ABSOLU
Kilogrammes
TOIDS
SPKCIFIQUE
Kilogrammes
CIIALECR
SPÉCIFIQUE
sous pression constante
Calories
Acide carbonique
Vapeur d'eau
Azote
co»
HO Az
Ces chifTres indiquent, comme poids spécifique du mélange de gaz brûlés, 1^^,259 ; et pour sa chaleur spécifique sous pression constante, C = 0*^'^,2654. La chaleur spécifique sous volume constant s'en déduit (n" 265) à Taide de l'équation paramétrique :
On trouve ainsi pour c la valeur 0*'' ,1842 (').
Si l'on évalue d'après cela l'élévation de température que peuvent fournir théoriquement les 10 684 calories disponibles, appliquées aux 14*''^,865 de gaz brûlés, que Ton suppose s'échaulTer à volume constant avec le coefficient de chaleur spécifique 0,1842, elle sera fournie par Texpression :
Tel serait donc réchauffement, si la combustion était complète, due au minimum d*oxygène, sans dissociation, sans aucune expansion
('i liC rapport des deux chaleurs sp<}ciliqucs est 1,441 au lieu du nombre 1,410 qui cuiTc^Iioud aux {^az parfails.
de volume, sans action des parois, sans variation de la chaleur spécifique avec la température (*). Mais nous avons vu, au contraire, combien toutes ces causes de perturbation sont puissantes et impossibles à écarter. Elles ont pour résultat d'abaisser énormément cette limite de température, que les appareils seraient d^ailleui-s incapables de supporter. Il est toutefois impossible, dans Tétat actuel de la science, d'apprécier numériquement cette réduction f).
« 416. — On peut de môme évaluer théoriquement la pression f )
qui sera due à la détonation, en la supposant elTectuée sous volume
rigoureusement constant. Nous invoquerons pour cela, en faisant
toutes réserves sur son emploi, Téquation typique des gaz parfaits:
pv =t lU, j/v = \\t',
l!l — il
Si donc on suppose le mélange pris à la température de 17 degrés par exemple, il viendra :
La pression serait ainsi de 14 atmosphères.
(*) D'après MM. Bertlielot et Vieille, cet êlcineiit, ordinaiicmciit considéré comiiR" constant pour Jcs gaz, varie aux températures très élevées. Les clialeurs spécifiques de l'azote, de l'acide carbonique, de la vapeur d'eau, iu lieu de 0,^244; 0,213; 0,480: prennent à 2000 degrés les valcui-s 0,215; 0,508; 0,677. L'adoption de ces \alcurs abaisserait considérablement le résultat du calcul.
(-) M. Maurice Demoulin évalue à 2500 degrés du thermomètre usuel la tempéniturc de la machine Otto, et à 2000» celle du moteur Gardie [PorlcfeuilU économique da machines y 3* série, t. XI, p. 134). M. Wiu a observé une température de 2197» avec le gaz de Téclairage, dans des conditions qu'il définit avec soin, et celle de 1377» avec l'oxyde de carbone [Annales de chimie et de physique ^ 1883, p. 320). M. Dugald Clert a obtenu une température de 1^37» dans son moteur à "pom^ (Mémoire à l'Institution des Ingénieurs civils de Londres).
Quant à la température des gaz à Véchappement^ elle diffère peu de 400», ainsi qii >• ressort des expériences exécutées sur un moteur Otto par MM. Morgan, Ite-ook^ cl Steward (Van Nosfrand's Engineering Magazine j février 1884).
{*) Vieille. Sur la mesuix; des pressions développées eu vase clos par les mélanges ga/eux. Comptes rendus de l'Académie des sciences, 25 décembre 1882, p- 1280. — Mallard et Lecliatelier. Sur les pressions instantanées produites pendant la conibustii>n des mélanges gazeux. Ibidem, p. 1352.
Mais il s'opérera également sous ce rapport une rédiiclion considérable, tout à la fois d'après celle que doit supporter déjà le chiffre de 4000^, et en raison du défaut d'exactitude de l'hypothèse employée. M. Clerk a constaté dans ses expériences (*) une tension absolue de 8,5 atmosphères, en faisant détoner dans un cylindre un mélange d'air et de gaz d'éclairage, dans des proportions exactement suffisantes pour la combustion. Les expériences de MM. Maliard et Lechatelier relatives à l'explosion du grisou (*), qui constitue un phénomène analogue, ont indiqué des pressions maxima de 6,0 atmosphères.
41*7 — Il est facile de mettre en évidence par le calcul l'avantage que l'on retirera de la compression préalable du mélange inflammable. Si nous admettons en effet que ce dernier soit com-
primé d'après le rapport de volumes — > et suivant le mode adiaba-
tique, faute de connaiti*e a priori une loi qui soit expérimentalement plus exacte, la température initiale l deviendra (éq. 2i) :
et Ton sera obligé de surmonter le travail résistant (n** 270) :
Appelons Q la quantité de chaleur subitement dégagée dans la déflagration sous volume constant par le poids P de mélange.
L*élévation de température sera p-» ou plus simplement -> si q dé-
signe la capacité calorifique de l'unité de poids du mélange combustible ('). On aura donc pour la température maximum :
('; Theory of ihc Cas Engine ^ p. 05.
\*\ Mallai'd et Lecbalelicr [Comptes remhis de VAcadnnic des sciences^ t. \CI, p. 827 ; l. XCV, p. IS.w. — Annales des Mines, 8* série, t. IV, p. 274). — Vieille. Comptes rendus de V Académie des sciences y t. XCVt j)- l^iS80.
^) Et non pas du gaz declairage lui-ménic. Nous confondons d'ailleurs, pour plus de
670 TUEUMODYNÀMIQUE.
La détente adiabatiquc se produit à partir de ce moment, avec un rapport de dilatation précisément inverse de celui de la compression, puisque le gaz retourne à son volume initial par le mouvement du piston. Il vient d'après cela, pour la température finale:
cl Ton recueille pendant cette période le travail :
T" = te (r — r').
