CHAPITRE III

MOTEURS A GAZ ET A PÉTROLE DONT LA CONSTRUCTION DIFFÈRE DE CELLE DU MOTEUR OTTO. — MOTEURS - LE NOIR, RAVEL, BENZ, KŒRTfNG, BEMER, DURAND. — MOTEURS A GAZ AMÉRICAINS, ANGLAIS ET BELGES.

Construit en 1878, le moteur Otto fut longtemps le seul de son espèce. Mais sou succès provoqua une nombreuse concurrence. Cinq ans après son apparition, c'està-dire en 1883, dix mille moteurs de ce genre fonctionnaient, tant en Europe qu'en Amérique. Actuellement, MM. Crossley frères, de Manchester, concessionnaires des brevets Otto pour l'Angleterre, ont construit plus de 17 000 moteurs Otto. Ce succès a stimulé l'émulation des inventeurs, et Ton a vu apparaître, depuis 1883 jusqu'à ce jour, une grande quantité de moteurs à gaz. Il nous suffira de dire, qu'en Angles terre seulement, et dans un espace de trois ans, seize systèmes distincts ont été créés, et bientôt abandonnés.

Forcé de faire un choix dans le grand nombre de machines à gaz et dont les principaux spécimens figuraient à l'Exposition universelle de 1889, nous nous attacherons à ceux qui ont acquis quelque notoriété. A ce titre, nous devons signaler d'abord, le nouveau moteur Lenoir.

M. Lenoir est, comme on l'a vu, dans notre Notice des Merveilles de la science, le premier inventeur de la machiné à gaz.

Mais M. Otto ayant perfectionné l'appareil ! de M. Lenoir, par la compression du mélange détonant avant l'allumage, et la suppression de l'étincelle électrique, M. Lenoir a abandonné son type primitif, pour adopter un modèle nouveau, reposant sur les principes inaugurés par M. Otto.

Le nouveau moteur Lenoir est exploité en France par la Compagnie parisienne du gaz, d'une part, et par MM. Rouart frères, d'autre part.

Il existe peu de différence entre les deux

SUPPLÉMENT AU MOTEUR A GAZ

Fig. 445. — Nouveau moteur à gaz Lenoir, construit par la Compagnie parisienne du gaz. A, réservoir de gaz. — B, appareil électrique pour l'inflammation du gaz.

appareils, du moins en ce qui concerne les moteurs à tin seul cylindre. Nous représentons dans la figure ci-dessus, le nouveau moteur Lenàir de la Compagnie 'parisienne du gaz.

L'allumage se fait au moyen d'une étincelle électrique ; le courant est fourni par des piles et une bobine d'induction.

Un arbre de distribution parallèle à l'arbre coudé, tournant deux fois moins vite que lui, comme dans le moteur Otto, commande la soupape d'échappement, placée à l'arrière du cylindre, par l'intermédiaire d'une tringle. Une autre tringle, parallèle à la première, et commandée de la même façon, transmet le mouvement à un doigt, qui, lorsque la vitesse est normale, vient buter contre la tige de la soupape d'admission. Ce doigt est articulé, et oscille sous l'action d'un régulateur à boules, commandé par courroie.

Le moteur Lenoir de la Compagnie parisienne du gaz est muni de glissières cylindriques, qu'il est nécessaire de démonter, pour visiter le cylindre ; mais le piston est ainsi parfaitement guidé.

Ce qui distingue surtout le nouveau mo-

teur Lenoir des autres motem^s à quatre temps, c'est la forme particulière de sa chambre de compression, qui est rapportée à la suite du cylindre, au lieu d'être prélevée sur sa longueur. La pièce ainsi rapportée est munie d'ailettes de refroidissement, grâce auxquelles les parois intérieures de la chambre de compression et du cylindre, sont maintenues à une température beaucoup plus élevée que si elles étaient, comme dans les autres moteurs, refroidies par une circulation d'eau. L'action de ce réchaùffeur, jointe à celle de la compression préalable (élevée 4 à o kilogrammes) a permis d'abaisser la consommation de gaz dans les moteurs Lenoir à 700 litres, même pour les plus" petites forces.

