, R28 et R29 est un radical alkyl linéaire ou ramifié en C4-C30, de préférence en C8-C20. 4. Utilisation d'une composition nettoyante selon la revendication 3, dans laquelle ledit radical alkyl linéaire ou ramifié en C4-C30 est choisi parmi un radical : décyle, stéaryle, oléyle, ricinoléyle, linoléyle, lauryle, myristyle, capryle et palmityle ou un radical alkyle dérivé d'acide gras de coprah, de suif ou de coco. 5. Utilisation d'une composition nettoyante selon la revendication 3, dans laquelle la première diamine est N-oléyl - 1,3 propylène diamine. 6. Utilisation d'une composition nettoyante selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle la seconde diamine est une alkyl diamine 35 polyéthoxylée. 7. Utilisation d'une composition nettoyante selon la revendication 6, dans laquelle l'alkyl diamine polyéthoxylée est un composé de formule Il suivante : H(OCH2CH2)y (CH2CH20)),H NCH CH CH N/ / 2 2 2\ (CH2CH20)zH Formule II dans laquelle la somme de x, y et z est de 2 à 25, et R est un radical alkyl en C3-C22. 8. Utilisation d'une composition nettoyante selon la revendication 7, dans laquelle l'alkyl diamine polyéthoxylée est au moins un composé choisi parmi : N, N', N'-tris(2-hydroxyéthyl)-N-suif-1,3 propylène diamine, et N, N', N'- polyoxyéthylène-N-suif-1,3 propylène diamine, et de préférence l'alkyl diamine polyéthoxylée est N, N', N'-polyoxyéthylène-N-suif-1,3 propylène diamine. 9. Utilisation d'une composition nettoyante selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle la composition nettoyante comprend en poids, par rapport au poids total de l'émulsion : a) de 5 % à 35 % de N-o141-1,3-propylène diamine, b) de 40 % à 90 °h de NN'N'-polyoxyéthylène N-suif propylène diamine, c) de 5 % à 30 % d'un solvant. 10. Utilisation d'une composition nettoyante selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle le solvant est choisi parmi l'isopropylbenzène, l'essence, du mazout, et le kérosène, ou un de leurs mélanges.