On obtient par conséquent, comme résultat définitif:
n^ rrnf ___ rrt
c*est'à-dire :
Mais d'ailleurs :
T = Kc (t — t'-h t" — r)
Il vient donc enfin, par la disparition de c :
...,[. -(ir}
fiy on reconnaît clairement qu'en augmentant la caractéristique l de la compression, on accroît la valeur de T.
simplicité, avec la clialour spôcifjquc c du mclaiigc cxptusibio, celle des gai biiUés, q»i cil est cepeiidaiit distincte.
MOTEUUS A GAZ. 071
§5 MACMINE» ikTHOSPHËmiQUE»
418 — Les considérations qui précèdent sont de nature à faire ressortir les avantages de la compression préalable du mélange explosif. Cette opération permet d'obtenir le même eflet utile avec des dosages moins riches en gaz combustible. L'échauflement qu'elle produit assure mieux le caractère détonant, ainsi que Télécation de température, gage d'un meilleur coefficient économique. Le piston^ tout en gardant son allure régulière sous Tinfluence du volant, emmagasine une plus grande quantité de travail dans un faible parcours, pour lequel la moindre étendue des parois diminue les pertes dues à leur action. La compression préalable, en resserrant préalablement toutes les articulations, diminue les fuites au moment de l'explosion.
Une opération de cette importance constitue évidemment l'une des meilleures caractéristiques d'après lesquelles on puisse classer les machines à gaz ('). Nous les distinguerons donc en machines à compression ou sans compression, en formant en outre, en premier lieu, la catégorie supplémentaire des machines atmosphériques y dans lesquelles le fluide subit au contraire une dilatation.
Avec ces derniers moteurs, la détente est tellement prolongée qu'en raison du lancé du piston, la tension s'abaissejiinalement au* dessous de la pression barométrique. Dès lors, il se présente cette circonstance originale que la course rétrograde, au lieu d'être résistante comme dans le cas général, devient motrice, pour une partie du moins de son parcours, en raison du degré de vide intérieur ainsi engendré. On observe d'après cela les phases suivantes.
Si A£ (fig. 265) représente l'horizontale de la pression atmosphérique, une portion Oc de la course directe est employée à aspirer le mélange, a une tension qui devra rester un peu inférieure à la
'*) La coinpt*esssioii étyil déjà signalée dans laddition de 1801 au brevel de Leboii. Elle a été spécifiée ensuite par Wright en 1853, et par Hillon en 1861.
TUERMODYISAMIQIJE.
précédente pour permettre cet écoulement. A ce momenl se produit la détonation, qui, dans un intervalle très court cd, porte la pii^ssion à son maximum. La détente se développe à partir de là pendant le reste de la course, suivant df. La tension s'abaisse en e à la pression atmosphérique, pour diminuer ensuite au-dessous de cette valeur jusqu'au point mort f.
Au delà commence la course rétrograde. Pendant le parcours /}/, le piston se trouve ramené, à la fois sous Tinfluence de la raii*-
Kig. îtio. — Diagramme de la machine Otto-Langcn
l'action intérieure, et en raison de la force vive du volant. La pression barométrique ayant fini par se rétablir en G, se tit)uve ensuite dépassée de g en 0, ce qui achève de balayer au dehors, à travers lorilice d'échappement, les produits de la combustion.
Si Ton n'envisage, pour l'évaluation du travail, que la pi-essioii effective, à savoir la différence des ordonnées du diagramme cl de la droite atmosphérique AE, l'on obtiendra, dans la course direcle. l'aire motrice CDE, avec les aires résistantes ABC et EFo. La course rétrograde, dans laquelle les abscisses changent de signe, présenle, pour le piston, l'aire motrice 9FG et l'aire résistante GlIA. On
obtient donc, en lésumé, la différence entre les deux noyaux IIDEFGIl et IIABCH, ou, eu d'aiili-es termes, la somme algébnque de ces noyaux, conformément au principe général qui a été formulé ci-dess«s (n" TiHi).
4f » — Maihinc Ollo-Langen.
— Le moteur Olto-Langen ('( constitue le type essentiel des machines atuiospliériqucs (').
Le cylindre est vertical (lig.
'i66 et 207). La force vive du volant coinmeiK'e par remonter le piston d'une petite quantité, en aspirant au-dessous de lui le iiiélauge explosif. L'inllamitiation se produit par le jeu d'un
') Pour lu pi'cmii.'L'e et la seconde II' Kbj des macliines Olto, Ton peut consulter les sources suivantes : Tresca. Ilul- Ictiii de la Société d'encouragement pour rindiulric nationale, 3- série, t. I, |i. 116, 166; II. 53t. — Itîrsch. )lapporU dujtirg intemalional de rBJ'fiotitio» unieerielU lie 1878, fcroupe VI, tlawc M, p. 306. — Schmitl. Annuaire de la Société det aiicient f:lèvet dei Kcoles darta et «léliert, ISfiT. — Sinigagllii. fleme unircrietle da
mines et de la inétalluriiie, 2' si-rie, t. X, ... ..^ ,. , , n., ,
p. 3tt. — de GrafCgny. Moleuri aacieni et ° lÉI.-ïaiiun 1
moéernre, p, 2*1. — Seiaina. Motrui-s
indusiricls, p. 320. — Portefeaille éronomiqiiedeimacliineii. IRGX, pi. 5; IgTG, pi. 17. FK. 1»: 18«0, pi. 27,2«; 188*. pi. 7,8, 0. — tWaimff« an yn:, 5 juin UIH. — Hcvue iiniattrielU, 20 février 188t, 4 iiuveiiibrc IKKG. — Le gai, 15 di'rcnibrc 1K87. — Jourmt dri utinriàgas, 20 décembre IWIIi. — Lea mondent, l. U. p. X.