Le moteur à deux cylindres de M. Lenoir, construit par MM. Rouart frères (fig. 446), diffère du type à un seul cylindre construit par la Compagnie parisienne, que, nous venons de décrire.

Les deux cylindres sont entourés d'une chemise commune. Les deux bielles motrices attaquent une même manivelle. On supprime ainsi le palier intermédiaire, en

Fig. 446. — Nouveau moteur Lenoir à deux cylindres, construit par MM. Rouart frères.

même temps qu'on simplifie la fabrication de Parbre de couche. Les moteurs à gaz à deux cylindres se prêtent à cette disposition, car les explosions se produisant alternativement dans chaque cylindre, à. un tour de volant d'intervalle, les manivelles motrices sont calées à 360° et se trouvent donc forcément dans un même plan, du même côté de l'axe de l'arbre coudé.

Les moteurs, à deux cylindres de la Cornpagnie parisienne du gaz se rapprochent beaucoup des moteurs Otto; comme eux, ils ont deux cylindres séparés et un arbre de distribution , passant entre les deux cylindres. L'arbre de distribution commande le régulateur, les soupapes d'échappement et la soupape d'admission, comme dans les moteurs Otto.

La Compagnie parisienne du gaz avait installé à l'Exposition de 1889, un grand nombre de moteurs de 16 à 24 chevaux, pour actionner des dynamos, donnant ainsi une preuve éclatante de l'alliance possible du gaz et de l'électricité.

Parmi les autres machines à gaz, nous

citerons, en France, les moteurs Ravel, Benz, Boulet, Berner, Durand; puis, en Amérique et en Angleterre, les moteurs Baldwin, Dot et Otto-Crossîey.

Dans les moteurs exclusivement voués au pétrole, nous distinguerons les moteurs Ragot et Dietrichs, l'un belge, l'autre français.

Tandis que les divers moteurs à compression actuellement en usage, sont à quatre temps, c'est-à-dire ne donnent qu'une explosion pour deux tours de volant, soit un coup de piston utile siir quatre, le moteur Ravel est à deux temps, ét donne, par conséquent, une explosion par tour de volant, soiiun coup de piston utile sur deux.

Il résulte de cette disposition, pour ce moteur, les avantages suivants : . .

i° Pour un même volume de machine, la puissance obtenue est le double de celle que produisent les autres moteurs, à quatre temps;

2° Sa marche présente une régularité qu'on n'a pu obtenir dans les autres moteurs qu'en accouplant deux cylindres ;

3° Comparé aux moteurs à quatre temps,

SUPPLÉMENT AU MOTEUR A GAZ

Fig. 447. — Coupe d'ensemble du moteur à gaz Ravel,

le moteur Ravel est exem.pt de choçs, car, à puissance égale, la surface de son piston est réduité de moitié, et, par conséquent,

la pression initiale due à l'explosion est plus faible de moitié;

4° Sa marche 'étant absolument régulière

Fig. 448. — - Goupe du cylindre du moteur à gaz Ravel.

et silencieuse, ce moteur est particulièrement propre aux installations d'éclairage électrique.

Nous donnons dans la figure 447 la coupe du moteur Ravel et dans la figure 448 la coupe de cylindre seul.

Le cylindre est fermé aux deux extrémités. L'avant du cylindre sert de pompe de compression d'air. Du cylindre, Pair se

rend dans un réservoir, Ef ménagé dans le socle. Deux soupapes, l'une d'aspiration, l'autre de refoulement, règlent la circulation de l'air.

Une pompe à gaz, dont le piston est directement commandé par le piston moteur, comprime le gaz dans un réservoir, i.

Un régulateur, commandé par l'extrémité de Parbre de couche opposée au volant,

m MERVEILLES DE LA SCIENCE.

Fig. 449. Moteur à gaz Ravel.

règle l'admission du gaz, à son entrée dans la pompe.

L'admission du gaz et de l'air au cylindre moteur, se fait à l'aide de deux soupapes, placées dans une boîte, M, fixée latéralement et à l'arrière du cylindre. Cette boîte est reliée, d'une part au réservoir de gaz, d'autre part au réservoir d'air par deux tuyaux. Une tringle qui reçoit son mouvement de l'arbre moteur, actionne les deux soupapes.

