IV. Moteurs à explosion avec

compression .... a = 0,85 /? = 0,50 « j^ = 0,425

La comparaison de ces résultats fait apercevoir immédiatement que les moteurs les moins parfaits sont ceux du second type. C'est à celui-ci qu'appartenaient les moteurs primitifs et entre autres le premier moteur Lenoir. On constate également que les moteurs à combustion sous pression constante, avec compression préalable, donnent de moins bons résultats que ceux à explosion. Aussi ne construit- on plus guère de moteurs de cette espèce.

Les deux types les plus économiques au point de vue du rendement en travail sont les moteurs atmosphériques

et les moteurs à explosion avec compression préalable. Mais le moteur atmosphérique est d'une construction difficile et bien qu'il ait tenu en pratique les promesses que faisait son étude théorique, il a été supplanté par le moteur du 4® type. C'est à ce dernier qu'appartenaient presque tous les moteurs à gaz exposés à Paris. Seuls quelques moteurs du second type, qui, grâce à la simplicité de leur construction et à leur bon marché relatif, ont pu soutenir la lutte malgré leur rendement désavantageux, avaient pris place à côté d'eux.

Les considérations générales qui précèdent, nous permettront d'être plus bref dans la description particulière de chacun des moteurs exposés et c'est ce qui nous a porté à leur donner une certaine extension. Peut-être même aurions-nous pu nous borner à citer quelques-uns de ces moteurs qui sont déjà anciens et connus de beaucoup d'ingénieurs. Mais l'Exposition présentait à peu près tous les moteurs à gaz dont le succès s'est maintenu , à des degrés divers, jusqu'au moment où elle s'est ouverte; nous avons jugé qu'il était préférable de les décrire tous, quitte à être très sobre de détails pour ceux qui , comme le moteur Otto, par exemple, ont été souvent décrits et dont les mérites sont universellement reconnus.

Section C. — Moteurs & gaz à explosion sans compression. — L'Exposition de 1889 offrait trois moteurs appartenant à ce type : c'étaient les moteurs des systèmes Bisschop , Dénier et Forest.

Le moteur Bisschop est un des rares moteurs à gaz, dont rinvention remonte à un assez grand nombre d'années (il date de 1872) et qui se soient maintenus en faveur jusqu'aujourd'hui. Il répond parfaitement aux besoins spéciaux de la petite industrie : construit pour des

HOTKURS THERMIQUES. 53

forces variant de 3 kilogrammùtrcs à 1 clieval-vapcur, il s'installe avec la plus jurande facilité et racliùte par sa simplicité la dépense de ^az relativement élevée qu'il exige.

Le moteur Bisschop a été souvent décrit, ce qui nous dispense d'entrer, à son égard , dans beaucoup de détails. Tel que le construit , et que Texposait la maison Rouart frères , de Paris , il consiste en un cylindre vertical (pi. 4, flg. 1 et 2) faisant corps avec un soubassement à quatre pieds et muni, pour activer le refroidissement, d'ailettes venues de fonte. Sur ce cylindre se fixe un couvercle portant la glissière qui guide la crosse du piston. Celle-ci commande, par une bielle en retour et une manivelle M, Tarbre mofeur situé en dehors de Taxe du cylindre. On sait que cette disposition a pour résultat de donner des durées très inégales aux deux courses du piston, tout en rendant celles-ci plus longues que le double du rayon de la manivelle. — Q est un brûleur qu'on allume pendant quelque temps avant de mettre en marche, pour échauffer le cylindre.

Le cycle de ce moteur, qui est à simple effet, comprend les opérations suivantes :

Ascension du piston, — P Aspiration, pendant 35 à 40 7o de la course , d'un mélange de gaz et d'air par des orifices S et dont les sections sont calculées de fixcon à obtenir 6 volumes d'air pour 1 de gaz. L'air et le gaz traversent des clapets en caoutchouc , puis entrent dans le cylindre par une entaille circulaire pratiquée au milieu d'une tige de distribution B qui se meut dans une boîte cylindrique communiquant avec la base du cylindre. Cette tige est commandée par un bahxncier mn recevant son mouvement d'un excentrique D calé sur l'arbre.

2° Inflammation du mélange par un bec brûleur y disposé en face d'un clapet en acier que la pression atmosphérique soulève, dès que le piston découvre l'orifice rectangulaire fermé par le clapet. La flamme est aspirée, le

MOTEURS THERMIQUES. 55

mélange s'allume et la pression produite par l'explosion rabat les clapets en caoutchouc. L'admission cesse et la détente se produit rapidement sur une grande longueur jusqu'à la pression de l'atmosphère.