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(iolliicr. Techmeehe lilalter. 188(i, |i. 10. — Verhaiidluiigen de* VereiiiM fur liru-erbfleiil im PreuMen, 18(18.
l*; On peut également ratlaclier à cette classe les iiiolcurs de Cille?, Hallewcl,
814 riIKHlIOIlï.NAJIIQlf.
tiroir à deux brûleurs, l'un permanent, l'auti-e intermitteiit, rallumé par le premier après chaque explosion. La détonation lance le piston comme un projectile vers la partie supérieui'c. Dien ne limite iJ'ailleui's la course, si ce n'est un tampon d'arrêt de siii«lè disposé en vue des cas extrêmes, sans qu'il doive entrer en jeu dans
Flg. Î6'. — HolPiir i gm Ollo-Langeii [coii|>e icrLiolc).
les conditions ordinaii'cs. C'est la pcsanicur seule qui, en raison iv son travail résistant, finit par délruire la force vive communiquée par la déllagration du gaz, dont le volume a été limité convcna- LIcnient a cet elTet.
Pendant cette ascension, le piston ne se trouve pas en communication avec l'arbre du volant. L'action serait trop dure el bri-
sanle. La crémaillère attaque, à la vérité, le pignon avec lequel elle ne cesse d'engrener; mais celui-ci fonctionne comme un encliquetage, sans entraîner Tarbre. C'est pendant la course inverse, que la pesanteur rend avec douceur sur le piston un travail égal à celui de la montée. La connexion du pignon avec l'arbre tournant se trouve alors embrayée, et l'énergie développée par la combustion s'écoule ainsi définitivement dans la machine, au moyen de ces ingénieux artifices.
Ce moteur a beaucoup fixé l'attention au moment de son apparition. H ne consommait que 800 litres de gaz par cheval-heure, même pour de très petites forces, telles que celle d'un demi-cheval, dépense très inférieure à ce que Ton avait réalisé jusqu'alors. Néanmoins sa marche bruyante et peu régulière, ainsi que la complication du mécanisme, l'ont bientôt fait délaisser pour une autre machine du même auteur (').
4I20 — Machines sans compression. — Dans le type précédent, la pression initiale commence par être un peu inférieure à celle de l'atmosphère, et ce caractère s'accuse encore davantage pendant la contre-course. Nous comprendrons dans une seconde catégorie les moteurs qui sont à la fois sans compression préalable, et sans dépression importante à aucun moment de leur fonctionnement.
La course directe comprend alors, pendant 30 à 40 7o de sa longueur, une période d'aspiration du mélange explosif, puis la détonation, et enfin une détente prolongée qui s'étend presque jusqu'à la pression atmosphérique. La course rétrograde est consacrée à l'évacuation des produits de la combustion. Le régime est donc à simple effet. Un volant entretient la rotation, et détermine le passage des points morts.
(« Voir n-» 4S'5.
421 — Machine Bisshop. — Le moteur Bisshop (*) rentre dans cette catégorie. Il est Tun des plus employés par la pratique, spécialement pour les petites forces. Il peut descendre à cet égard jusqu'à ~j de cheval. L'inventeur a en même temps essayé d'apporter
Je
Fi^. âr)8. — Noleur à gaz Bisshop.
(Cou|»o longitudinale.)
Fig. 269. — Moteur à gaz (Coupe transversale.)
certaines modifications à sa machine pour l'approprier à des puissances plus importantes.
Les figures 268 et 269 représentent le petit moteur Bisshop. Les arrivées respectives de Tair et du gaz s'effectuent respectivement
(•) Mémoire de M. Bisshop. Paris, 1880. — Sciaina. Moteurs ancienê et modernes, p. 226. — llirsch. Happoris du jury international de VExposition univertellede 187X. groupe VI, classe 54, p. 309. — Portefeuille économixfue des machines^ 1879, pi. li- — Armengaud. Conférence sur les moteurs à gaz à l'Exposition universelle de 18*8. p. 20. — Les Mondes, t. XLVI, p. 56 ; t. LI, p. 3i7. — Engineering, 25 octobre 18'S, p. 331. — The bon Age, 0 février 1879, p. 11,
par A el B. Ces deux fluides traversent un distributeur C, dans lequel s'opère le mélange. On règle le dosage i\ la main, en serrant plus ou moins une pince D qui comprime le caoutchouc d'amenée, cl crée pour récoulement une résistance variable à volonté.
Le distributeur s'élant effacé sous l'empire de ses liaisons avec le mécanisme, l'alimentation se trouve interrompue. Le piston E démasque l'orifice F, et le bec de gaz G fournit une langue de flamme, qui est aspirée à travers cet orifice par le mouvement du piston, en provoquant l'explosion qui plaque sur leurs sièges les clapets A, B, G. Si le bec G se trouve éteint par le contre-coup malgré cette fermeture, une flamme fixe H le rallumera. Le piston ainsi projeté en avant est guidé en ligne droite par le coulisseau I, qui l'unit à une bielle pendante J et à la manivelle K de l'arbre moteur.
Cette disposition géométrique détern)ine une vitesse ascendante plus grande que celle de la descente, circonstance favorable au rendement, ainsi que nous l'avons vu ci-dessus. Les éléments du mécanisme sont disposés de manière que la bielle soit, au moment (le la détonation, très sensiblement verticale et perpendiculaire à la manivelle, de telle sorte que ces organes supportent le mieux pos> sible Faction brusque que leur transmet alors la tige du piston. Ces pièces sont en outre équilibrées. La partie supérieure du cylindre reste constamment en communication avec l'atmosphère à travers l'ouverture L. La course ne saurait varier, et se trouve rigoureusement réglée par les points morts de la manivelle.
Un peu avant la fin du trajet, le distributeur rouvre la communication avec l'extérieur, de manière à compléter la chute de pression et à préparer l'évacuation. Cet organe, construit en bronze, est entoure d*une gaine du même métal , de telle sorte que ses mouvements soient très doux. Quant au graissage du cylindre luiniôme, il résulte uniquement des dépôts produits par lexplosion.
