ÉTUDE PHYSIQUE DE LA RÉGULATION DES MOTEURS A GAZ A EXPLOSION

Nous venons d'étudier le rendement thermique des moteurs à explosion en considérant une admission et un dosage du mélange combustible parfaitement déterminés. Supposons que, dans ces conditions, la machine ait sa vitesse de régime. Si le travail résistant que doit vaincre la machine vient, par exemple, à diminuer, la vitesse de la machine augmente si on la laisse soumise au même régime de combustions. Pour la ramener à sa vitesse normale, il est nécessaire de modifier soit l'admission du mélange combustible, soit son dosage.

Étudions, au point de vue thermodynamique, les divers modes de régulation des moteurs à gaz à explosion ; nous verrons dans quel sens varie chaque fois le rendement thermique.

Nous distinguerons deux cas principaux :

Premier cas. — La course de compression est égale à la course de détente, — Dans ce cas, le seul mode de régulation que l'on puisse employer consiste dans la variation du dosage du mélange gazeux combustible introduit dans le moteur.

En faisant varier la proportion du gaz combustible contenu dans le mélange gazeux introduit dans le moteur, on modifie les rapports y et y des chaleurs spécifiques du mélange gazeux primitif et du mélange des produits de la combustion. Négligeons ces variations. Faire cette approximation revient à supposer que, dans le diagramme de la figure 1 , la ligne de compression Co C garde une position invariable quand on fait varier le dosage du mélange gazeux introduit. En d'autres termes, la pression p à la fin de la compression garde une valeur constante.

Pendant la régulation par seule modification du dosage du mélange introduit, la ligne C, C, (diagramme de la fig. 1) change de position; si la proportion du gaz combustible introduit diminue, cette ligne se rapproche delaligneCoC', car la température T, et la pression p, après l'explosion diminuent en même temps que la quantité de chaleur Qt'. Comme le numérateur (aire Co C C, Cg Co) et le dénominateur (E Qt) de l'expression du rendement thermique théorique vont en décroissant simultanément, on ne peut

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à priori rien en conclure sur la variation correspondante de ce rendement.

Pour résoudre cette question, prenons le rendement sous la forme approchée

T,-To

ïi — T

Si on exprime les températures T', Tjen fonctien de la compression initiale ^riyj, on trouve

Or la quantité yi a une valeur constante ; il en est de même de p^. On peut donc écrire

(59) E Qt' = ^ X aire Co C G, G, Go.

La chaleur dégagée par chaque explosion varie proportionnellement au travail utile produit sur le piston. Si, à chaque explosion, il y avait combustioQ complète du gaz combustible mélangé à l'air, la quantité Q^, varierait proportionnellement à la masse de gaz combustible introduite par cylindrée, en supposant qu'il y ait une explosion à chaque cylindrée admise. La consommation en gaz combustible varierait donc, d'après l'équation (59), proportionnellement au travail utile produit sur le piston. La même quantité de

travail utile produite sur le piston serait, par suite, toujours obtenue avec la même consommation de gaz combustible; le cheval-heure indiqué donnerait lieu à la même dépense de gaz combustible, le moteur travaillant à pleine charge ou à demi-charge.

Mais ce n'est là qu'un résultat purement théorique. En réalité, à mesure que le mélange introduit dans le moteur s'appauvrit en gaz combustible, celui-ci est de plus en plus incomplètement brûlé ('). La quantité de chaleur Qr, diminue donc beaucoup plus rapidement que la dépense de gaz combustible par cylindrée. De plus le nombre des ratés augmente ; en effet, la compression initiale restant la nirme et le mélange introduit dans le moteur s'appauvrissant en gaz combustible, les conditions dans lesquelles se trouve le mélange gazeux sont de moins en moins voisines de celles pour lesquelles il y a explosion certaine; le nombre des explosions devenant inférieur au nombre des cylindrées admises, il y a du gaz combustible dépensé en pure perte, c'est-à-dire sans travail utile correspondant. La consommation diminue donc réellement moins vite que le travail utile produit sur le pis-

(») On cherche à diminuer cet effet en produisant une avance de plus en plus grande à l'allumage.

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ton; V unité de travail, par exemple le cheval-heure indiqué, est donc pratiquement obtenue avec une consommation PLUS GRANDE à demi-chargc qu'à pleine charge; le rendement thermique indiqué réel d'aune machine dans laquelle la course de compression est égale à la course de détente nest pas constant comme k rendement thermique théorique; il diminue avec le travail indiqué produit par la m^ichine.

On sait d'autre part que le rendement organique d'un moteur diminue avec la puissance à fournir.

Ce rendement organique a pour expression

% désignant le travail effectif réellement produit par le moteur; ^S^ désignant le travail indiqué réellement produit par le moteur.

Soit Q la quantité de chaleur que dégagerait, si elle était complètement brûlée, la masse de gaz dépensée pour obtenir le travail ^^ et par suite le travail ^,.

EQ.