L'échappement des produits de l'explosion se fait à l'avant du cylindre, à travers une série d'orifices, disposés sur le pourtour du cylindre et débouchant dans un conduit circulaire, aboutissant lui-même à une boîte à soupape d'échappement.

L'arbre coudé commande la soupape d'échappement par l'intermédiaire de cames, de tringles et de leviers, disposés le long du bâti, du côté du volant.

Connaissant ces différents organes, on se rendra facilement compte du fonctionnement de la machine. Supposons qu'une explosion ayant eu lieu, le piston se trouve à bout de course (iig. 448), vers l'avant du cylindre. Celui-ci est alors rempli des produits de la combustion que le piston en revenant sur ses pas, chasse à l'air libre, à travers les orifices, R. Dès que le piston commence sa marche rétrograde, la soupape d'admission d'air s'ouvre; l'air comprimé pénètre dans le cylindre, et chasse devant lui les produits de la combustion, jusqu'à ce que le piston ait recouvert Les orifices d'échappement R. ' Le gaz, également sous pression dans son réservoir, pénètre dans le cylindre, avec un léger retard sur l'air afin d'éviter des pertes directes par l'échappement. L'admission du gaz et de F air n'a lieu que pendant le temps stricte-

SUPPLÉMENT AU. MOTEUR A GAZ 393

Fig. 450. — Moteur Boulet (système Kœrting-Lieckfeld).

ment nécessaire pour remplir le cylindre de mélange détonant. Le piston, en continuant sa marche rétrograde, comprime dans la chambre A le mélange qui est allumé par une étincelle électrique, produite au moyen d'une pile et d'une bobine d'induction, lorsque le piston est arrivé à fond de course. Tandis que la face arrière du piston comprime le mélange , l'autre face aspire l'air qui est comprimé à son tour pendant la période motrice.

^ Le gaz passe, dans la pompe de compression, par les mêmes phases que l'air à l'avant du cylindre moteur.

Les moteurs Ravel tournent à 160 et 180 tours. On conçoit donc que la succession rapide des inflammations, à raison de trois par seconde, ait été un grand obstacle à vaincre, étant donnée, surtout la multiplicité des organes en jeu. M. Ravel a très habilement surmonté toutes ces difficultés, en comprimant le gaz et Fair dans des résér-

voirs séparés, d'où ils peuvent, grâce à leur pression, se rendre dans le cylindre moteur, malgré le temps infiniment court pendant lequel les soupapes d'admission peuvent impunément rester ouvertes.

En résumé le moteur Ravel est d'une conception originale, qui fait honneur à son ; inventeur.

Le moteur Benz présente une certaine analogie avec le moteur Ravel,

Comme lui, il est muni d'une pompe à gaz; l'avant de son cylindre sert à comprimer de l'air dans un réservoir ménagé dans le bâti, La pompe à gaz refoule directement le gaz dans le cylindre moteur. j

L'échappement des gaz brûlés, au lieu de se faire à l'avant du cylindre, près du fond du piston, lorsque celui-ci est à bout de course, comme dans le moteur Ravel, s'effectue à travers un orifice unique, pratiqué dans le fond du cylindre. Les produits de l'explosion sont évacués au moyen d'une chasse violente d'air. A cet effet, l'air pénètre dans la chambre de compression par un orifice ménagé à la partie inférieure du cylindre, voisin de celui d'échappement, mais surmonté d'un coude dirigé à l'opposé de l'orifice d'échappement afin d'empêcher le passage direct de l'air à la décharge.

Un tiroir disposé le long du cylindre, du côté du volant, règle le passage de l'air dans la pompe et le réservoir.

Une soupape commande l'entrée de l'air comprimé dans le cylindre moteur; son mouvement lui est transmis de l'arbre de couche par une longue bielle actionnant un arbre transversal placé sous le cylindre et agissant par l'intermédiaire d'une came sur un levier. L'extrémité de ce levier soulève la soupape.