Celle-ci ne s'effectue convenablement que lorsque les parois sont déjà parvenues à une certaine température. Pour la préparer, quand il s'agit de mettre en marche, on allume un réchauffeur M. Afin de prévenir, d'autre part, un échauffement excessif des parois, on les munit extérieurement d'ailettes méridiennes assez pro-
G78 thermod\t(aiiique:.
fondes N, venues de fonte avec le cvlindre, et destinées à facililor la déperdition de la chaleur.
Pour de petits moteurs Bisshop développant 3 à 6 kilogrammètres par seconde, la consommation est de 450 à 700 litres de gaz par cheval-heure; le diamètre du piston : 0",60 à O^jSO; sa course : 0'",22 à 0"*,50. Le nombre de tours par minute s'élève de 150 à 180 pour la première limite, et se réduit à 100 ou 120 pour la serondo.
MACHINE» A COMPRENSIO^'
428 — Machines à compression. — Les machines à compression peuvent se ranger en deux classes, suivant que Texplosion du mélange préalablement comprimé s*opère sous pression conslanto. ou à volume constant. Si Ion considérait, malgré l'insuffisance reconnue de cette approximation dans le cas actuel (n"" 413), la compression et la détente comme adiabatiques, on se rattacherait par là aux deux cycles qui ont été étudiés ci-dessus (n^ 387). Or nous avons reconnu que tous les deux présentent le même coefiicient économique. On ne pourrait donc apercevoir ici, de ce chef, aucun motif de préférence. Toutefois le régime de combustion sous pression constante parait difficile à réaliser avec un seul cylindre. De là une complication qui tend à faire écarter ce type. Il a pris en effet, dans la pratique, beaucoup moins de développement que le second. On y peut cependant rattacher les machines Crowe, Foulis, Livesay, Welch, etc.
4ÎC8 — Au contraire, les moteurs fondés sur le principe de la combustion à volume constant sont extrêmement nombreux. Ils se rangent encore en deux groupes.
Dans le premier, on s'est résigné à subir Tinconvénient que je viens de signaler, en recourant à l'emploi de deux cylindres, doni l'un agit à titre de pompe de compression et l'auti^e comme récepteur.
la figure 270 représente comme exemple le diagramme ABCDEFA observé sur une machine Dugald Clerk (*). Le point A représente l'état du mélange comprimé à Tétat initial. L'explosion le porte en B, presque à volume constant. La détente est représentée par l'arc BC. De c en d, s'efîectuent l'échappement anticipé et la chute finale de pression. Entre d et e^ la mise en communication avec la pompe
Fig. 270. -- Diograminc de la machine Dugald-Clei'k
contribue à balayer les produits de la combustion. L'échappement s'achève sur le parcours ef; et, de F en A, s'opère la compression du nouveau mélange. Les machines Edwards, Lucas, Watson, etc., peuvent être rattachées à cette catégorie. Parfois, comme dans le moteur Jenner, on donne deux coups de pompe successifs pour une seule explosion «dans le cylindre récepteur.
4^4 — Dans le second groupe, la machine est à cylindre unique. Il suit de là immédiatement une circonstance très caractéristique.
(•) Richard. Ui moieurê à gaz, p. 200. — Revue induilrielle, 1881. p. 293. — The Ettghie^r, 2 oclohro 1885. — Diifrald i:irrk. Gat Enr/hirM, p. 18,*».
680 TIIKRMODVNâMIQUC.
Ces moteurs ne pourront, en effet (*), fournir qu'une seule course motrice sur quatre courses simples; tandis que les machines à simple effet en donnent une sur deux, et que, dans les appareils ù double effet, toutes les courses simples sont motrices. On appelle parfois ces récepteurs : machines à quart d'effet ou machines à quatre temps; régime qui a été indiqué pour la première fois par Beau de Rochas.
De là découle la nécessité d'employer, avec une vitesse considérable (160 à 180 tours), un volant d'un moment d'inertie notable. On peut également, pour atténuer l'irrégularité de Tallure, coupler deux appareils semblables sur le même arbre avec des manivelles parallèles ; l'explosion et 1 échappement de l'un des cylindres correspondant à l'aspiration et à la compression dans l'autre.
En effet, ce régime tout spécial comprend les diverses fonctions suivantes :
Première course. — Directe Aspiration.
Deuxième course. — Rétrograde . . . Compression.
Troisième course. — Directe Explosion.
Quatrième course. — Rétrograde . . . Échappement.
Toutefois, dans la pratique, on prélève, vers la fin de la troisième course, la seule motrice, une certaine portion du parcours pour effectuer un échappement anticipé, qui détermine une chute décisive de la pression, et prépare ainsi l'évacuation des produits de la combustion, de manière qu'elle puisse être effectuée sans trop de résistance pendant la quatrième course.
Ces diverses circonstances se trouvent accusées par des diagrammes tels que celui que représente la figure 271 . La première course, qui aspire le mélange explosif à une pression peu différente de celle du baromètre, est figurée par l'horizontale atmosphérique AB. La contre-course comprime le fluide à deux ou trois atmosphères, et fournit le tracé BC. Dans la course motrice, l'explosion amène rapidement en d le maximum de pression. La détente
(') A moins d'employer des mécanismes compliqués ou d*im entretien difficile, tels que des pistons auxiliaires, ou des gpami turcs de stuffing box à l'avant du cylindre qui forme corps de î)ompe.
s'opère ensuite sur la plus grande partie du trajet. L'échappement anticipé dure pendant le parcours eb, de manière à faire tomber
Fig. 271. — Diagramme de la machine Otto.
rapidement la tension de E en F, presque à la pression atmosphérique. Le quatrième coup de piston balaye enfin les gaz brûlés, malgré une contre-pression qui achève de s'abaisser suivant FA jusqu'à la tension extérieure.
