LE MOTEUR A GAZ OTXO HORIZONTAL ET VERTICAL

On a vu, dans notre Notice sur le moteur à gazr des; Merveilles de la scie?ice, que la machine à gaz deM. Lenoir, inventée^n 1867 > ressemblait complètement à une machine à vapeur horizontale et n'était, en réalité qu'un cylindre de machine à vapeur horizontale, dans lequel la vapeur était remplacée par un mélange de gaz d'éclairage et d'air, lequel étant enflammé, poussait le pis ton et produisait ainsi l'effet d'impulsion mécanique de la vapeur. La machine Lenoir se composait, en effet, d'un cylindre à l'intérieur duquel on enflammait le gaz par une étincelle électrique, empruntée a une machine à induction de Ruhmkorff.

Dans cet appareil, ou utilisait sur les deux faces du piston la puissance explosive du mélange détonant de gaz et d'air.

Ce moteur consommait 3 mètres cubes de gaz, par heure et par force de cheval? produite.

La modification radicale qui fut apportée > au moteur Lenoir par M. Otto, est fondée sur le principe suivant :

Un piston se meut dans un cylindre, et aspire, pendant toute sa course, le mélange explosible de gaz et d'air. Puis, ce mélange est comprimé par le piston, pendant sa marche rétrograde , dans une chambra faisant suite au cylindre. Le mélangé comprimé est alors enflammé ; l'explosion, puis la détente des gaz ont lieu, et donnent au piston l'impulsion motrice. , En rèyenanl -sur ses pas, le piston chasse à Tair libre

les produits de l'explosion, dont une partie cependant est conservée dans la chambre de compression.

Le cycle du moteur Otto s'opère donc en quatre temps : 1° aspiration du mélange détonant ; 2° compression dudit mélange ; 3P explosion et détente ; 4° échappement du gaz brûlé.

C'est à ce principe, appliqué pour la première fois par le mécanicien de Cologne, quïl faut attribuer les succès du moteur à gaz. La compression préalable réduit la consommation de gaz à moins d'un mètre cube par cheval et par heure, et la marche à quatre temps, telle que M. Otto l'a réalisée, exclut toute complication de mécanisme.

Le moteur Otto compte deux types : le moteur horizontal et le moteur vertical.

Nous décrirons d'abord le moteur horizontal à un seul cylindre, représenté en coupe dans les figures 432, 433 et 434.

L'admission et l'allumage du mélange explosif d'air et de gaz se fait dans le cylindre C (fig. 430), au moyen d'un tiroir, mû par un arbre de distribution, D, tournant deux fois moins vite que celui du moteur. L'échappement des produits de l'explosion a lieu par la soupape e (fig. 432, 433 et 434) actionnée par un levier et une came fixe montée sur l'arbre de distribution.

Une came g (fig. 433), fixée sur un manchon monté sur l'arbre de distribution, mais pouvant se déplacer sous l'action du régulateur, commande la soupape d'admission G (fig. 432), du gaz au tiroir de distribution.

Lorsque le moteur tourne à sa vitesse normale, la position occupée par le manchon est telle que la soupape d'admission se trouve soulevée par la came lors de la rotation de l'arbre de distribution ; au contraire dès que la vitesse du moteur augmente, le manchon est déplacé sous l'action du régulateur, la came ne rencontre plus le levier qui commande la soupape d'admis-

sion ; l'introduction du gaz dans le cylindre ne se fait plus, et le moteur est ramené à sa vitesse normale. La sensibilité dû régulateur permet de maintenir la vitesse du moteur aussi régulière que possible.

Pendant sa première course en avant, le piston aspire le mélange d'air et de gaz dansla chambre de compression C (fig. 434)* et dans le cylindre à travers le canal I (fig. 435) pratiqué dans le fond du cylindre. L'air est amené par le tuyau au travers du récipient placé sous le cylindre, et le gaz pénètre, au travers du robinet G et des orifices g?, dans le canal JJ', où s'opère le mélange de gaz et d'air.