Une petite soupape règle également l'introduction du gaz, qui se rend directement de la pompe de compression dans le cylindre.

Le moteur du système Kœrting-Lieckfeld construit à Paris, par M. J. Boulet est du système dit à quatre coups de piston, c'està-dire celui qui donne avec économie la plus grande somme de travail.

Un cylindre unique, avec son piston, fonctionnent d'abord comme pompe, pour aspirer et comprimer alternativement le mélange de gaz et d'air, puis comme moteur en enflammant ce mélange et en le transformant en effet utile.

Les quatre mouvements du piston sont :

Première course, ou premier mouvement ascendant : aspiration du mélange de gaz et d'air ;

Deuxième course, ou premier mouvement descendant : compression du mélange aspiré;

Troisième course j ou deuxième mouvement ascendant : inflammation du mélange gazeux, produisant une force effective transmise à l'arbre à manivelle portant le volant et à la poulie motrice ;

Quatrième course, ou deuxième mouvement descendant : évacuation des gaz de combustion.

L'entrée du mélange du gaz et de l'air, son inflammation, et l'évacuation des produits gazeux, se font par des soupapes; opérations, qui, dans beaucoup de moteurs, se font au moins partiellement par des tiroirs.

Le tiroir est remplacé par un allumeur d'un système particulier, d'une construction très simple composé, comme on le voit sur la figure 450 :

1° D'une colonne en fonte sur laquelle sont groupés tous les organes du mouvement ;

2° D'un cylindre placé dans la partie inférieure du bâti ; on se sert, pour le refroidir, d'eau introduite sous pression par le bas, et qui ressort par le haut ;

3° Des soupapes disposées, sur le devant du moteur, l'une à côté de l'autre, disposition qui rend leur accès facile et permet de visiter aisément le moteur ;

4° D'un régulateur, à masse centrifuge,

SUPPLÉMENT AU MOTEUR A GAZ

Fig. 451.

Moteur Bénier.

agissant sur le levier de commande des soupapes, qui règle d'une façon exacte le nombre de tours du moteur.

La simplicité de ce moteur le rend d'un prix modique.

Le moteur Bénier (fig. 451), d'une construction aussi simple que robuste, est très ramassé. La simplicité de sa construction permet de le mettre entre les mains de tout le monde. Un tiroir, commandé par came et ressorts de rappel, règle l'admission du mélange gazeux et fait en même temps l'office d'allumeur. L'échappement s'effectue au moyen d'une soupape mue par une came spéciale. L'introduction du gaz se règle à la main.

Le moteur Bénier a l'avantage d'avoir une circulation d'eau autour du cylindre : précaution absolument indispensable si on veut garantir l'intérieur du cylindre contre une usure rapide.

La consommation du moteur Bénier est naturellement élevée; elle est rachetée t

Fig. 452. — Coupe du moteur Bénier.

r, tiroir pour l'introduction du gaz. — A, cylindre recevant le mélange gazeux et le courant d'eau refroidisseur . — G, axe du volant. — BGD, levier par le renvoi du mouvement. — E, tiroir d'échappement.

dans une certaine mesure, par la modicité du prix de vente, résultant de la grande simplicité de ce moteur.

Fig. 453. — Moteur à gaz Durand.

Ce moteur, qui s'applique à toutes les industries, n'exige aucune fondation; il n'a pas de socle, il suffit de le relier à la conduite du gaz pour qu'il soit prêt à fonctionner.

Nous donnons dans la figure 452 la coupe du moteur Bénier.

Dans le moteur Durand (fig. 453), on en est revenu à l'allumage du gaz par le courant électrique. Seulement, l'inventeur a perfectionné d'une manière très avantageuse le mode d'inflammation du gaz. Au lieu des piles, dont l'usage est souvent incommode, M. Durand produit le courant destiné à enflammer le gaz, par une machine magnéto-électrique, dans laquelle la bobine est animée d'un mouvement de rotation, et non d'un mouvement alternatif, qui, à la longue, affaiblirait les aimants.