En ce qui concerne le travail recueilli, si nous envisageons encore directement la pression effective, en rapportant les ordonnées à la droite atmosphérique AB, nous aurons pour les quatre courses :
zéro — ABC 4- ADEFB — AFB,
ou, en réduisant :
GCDEF — GAB ,
c'est-à-dire la somme algébrique des noyaux intérieurs (n** 576).
68t2 tiikrmodynamiquh:.
4^5 — Machine Otto. — La nouvelle machine Ollo présente, à Textrémilé du cylindre, un prolongement dans lequel ne pénètre pas le piston. Cette chambre de compression^ qui exagère ainsi à dessein Vespace libre des distributions ordinaires, reste remplie, en fin de course, d'une partie des produits de la combustion. Lorsqu'on admet ensuite le mélange actifd'air et de gaz carburé en avant ou en arrière de celte masse, il ne s'y répand pas d'une manière homogène. Il garde pour son propre compte une teneur prépondérante, susceptible d'inflammation. En même temps, le fluide inerte sert de régulateur pour l'explosion dont il adoucit le choc, de même que les chambres à air des appareils hydrauliques y amortissent les coups de bélier. Non seulement on arrive ainsi à mieux ménager l'appareil, mais on prolonge l'eiTet de la déflagration, et Ton tend à rapprocher le diagramme de la forme qu'il présente pour les machines à vapeur, ainsi que nous le verrons plus tard.
Un même tiroir (fig. 272, 275, 27 i) (*) sert en général pour effectuer l'admission et l'allumage. L'échappement est réglé par une soupape spéciale. Ce tiroir est serré entre la culasse du cylindre et la contre-plaque par des boulons à ressort, à l'aide desquels on évite les crachements, tout en restreignant le Frottement au degré qui est pratiquement inévitable.
Le gaz et l'air pénètrent dans le difTusoir par des trous disposés de manière que le premier continue encore à affluer un peu après la fin de l'admission de l'air. On obtient ainsi un mélange plus riche et plus détonant vers la culasse du cylindre. Pour assembler ces deux pièces dans une région aussi brûlante, les constructeurs emploient avec succès le carton d'amiante.
L'allumage ne saurait s'effectuer, comme dans les cas précédents, par une aspiration de flamme, puisque la pression est maintenant plus grande dans le cylindre qu'à l'extérieur. On provoque la déflagration à l'aide d'un transport de flamme sous pression. A cet effet la contre-plaque-arrière du tiroir porte à la fois un brûleur permanent^ constamment enflammé à l'air libi-e, et une prise de gaz, appelée brùlettr intermittent, que l'on peut voir sur la
• Vov. n* 404, note I.
'Si
SL
tu
est TUERUODYNiHIQUE.
ligure 27 i ù gauche du pi-écédent. La lumière du tiroir vient, s l'aide d'une rainure, puiser au brûleur intermittent une certaine quantité de gaz qui, après s'ûtre enflammée en passant devant le bnlleur permanent , se trouve transportée entre les deux contre -plaques jusqu'à l'orifice qui sert à la fois pour ± l'admission et pour I l'allumage dans le 1 cylindre. Toutefois, lii I compression qui a été ^ eOectuée à l'intéricui' 5 de ce dernier aurait ^ pour effet, ainsi que ? nous venons de !e ■ dire, de refouler la . flamme et de la sauf- *! fier, au lieu de laisser '■^ pénétrer l'inflammation dans cette capacité. Pour prévenir cet obstacle, il est nécessaire que la lumière pleine de gaz emlirasé ne vienne communiquer avec le cylindre qu'aprcîs avoir été mise, pour son propi*?
compte, en équilibre de pression avec lui-
MOTEUnS A G.U. mb
A cet cfleU on 8 ménagé un petit canal d'équUibre. qui cunimeocc par déboucher le premier dans le cylindre, h un ou deuT milli' mètres en avant du bord de la lumière.
Loi-sque le moteur Otlo est établi sur de grandes dimensions, xlles du tii'uir deviendraient inadmissibles, si l'on continuait à demander â cet organe tout à la fois l'admission et l'inflammation. On ne le charge plus alors que de cette dernière fonction. La prcparatiun et l'admission du mélange sont enëctuées à l'aide d'un din'uscur extérieur au tiroir, et d'une soupape qui s'ouvre dans l'orifice d'allumage.
Yii. iîi. — Tiruir Utiu (coii|ic liuiiiuiiLiik'i.
L'ii régulateur ù force centrifuge gouverne, à l'aide d'une came, la soupape qui permet l'admission du gaz. Loi'sque le moteur n'exige pas une ri'gularité exceptionnelle, celle came vient fermer complùlemciil l'admission du gaz dès que la machine s'empuitc. C'est la solution la plus économique, parce que, de cette manière, on n'emploie jamais le mélange qu'à la dose la plus efficace. Mais, pour des appareils plus délicats, tels que ceux qui gouvernent l'éclairage électrique, on dispose le profil régulateur de manière qu'il commence par réduire progressivement l'admission du gaz, avant de la supprimer complètement.
La paroi est refroidie, soit par un courant d*cau, soil à l*aidc d'une masse liquide toujours la même, et assez importante pour que ses changements de densité y établissent une certaine circulation.
Les moteurs Otto sont extrêmement répandus. Leur lorce varie depuis I de cheval jusqu'à cent chevaux. Une machine bien établie consomme, suivant les circonstances, de 600 à 850 litres de gaz par cheval-heure. Les frottements donnent lieu à une perle de 4 à 5 7o d^ 1^ chaleur de combustion ; l'échappement en consomme 12 à 2i 7o; la circulation d'eau 45 à 55 7o (*)•
41^6 — Machine Lenoir. — Le nouveau moteur de M. Lenoir(*) est à compression, à un seul cylindre, et par suite a quart d'effet (fig. 275, 276). L'auteur y a introduit un organe spécial appelé réchauffeury qui enveloppe l'extrémité du cylindre, et l'entretient à une température élevée, déterminée de telle sorte que la compression pendant la contre-course facilite l'inflammation, malgi'é la
(*) Des expériences exécutées sur un de ces moteurs aux États-Unis, ont pcnni (l'établir la comparaison suivante pour les prix de revieiit du cheval-heure:
Moteurs à gaz (^,440
Moteurs à air (K,ÏOO
Moteurs à vapeur (y.\l^
Le prix de 0^,14 (oniherait à 0S5i environ, a\ec le tarif du gaz d'éclairage à Pari>, qui est de (M.30 le mètre cube.