L'introduction du mélange cesse lorsque le piston est arrivé à bout de course. Au retour du piston tous les orifices se trouvent fermés, en sorte que le piston comprime, dans la chambre de compression C (fig.434), le mélange précédemment admis.

Une fois le piston à fond de course, l'allumage s'opère au moyen de deux brûleurs, l'un fixe b (fig. 435), l'autre mobile. Le brûleur mobile se compose d'une chambre I, pratiquée dans le tiroir, alimentée de gaz par un conduit b' (fig. 435). Le gaz qui remplit la chambre s'enflamme au bec b et la flamme ainsi obtenue est transportée à l'orifice I, par le déplacement du tiroir, et provoque l'inflammation du mélange comprimé. Au moment de l'inflammation du mélange explosif, il n'y a plus de commuai* cation entre la flamme b et le canal I; en sorte que l'extinction du bec allumé ne se produit jamais et l'inflammation a toujours lieu de la façon la plus certaine.

L'inflammation du mélange explosif projette le piston en avant ; c'est ce qui constitue la période motrice.

L'impulsion ainsi donnée au volant ramène ensuite le piston en arrière ; la soupape d'échappement se soulève sous l'action de la came e (fig. 432 et 433) et les produits de l'explosion sont chassés à Pair libre

Il a

Fig. 435. — Coupe du brûleur et des tuyaux d'échappement du gaz brûlé.

pendant tonte la marche arrière du piston.

Voici, en résumé, la marche des différents organes de l'appareil.

L'air aspiré par a (fig. 435) pénètre dans le canal / du tiroir: le gaz arrive dans ce même canal par une série de petits trous, d, dans une direction perpendiculaire à celle de l'air : le mélange se fait donc intimement. De là, le mélange se rend dans le canal, /, qui débouche dans la chambre de compression, ménagée à l'arrière du cylindre entre le fond du piston et celui du cylindre. Le tiroir fait ainsi l'office de distributeur; il remplit aussi celui d'allumeur. Pour cela, il est muni d'une chambre, V% sans cesse alimentée de gaz pur, au moyen de différents petits canaux aboutissant à un conduit de gaz, b. Un brûleur permanent se trouve en 6, au centre d'une cheminée.

Lorsque le tiroir se déplace, le gaz contenu dans la chambre F, s'enflamme, au contact du bec b ; on obtient ainsi, en quelque sorte un brûleur mobile. Le tiroir, dans son mouvement, transporte la flamme de b en /.

Pour empêcher que le brûleur mobile ne soit soufflé par les gaz comprimés dans le

cylindre lorsque l'orifice V vient à dépasser la lumière la chambre U est mise, au préalable, en communication avec le conduit /, par une série de petits canaux qui qui permettent au mélange comprimé de pénétrer progressivement dans la chambre/'. Il s'établit un équilibre de pression entre la chambre P et l'intérieur du cylindre, et, même, les gaz de la chambre l\ continuant de brûler dans un espace clos, augmentent de pression et sont violemment projetés vers l'intérieur du cylindre dès que l'orifice /' dépasse l'orifice /. L'allumage est donc absolument certain, le bec b ne pouvant être soufflé par suite de son isolement du canal d'inflammation /. Il est à remarquer que l'allumage se faisant par le canal /, qui, forcément, ne contient que du mélange détonant absolument pur, puisqu'il sert à son admission, la certitude de l'allumage est doublement assurée.

M. Otto a résolu, le premier, le problème difficile consistant à enflammer du gaz à une pression élevée, à l'aide d'une flamme brûlant à la pression atmosphérique, c'està-dire au dehors. Sa solution, aussi heureuse

SUPPLÉMENT AU MOTEUR A GAZ. , 581

que remarquable, a largement contribué au 1 du moteur Otto à un seul cylindre, dont nous

succès de son moteur.

La figure 436, donne la vue en perspective

venons d'analyser les organes essentiels. Les principaux organes du moteur hori-

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zontalse retrouvent dans le moteur vertical, dont le seul avantage est d'être moins emcombrant.

La figure 437 représente ce moteur.