Les bornes de la machine électrique sont reliées l'une, à une broche qui pénètre verticalement dans la chambre de compression, l'autre, à un petit arbre pénétrant horizontalement dans la même chambre. La broche et l'arbre traversent chacun une douille en porcelaine qui les isole du reste de la machine. -

L'arbre porte à son extrémité, dans l'intérieur du cylindre, une sorte de molette à quatre pans.. Au sommet de chaque angle est pratiquée, sur toute la largeur de là molette, une rainure, qui établit une solution de continuité du périmètre de la molette entre deux pans consécutifs. La broche verticale est terminée à son extrémité inférieure, c'est-à-dire celle qui pénètre dans le cylindre, par une lame flexible qui repose précisément sur la molette dont nous venons de parler. Un ressort

Fig. ; 454.

Moteur à gàz Baldwin.

en spirale presse sur l'extrémité opposée de la broche afin d'assurer le contact de la lame et de la molette; le courant est ainsi fermé. L'interruption, et par suite, l'étincelle n'a lieu que lorsque la lame franchit une rainure, c'est-à-dire quitte brusquement l'un des pans de la molette pour prendre le contact du pan suivant. Ce dispositif a le grand avantage de maintenir continuellement les deux pôles dans le plus grand étal de propreté. De plus, il permet de donner à l'arbre un mouvement de rotation très lent (il tourne en- effet huit fois moins vite que le moteur). L'usure est donc aussi réduite que possible.

On a reproché, mais à tort, au système d'allumage de M. Durand de prélever une partie notable de la force du moteur pour actionner la machine électrique, La quantité de gaz consommée de ce chef, dans le cylindre moteur, ne dépasse certainement pas celle qui est nécessaire à l'alimentation d'un inflammàteur à tube incandescent.

Passons aux moteurs étrangers.

Le moteur Baldwin (fig. 454), en usage en Amérique, se distingue par une grande simplicité.

La commande de toutes les soupapes de distribution se fait automatiquement; et c'est le piston lui-même, qui, en découvrant l'orifice d'échappement, remplit l'office de soupape d'échappement.

Il n'existe donc dans le moteur Baldwin aucun des nombreux organes extérieurs qui se rencontrent dans les autres moteurs à gaz.Le cylindre est fermé aux deux extrémités. L'avant sert de pompe de compression du mélange de gaz et d'air, emmagasiné dans un réservoir renfermé dans le socle! Du réservoir le mélange se rend, tout formé, dans une chambre ménagée dans la partie postérieure du cylindre, en chassant devant lui les produits de l'explosion précédente.

Une paroi, déforme concave, percée d'un orifice, sépare la chambre de l'intérieur du

Fig- '-455. — Moteur Dot-

cylindre. En avant de cette paroi, se trouve un retardeur, ayant pour mission de diriger les produits de l'explosion, chassés par le mélange détonant, vers le centre du cylindre, et de les empêcher ainsi de se mélanger avec ce dernier. Malgré cela, il est à craindre qu'une partie du mélange explosif ne passe directement h la décharge. Le régulateur agit sur une tige qui commande un secteur en forme de coin. Ce coin limite la levée de la soupape d'admission du mélange, qui se fait automatiquement. L'étincelle d'allumage est fournie par une petite machine électrique commandée directement par friction par le volant.

La compression du gaz et de Pair dans un réservoir unique, est certainement une grande simplification, et Ton peut dire que le moteur Baldwin réalise un desideratum : celui de la construction économique

Un moteur à gaz en usage en Angleterre, le moteur Dot, est représenté dans la figure ci-dessus.

Ce moteur est à deux cylindres égaux, ouverts à une extrémité. Il rappelle beaucoup, par son aspect général, les moteurs à quatre temps à deux cylindres. Les pistons attaquent directement les manivelles de l'arbre de couche, formant entre elles un angle de 65 degrés. Le mélange explosif se

SUPPLÉMENT AU MOTEUR À GAZ

forme dans l'un des cylindres, celui le plus éloigné du volant. L'autre cylindre est moteur. L'admission et l'échappement sont commandés par des soupapes.

Le régulateur agit sur une valve d'admission de gaz, mais sans jamais 3a fermer complètement.

L'allumage se fait par tube incandescent.

Fig. 456. — Moteur Ragot.