La fabrication du gaz à rciu en Amérique abaisse déjà le prix du mètre cube audessous de 0',08. Mais il y a lieu de tenir compte du rapport des pouvoii*s calori(iqu('> qui se réduit souvent pour ces derniers à la moitié, et même au quart de celui du ^2 de houille (Richard. Les moteurs à ^as, p. 143, 156, 458).
(*) Sur l'ancienne et la nouvelle machine Lenoir, on peut consulter les sourci*!i suivantes : Lipowitz. Les nouvelles machines motrices de Lenoir et d" Ericsson. Leipzig^ 1861. — Lenoir. Moteur de gaz d'éclairage. Costnosy t. XVI, p. 255, 618. — Tresa [Annales du Conservatoire des Arts et Métiers, 1861, t. I, p. 849. — Annales des mines, 5* série, t. XIX, p. 453. — Bulletin de la Société d'Encouragement povr l'industrie nationale, 3* série, t. II, p. 524). — Pochet. Nouvelle mécanique indttstrirlie* p. 215. — Jacqmin. Traité des machines à vajfeur, p. 85. — Cazin. Cosmos, t. XXIL p. 203. — Moigno. Cosmos, t. XVIÏ, p. 610. — De (îrafTigny. Moteurs anciens et modernes, p. 233. — Sciama. Moteurs industriels, p. 216. — Porte feuille économique des machines, 1862, pi. 1, 2; 1864, pi. 46. — Revue industrielle^ 1886, janvier-mars. — Génie civil, t. VIII, p. 331. — Claudel. Formules, tables et renseignements usuels, partie pratique, 1872, p. 801. — Von Schv\arz. Ueber die Lenoir'sche Gasmaschinf. Wurtemberg Gewerbebl. 1860, n«» 24, 49. — Schmidt. Théorie der Lenoir'schen Gasmaschinen. Dingler s Journal, t. CLX, p. 521.
Hg. 17<t Iru BTSau Holfur 1 gai Lenoir (vue perspccitvc).
MOTKIHS A V.VL
laible teneur on gai. Des ailclUîs dis|)Osées sur la surface rxlerne ih ce réchauffeur évileiit une trop grande accumulalioii de chaleur. L'emploi des ailelles suflit également, dans les petits mo-
teurs, pour rafraicliir la suriaee du cylindre- A partir de la Ibiie de quatre chevaux, il devient nécessaire d'établir une circulation d'eau, à l'aide d'un thermo-siphon. Le tiroir est remplacé par un
l'ig. ÎTU. — Hot«ur ■ gai Lt'n»>r (coujit li<
jeu de soupapes. C'est dans la boile d'admission que s'opère l'indammation du mélange gazeux, au moyen d'une pile ou d'une petite dynamo.
Les moteurs Lunuir sont i-êglés pour une dépense de 700 litres de gaz par cheval-heure.
4*7 — Machines tliverseg. — Indépeudainuient des noms que nous avons déjà inscrits dans le cours de ces explications, on («ut
688 TUEKMODYNÂMIQUL.
encore citer (*) les machines à gaz de Achet (■), AUcock, André», Atkinson f), Barker, Barsanli-Matteucci, Beck (*), Beecliey, Beissel, Bcnier-Cainart (*), Beresford-Bennelt, Bernardi, Bickerton. Blass, Braytun, Brydges, Bull, BiiUock, Biitcher, Carus-Wilson, Chaiidor (*), Clayton, Compagnie parisienney Daimler, Degrand, Delàmani3*BoutteviIle-Malandrin (^), Deprcz, Dongill, Drake-Marhcad , Economie molor^ Edison, Emmet, Fiddcs, Fielding, Fogarty, Fontaine ('), Forest (•), Funck {''), Gardie("), Gerome (**), Griffin Ci, Grock, Haenlein (**), Haigh-Nuttel, Haie, Hargreaves, Holt-Crossley, llutchinson, Johnson, Kabalh, Kierzkowski, Kinder-Kinsey ('"),Kiiig- Cliff, Kirchenpauer-Philippi, Kirk-Bider, Kœrting (**^), Krauss, Laurent, Lefèvre-Bysmanns, Luiford-Cooke, Marchand, Martini, Maxim. Million, Mills-Haley, Nash, National motor, Niell, Northcott, Odling, Ord, Picking-Hopkins, Pinkney, Pursell, Quick, Bavel ("), Bhodes- Goodbrand-llolland, Bichardson, Bobson, Bobinson, Bollason (%
(') Lit plupui't de ces appareils se trouvent décri Us dans le Traité des moteurs à ga: de N. G. Uichard.
(*) Machine rotative. L'éclairage au gaz, 20 mai 1870.
p) Moteurs à trois cylindres et autres [Hevue industrielle, 0 juillet 1885. p. 2'">; 21 août 1885, p. 188. — Engineering, avril 1886, p. 204. — The Engincer, 18 dccen^ hre 1885, p. 188; 30 décembre 1887, p. 536).
(*) Engineering, 12 octobre 1888.
(•■*) De Graffigiiy. Moteurs anciens et modernes, p. 2»»5.
(^) Jaco))i et Zizinc. Rajiport sur la machine Chaudor. Bulletin de la classe physivomatliématique de l'Académie de Saint-Pétersbourg, t. V, p. 515.