Les mêmes organes que l'on voit en coupe dans la figure 43o, se trouvent ici. indiqués par les mêmes lettres.

Dans le moteur vertical, la, circulation

Fig. 437.

d'eau est établie non seulement autour du cylindre, mais encore autour de tous les autres organes, condition éminemment favorable à leur conservation-

Le régulateur est tout différent de celui du moteur horizontal; il est du type à pendule d'inertie. Il est représenté dans la figure 438.

La bielle, t, du tiroir est animée d'un mouvement alternatif, qui se transmet au coulisseau, guidé par un support horizontal cylindrique fixé au côté de la machine. Le coulisseau est traversé par un axe mobile qui porte à Tune de ses extrémités la tige du pendule, pt et à l'autre extrémité le bras g}.

Lorsque la vitesse de la machine est normale, l'extrémité du bras g' vient buter contre la tige g de la soupape d'admission de gaz, G, terminée par un cran. L'amplitude de l'oscillation du poids p est, on le comprend, 4'autant plus grande que la vitesse de la machine est plus considérable. Il arrive donc que lorsque la vitesse s'accélère, le poids ^restant en arrière, le bras gr no se relève pas assez tôt pour rencontrer le cran de la soupape gy pendant son déplacement transversal. Lorsque la vitesse diminue par trop, le bras gf passe au contraire au-dessus de la tige de la soupape. Pour la misé en marche du moteur on ouvre la

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Fig. 438. — Régulateur s gaz Otto.

soupape en relevant à la main le levier m.

La Compagnie française des moteurs à gaz, concessionnaire, pour la France, des brevets Otto, construit, également des moteurs horizontaux à deux cylindres, spécialement appliqués à là production de la lumière électrique.

Nous représentons ce type de moteur dans la figure 439.

Les moteurs à deux cylindres différent peu, dans les détails, des moteurs à un

re.

Cependant, pour les grands moteurs de 40, b*0 et 60 chevaux, la distribution par tiroir est remplacée par une distribution par soupapes ; les dimensions des orifices, de passage de l'air et du gaz auraient nécessité des tiroirs trop volumineux. Le tiroir est toutefois conservé pour l'allumage.

Pour compléter la, série de ses moteurs, la Compagnie française des moteurs à gaz avait envoyé à l'Exposition universelle de 1889, un moteur de 100 chevaux, à quatre cylindres. L'emploi de quatre cylindres est justifié, d'abord, par la régularité

parfaite qui en résulte, ensuite, par la difficulté, non pas d'exécuter, mais de faire fonctionner industriellement des cylindres de moteurs à gaz d'un trop grand diamètre.

ïl ne faut pas oublier, en effet, que, dans les moteurs à gaz, le graissage et les phénomènes de dilatation et de déformation de la fonte jouent un rôle autrement important que dans les machines à vapeur, et d'autant plus considérable qu'il s'agit de pistons et de cylindres d'un plus grand diamètre.

La mise en marche du moteur de 100 chevaux se fait au moyen d'un treuil, qui se débraye automatiquement dès qu'une explosion a eu lieu. Le treuil commande l'arbre de couche du côté opposé au volant; il est actionné par un petit moteur, de deux chevaux.

A l'Exposition de 4878, un moteur à gaz de 4 chevaux était considéré comme une merveille; c'est à peine si les moteurs de 40, S0 et 400. chevaux, qui figuraient à l'Exposition de 1889. ont provoqué quelque étonnement ! Ces puissants appareils ont, en effet,: déjà fait leurs preuves industrielles.

Nous citerons, entre autres, les stations

SUPPLÉMENT AU MOTEUR A GAZ

d'électricité de. Reims, Toulon, Toulouse, Montpellier, Bordeaux où des groupes de moteurs Otto de 40, 50 et 60 chevaux-

vapeur produisent la force motrice nécessaire.

Il faut dire, cependant, que ces différentes

ta

stations d'électricité ont été créées par des Compagnies gazières, pour lesquelles le seul obstacle à l'emploi de puissants moteurs à

S. T. II

gaz, le prix élevé du .gaz, n'est pas à. considérer.