Descente du piston, — 3° Refoulement des gaz brûlés, par le piston qui descend lentement, ce qui favorise le refroidissement du cylindre. Les produits de la combustion repassent par la partie inférieure du distributeur qui, à ce moment, obstrue larrivée du gaz d'éclairage, et s'écoulent par le tuyau K.

4^ Légère compression des gaz brûlés dans un espace mort d'environ 0™03. La flamme du bec brûleur est éteinte à chaque explosion et rallumée par un petit bcc-veiileusc x.

D'après MM. Rouart frères, le moteur Bisschop, marchant à 180 tours par minute, consomme par cheval et par heure de 6 V4 à 1 ^/s mètre cube de gaz pour des puissances variant de 3 à 75 kilogramme très par seconde. Le prix varie de 360 à 1600 francs, à Paris. Le piston et le tiroir ne réclament pas de graissage et ne peuvent s'encrasser, ce qui rend la surveillance du moteur presque nulle.

Moteur Bénie)\ — Le moteur Dénier, dont l'invention remonte presque aussi loin que celle du moteur Bisschop et qui avait fait impression à l'Exposition de 1878, offre aussi toutes les qualités qu'on exige d'un moteur destiné à la petite industrie. Comme le précédent, il s'installe sans difficulté et demande peu d'entretien.

Un bâti en fonte B (fig. 3), ayant la forme d'un rectangle évidé, supporte le cylindre C placé verticalement. L'admission se fait dans la partie supérieure de celui-ci. Elle est produite par un tiroir T, dont le déplacement horizontal est commandé dans un sens par une came D fixée sur l'arbre et dans l'autre par dos ressorts

56 EXPOSITION UMVERSELLLE DE 1889.

antagonistes. Le piston aspire Tair et le gaz jusque vers la moitié de sa course. A ce moment, un bec brûleur porté par le tiroir môme est mis en communication avec le cylindre et produit Texplosion. Les gaz se détendent jusqu'à la fin de la course et i^'échappent par une soup«ape pendant la course ascendante du piston. Le bec allumeur est enflammé à chaque tour par un brûleur fixe extérieur.

Le cylindre est muni d'une enveloppe parcourue par un courant d'eau froide.

La tige du piston est articulée à l'extrémité d'un levier dont un point intermédiaire attaque la manivelle de Tarbre.

Le moteur se construit en huit grandeurs différentes dont la puissance est de^'g, ^'5, ^'3, V2» 1. 2, 3 et 4 chevaux. La dépense en gaz serait -en moyenne de 1500 litres par cheval-heure au frein. Le prix à Paris, avec les accessoires, varie de 500 à 3200 francs pour les forces indiquées ci-dessus. Le moteur n'est généralement pas muni d'un régulateur, mais il peut en recevoir un sans difficulté.

. Moteur Foresi, — Le moteur Forest sans compression (flg. 4 et 5) est postérieur aux deux précédents ; il date de 1883. Il ne se construit que pour les petites puissances, depuis 5 kilogram mètres jusqu'à un cheval; la consommation de gaz par cheval et par heure varie, suivant le travail, de4 à 1 V2 lïiôtre cube, et le prix du moteur de 450 à 1600 francs.

La distribution se fait, comme dans le moteur Dénier, par un tiroir T horizontal mû par une came D et un ressort antagoniste R; mais, comme dans le moteur Bisschop, le tiroir règle l'admission et l'échappement. C'est également lui qui commande l'allumage.

MOTEURS THERMIQUES. 57

Le cylindre est horizontal et repose sur deux supports boulonnés à la plaque de fondation ; le fond porte les paliers de Tarhre moteur ; le cylindre est muni d'ailettes hélicoïdales qui en assurent le refroidissement. La bielle qui commande l'arbre est placée en retour sur le cylindre et articulée, ainsi que celle qui s attache au piston même, à un balancier B vertical oscillant sur un axe fixé au bâti.

Loi^sque le piston commence sa course, il aspire l'air et le gaz <à travers le tiroir. Celui-ci est creux (fig. 5) et partagé en deux chambres , dont l'une A sert au mélange, tandis que l'autre M contient un bec allumeur. Le gaz arrive dans la première par des- canaux c traversant l'épaisseur du tiroir et qui viennent se mettre en communication avec un conduit creusé dans la plaque qui maintient le tiroir contre la table du cylindre. L'air est amené dans la chambre par d'autres ouvertures analogues.