(") Moteur simpicx [Génie civil, t. YIIF, p. 520. — Annales iêidustrietles, 2* série, t. X, p. 523. — Revue scientifique de la Société de Uruxelles, 20 octobre 1886, p. 657. — Engineering, mars 1886, p. 500).
(*•) Portefeuille économique des machines, 1873.
(°) Annales indttttrielles, 1885, t. H, p. 686.
(*^) licvite industrielle, 1880, p. 55.
.(") Portefeuille économique des machines, 1886, p. 132. — Annales industrielles, 1885. t. I. p. 7M.
('^) Annales industrielles, 188i. t. I, p. 471.
(«) The Engineer, 18 mai 1888, p. 403.
(•♦) Bulletin de la Société des Ingénieurs civils, 15 février 1878. — L'aéronaulc. novembre 1876, p. 299.
(") The mechanic Engineer, nouvelle série, t. XIX, p. 277.
(»«) Portefeuille économique des machines, novembre 1886. — American macAinist, 18 février 1888.
(*') Moteur oscillant {lievue industrielle, 1881, p. 175. — Arracngaud. Conférence sur U^s moteurs à gaz à I'Ej position universelle de 1878, p. 217).
i'*^j Machine à six ])ériodcs. The Engineer, 4 mai 1888, p. 568>
MOTEURS A G.iZ. 689
Saulenard (*), Schweizer (*), Shaw, Seraine, Serrcll, Simon (^). W. Siemens (*), Skène, Sombart» Steel-Whilehead, Suromcr, Thompson, Tonkin, Treeton, Turner, Warchalowski, Williams, Williamson, Wilhei's, Witcker, Willig-Hees, Woodheacl, Wordsworth-Lindlcy, Worsain.
On relrouvc dans ces appareils les divers dispositifs que nous analyserons plus tard avec délail à l'occasion des moteurs à vapeur, tels que : machines à un seul cylindre, à deux, à trois cylindres couplés; horizontales, verticales, ou oscillantes ; machines à simple, double effet, à quart d'effet ; machines compound ; machines rotatives, etc.
9l.tC;Hl.\EN A PÉTROLE El^ \ POU^fttlÈllE DE CHARBOIV
4JS8 — Machines à pétrole. — Le moteur à pétrole (^) consiste, en principe, en une machine à air chaud, dans laquelle chaque cylindrée est chaufTée distinctement à Taide de Tinjection dans le cylindre d'un combustible liquide finement pulvérisé. On emploie ù cet effet l'huile de pétrole. Un pulvérisateur lance sous pression, en la répartissant à l'état de pluie fine, la petite quantité de liquide nécessaire. Le récepteur est à quart d'effet.
On peut indiquer, comme formant une catégorie intermédiaire entre cette classe et celle des moteurs à gaz, les machines à air carburé i^). Le gaz de l'éclairage ne se trouvant que dans les villes,
;' La Lumière électrique, l. XXV, p. 5i7.
!-, Moteur revolver. Richard. I^$ moteurs ù gai, p. 147.
'**) Ilirsch. Rapports du Jury infernniional de l'Exposition universelle de 1878, pi>u|)e VI, classe 54, p. 510. — The Engineer, 17 janvier 1879, p. 113. — Aimengaud. Conférence sur les moteurs à gaz à l'Exposition de 1878, p. 10. *\ Machine à régénérateur. Richard. Les moteurs à gaZj p. 217. *i retrolocum Motor. Beime industrielle, 23 février 1874, p. 36. — Engineering, 1875. — Propulsion des navires par l'action directe de l'explosion des vapeurs de |)élrole. Génie civil, t. IX, p. 265.
,^ Ferd. Gauthier. De la carburation de l'uir. Bulletin de l'Association amicale des Elèrcs de l'École supérieure des mines, 1888, p. 59.
«90 THERHOLtVh'AHIQlE.
l'applicaliun dis moteurs à gaz ne saurait se répandœ dans h
villages ou au milieu des exploilaliuiis agricoles. Mais oi< pcul, i
l'aide d'essences minérales volatiles, inipi'égncr l'air d'Iiyilrogèiiis cai'I>oiiés plus on moins complexes, de manière à réaliser des condiiions loules semWables à ccltiis de l'emploi dynamique du gai
MOTRIlRS A flAZ. CM
d'w-Iairagc ('). La CigiiTc 277 n'prèseiile, à tilre d'esemple, la machine il air carbura de M. Lcnoir ('). C'est un moteur agricole; locomobile, de la force de quatre chevaux.
Us ligures 279, 280. 28i se rapportent au moteur à pétrole proprement dit de Spîpl(=). fln y emploie l'espril de pétrole, ou
i'i ie inolpur Gnrdie fabrique liii-indiir «on gai à hnse d'oiydr de carbone, i l'aiilp d'un giingëue à r£cup^i-alioii {PorltfeuilU économique det machiaei, 3* n>rie. I. XII, p. \T>\]. — La inncliiiii' Ollo ù gm cai-ltiir^ [lip. 378}, \e géiii^ralr'iir Knilcr. iiiipr^irnpnl
Ki^'. i;8. — Moteur li [lélivlc OU" (luu pcnpucLiiij,
lait dliidrocailHires volalils (flwue ïnAutrielle. 1! juilkl ItWÎ}. Il en est do même pour les apparrilH Boulloii, Capiluiiic Ueiidei-son, Huineii, Kciiipstei-, Uigh, Redrrrn, Siiiirf, Wcilhi-i'hogg. Williams, WJrtli, Wrifchl, elr.
,'1 Alfred Trcsca. DalUtm de la Sociélé d't'ucouragement pour Vindutira nationale. 4" série. 1. I, p. 497. — Bulletin de lAitoriation amicale det Êlèett de CÉeole tup^ rirure deê minet. 1880, p. f3.
t') AnnaUtindutlrifllei, U téviu-t 1886, p, 18. — GMc civil. I. X, p. 48, 259. — firme induttritlU, Ï5 féuier IS74, '>& iioïombre 188». ~ Scieutipe Âmtrieau, S avril \*«n. Amciira» Marhini.i. T. jnnvi.T J887. — F-igi-eei-i»//. r^>Tirr 1886,
t.. ir,i.