On ne saurait trop louer, au point de vue de l'entretien et de la conservation, la disposition qui consiste à laisser les cylindres ouverts à l'une des extrémités.

Le moteur Dot, de la force d'un cheval, tourne, à la vitesse de 280 tours par minute.

Tous les moteurs à gaz que nous venons de passer en revue, peuvent être transformés en moteurs à pétrole, moyennant l'adjonction d'un carburateur. Cependant, il est un

groupe de ces appareils qui est particulièrement construit pour l'usage du pétrole.

Citons te moteur de M. Gaston Ragot, de Bruxelles, et le moteur Dietrichs.

Le moteur Ragot peut fonctionner avec des huiles lourdes de pétrole ayant 0,820 à 0,830 de densité. Les plus lourdes, et le pétrole de Russie, peuvent être employés.

On retrouve dans ce moteur tous les organes et mécanismes des autres moteurs à gaz à inflammation électrique par piles. Mais son carburateur, d'une très grande simplicité, ne présente aucune analogie avec ceux précédemment décrits. Il est composé (fig. 456), d'un cône en cuivre, boulonné sur un support en fonte, surmonté d'une chambre qui est en communication avec les gaz d'échappement. Le support et la chambre sont seule d'une pièce. Le sommet du cône est muni d'un injecteiir pulvérisateur 3 qui pulvérise finement le liquide par suite de la dépression qui se produit dans la double enveloppe de cône. Le pétrole se volatilise dans le cône, d'où il est aspiré directement par le piston moteur, pour former, avec l'air aspiré d'autre part, le mélange détonant. Le cône est chauffé, en pleine marche de la machine, par les gaz d'échappement, et à la mise en train par une lampe placée dans le support.

On fait la mise en marche en portant le cône à la température voulue au bout de dix à douze minutes, au moyen d'une lampe spéciale.

En ce qui concerne l'allumage des gaz détonants, M. Gaston Ragot construit des moteurs n'usant pas de l'électricité, grâce à un simple tube chauffé par une petite lampe à pétrole lourd. Mais l'allumage par l'électricité est plus économique. D'autre part, le régulateur a été étudié pour donner une explosion à chaque deux tours, quelle que soit la force employée. C'est ce qui permet de réaliser le desideratum des électriciens, en leur permettant de donner avec

Fig. 457. — Moteur Sécurité (moteur Dietrichs).

le moteur h gaz et à pétrole de M. Ragot, une régularité de marche de 4 /400 de volt, ce que ne peut faire aucun autre moteur à pétrole.

Le moteur Dietrichs, que les constructeurs désignent sous le nom de moteur Sécurité, ne fonctionne qu'avec le pétrole et toutes ses variétés.

Un arbre de distribution, tournant deux fois moins vite que l'arbre de couche, commande le régulateur, la soupape d'échappement et l'obturateur chargé d'établir la communication entre la chambre de compression et la capsule incandescente servant % à l'allumage.

Un réservoir à écoulement constant, divisé en deux compartiments, contenant, l'un, de la gazoline, pour la mise en train, l'autre du pétrole brut pour la marche, déverse le liquide, goutte à goutte, dans un récipient reposant sur le sol, à l'arrière de la machine,

et qui est chauffé par les gaz d'échappement. Un régulateur règle le débit du liquide.

L'appareil d'inflammation est une des particularités remarquables de ce moteur; la capsule d'allumage est fixée à l'arrière du cylindre, dans un canal mis en communication à l'instant voulu avec la chambre de compression, à l'aide d'un obturateur. La capsule est chauffée et maintenue au rouge, au moyen d'une flamme de chalumeau alimentée par un courant d'air carburé sous pression. L'air se carbure en entraînant avec lui de l'essence, déversée, en un mince filet, sur son passage, par un tuyau branché sur un second réservoir à essence placé sur le ie réservoir. Le tuyau qui alimente le chalumeau, avant de déboucher contre la capsule, forme, sur une partie de sa longueur, un serpentin, qui est enfermé dans une chambre cylindrique rapportée à l'arrière du cylindre. Cette chambre communique avec le logement de la capsule, qui lui cède