I^enzoliiie, dont la densité est égale à 0,70. Ce liquide possède uno températuro d*explosion peu élevée. Son emploi et son magasinage
Fig. 279. — Moteur à pétrolo Spiel (élévation).
exigent donc quelques précautions, et restent assujettis à ceilaincs entraves de la part de la réglementation publique. La benzoline
suffit pour le graissage de Tapparcil. Elle est renfermée dans un réservoir spliériquc supérieur, alimenté à l'aide d'une pompe à main.
Un conduit la met en communication avec Tappareil d'injerlion; et un robinet, actionné par une came de distribution, ouvre oe tube en temps utile pour débiter la quantité voulue de combustible, que la pompe injectera dans le cylindre. L'air admis par une soupape de distribution chasse le pétrole devant lui, en le pulvcrisanl par la rencontre des jets liquides avec des plans inclinés. H s'en imprègne ainsi d'une manière intime. Une gouttière circulaire
Fif. 289. — Moteur à pélroln Spiol.
(Coupe verticale.)
HOTEURS A GAZ.
pratiquée dans la conduite d'amenée sert h arrêter les parties liquides qui ne seraient pas suffisamment mélangées avec l'air. L'explosion est déterminée par la flamme qu'un tiroir va chercher au dehors, pour la porter à l'intérieur. L'échappement s'opère à
Fin. îgl. — HolPiir i pi-Iruto S|.ir>1 {coiipt horiïoninl.').
l'aide d'une soupa|)e. Los profils des cames de commande fonctionnent sous l'empire de œssorts énergiques. On annonce, pour nette machine, une consommation d'un litre de bcnzoUnc par cheval-heure.
On peut encore citer, dans cet ordre d'idées, les moteurs à pétrole (') de Brayton {'), Dusaulx (*), Etève-Humes ('), llock ('}, Bureau de Villeneuve (') , Lambrigot, Pia {''}, Priestmann (') , Rouart ('). Siegfried ("), Street.
(') Il est très essentiel de ne pus confondre le tuoUur à pétrole (pour lequel te produit n'est qu'un combustible admis dtreetement dans le crlindre d'une in»cl ' air rhaud) bïpt h maekiae à tapeur de pèlroU {où l'essence joue le inAme i^lc que ri>au dans les macliines n vapeur ordinaire, en se liquéfiant et se volatilisant aller nativcineni). Nous cliidLcron<i plus loin (ii* 53!) le moteur Yarrow qui appartient ù r dernier type.
;•; E. Farcot. LAéronaute, août 1876, p. 209. — La Nature, 1880, p. 318. — fjigi ueering, juillet 1S78, p. M. — American Maehinitt, 1 1 novenibi-e 184t8.
;^J Hirsch. Rapporli du jury inttrnalional de t'Expotition uiiiverielle de \9'f in^Hipe TI, classe .'it. p. 311.
(') CAiîe tivil, l. X, p. 300. — ficha de» mine» ri de la mftatlurgit, 1880, p. «W. - MonitruT induitriet, 1881, a* 41.
(>) André Duté PoiteTln. VÀéroaaule, août 1877, p. 315 ; avril 18]8, p. 111. — Umi Die ilotartn fardai Klriugttterbe, p, 37. — Htsseuel. El plala induilrial, 1878.
(■) Louis Fiituier. AnnA tcîenlifijue et indiulTtelle, 1873.
(') Bcmardi. Hotice lur laachiite motrice à bentine Pia. In-4', 1888, Padoiie.
(■) CotTHoi, Ojuiii 1888. p. 373. — Engineering, 1888, 1. 1. p. 479.
(') Rouart. Hicliine A essence de pétrole appliquée i la niivi)ralian. Publication induttrielU d'Àrmetigaud, 1g88.
l*») Siegfried Hsrens. L«mi*re électrique. I. XXVTI, p. 41.
691 TUERMODYNAIIIOI'E.
4^9 — Machines à poussière de charbon. — Le moteur à poussière de charbon (*) consiste, en principe, en une machine y air chaud, dans laquelle chaque cylindrée se trouve chauffée distinctement à l'aide de Finjection dans le cylindre d'un combustible solide finement pulvérisé (*).
Les premiers essais tentés dans celte direction sont dus à Niepre. on 1806. Son pyro-éhphore fonctionnait avec de la poudre de lycopode (^). Un moteur à poudre de charbon a travaillé industriellement à Laigle (*). Des expériences ont été faites sur ce sujel pour le compte du Gouvernement américain (*). Elles n'ont pas été très favorables. L'emploi de la houille grasse procurait à peu près légalité avec le mode ordinaire de chauffage. On perdait 8 " , avec la houille srche, et 40 7© avec l'anthracite.
/) Renoir. LWèronautc. 5 juin 187."».
(*) On connaît les dangers que présente, ptuir les mines sèches, rexplosioii (le> |M)ussières de houille [lluton de la Gou]iillière. Céours (jt exploitation det minet, l. 11. ]K 503). Je rappellerai Cf^alenient les applications du combustible pulvéruleot pour le puddlaprc dans les foure Crampton à AVoohvich, et pour le chaufTagr dans les appaml> américains de Whelpley et Stores.
(^) Moteiu* Niepce à poudre d^ lycopode (Borjrnis. Traité complet de mécaniqM appliquée aux arts^ p. il)7. — Annales de« mine»^ 7*' s«>rie, t. VIÎ, p. 170i.
(*^ Dumas. Comptée rendus de V Académie des sciences, t. LXXXVU, p. 121.
(') Journal of Franklin Instituts, 1871. — Annual Heporl of Ihe C/iief of the Uniifd- States Bureau of Sleam Engineers for 1870. — Engineering and mining Journal. l.XXI, p. i:,.