Lorsque le piston est arrivé au tiers de sa course, le tiroir est abandonné par la came et repoussé par le ressort, dans une position telle que les ouvei'tures soient obstruées et que la chambre où se trouve le bec allumeur, vienne en regard d'une lumière L pratiquée dans la table du cylindre. L'inflammation a lieu et la détente se prolonge jusqu'à la fin de la course.

Pendant la course rétrograde du piston , le tiroir est ramené en arrière d'une quantité moindre que pour l'admission et établit une communication entre le cylindre et un tube de grand diamètre dans lequel se fait l'émission. A la fin de cette course, le tiroir est de nouveau replacé dans .sa position primitive. L'allumeur qui a été éteint par l'explosion , se rallume pendant ce temps à un brûleur fixe V.

Ce moteur ne comporte pas de régulateur. La vitesse

se règle au moyen d'une contreplaque qui permet de diminuer les ouvertures d'entrée d'air quand la marche du moteur s'accélère.

Section D. — Moteurs à gaz à explosion avec compression préalable. — Le cycle de ces moteurs comprend, comme nous l'avons dit, quatre opérations : aspiration, compression, explosion et détente , émission. Elles peuvent être successivement effectuées par la même face de piston. C est ce qui a lieu dans la plupart des moteurs de ce type qui ont adopté le cycle dit à quatre temps inauguré par Otto. Dans ces moteurs, qui sont toujours à simple effet, il n'y a donc qu'une course utile du piston sur deux tours.

En vue d'obtenir une marche plus régulière, certains inventeurs ont cherche à obtenir une course utile par tour sans abandonner la compression et ont ainsi créé une seconde classe de moteurs rentrant dans la section que nous étudions.

Enfin il existe des moteurs qui, entre l'émission et l'aspiration, admettent une cylindrée d'air pur destiné à balayer les produits de la combustion. Ils constituent une troisième classe dans laquelle il se produit un coup utile sur six ou sur trois, suivant que le cylindre est à simple ou à double effet.

Première classe. — Moteurs à simple effet à quatre tempi.

MotevA' Otto. — Le premier rang dans une description des moteurs de cette espèce revient incontestablement au moteur Otto , le plus universellement connu des moteurs à gaz et celui qui , malgré l'époque relativement éloignée de son apparition, occupait encore la place la plus importante à l'Exposition de 1889. Il y était représenté dans la

MOTEURS THRRMIQUBS. 59

section française par la Compagnie française des moteurs à gaz, dans la section anglaise par la maison Crossiey, de Manchester, et dans la section belge par la maison Fétu- Deflze de Liège (1).

Succédant en 1878 au moteur atmosphérique qu'Otto et (idngen avaient construit dès 1867 et qui avait déjà obtenu un succès considérable, il montra, des le début, une telle supériorité, au double point de vue de l'économie de (Consommation et de la régularité de son fonctionnement , qu'il se répandit rapidement dans le monde entier et fut longtemps avant de rencontrer des rivaux sérieux. Le soin avec lequel toutes les parties en avaient été étudiées, ]\\i a du reste permis de se maintenir jusqu'à présent sans grande modification.

Le moteur Otto a été décrit trop souvent pour que nous entrions ici dans les détails de sa construction ; le désjr seul d'être suffisamment complet nous engage à en Indiquer les traits principaux, en nous reportant aux figures 6 à 19.

Pans le type primitif, qui a assuré le succès de l'invention, le moteur Otto est constitué par un cylindre horizontal placé en porte-à-faux à l'arrière d'un bûti supportant les glissières et les paliers de l'arbre ; celui-ci est coudé pour s'articuler à la bielle. L'une de ses extrémités porte le volant et la poulie motrice, l'autre commande par des roues coniques un arbre D parallèle à l'axe du cylindre et dont la vitesse angulaire n'est que la moitié de celle de l'arbre principal (fig. 6 et 7).

Sur l'arbre auxiliaire sont disposés successivement de

(l) C'est cette derniùre qui a mis obligeamniont ù notre disposition lo8 clichés des différents types de moteurs Otto.

MOTEURS THERMIQUES. 61

lavant à rarrière : P une poulie H commandant le distributeur de l'huile destinée au graissage du piston et du tiroir; 2"" une roue dentée conique c donnant le mouvement au régulateur à force centrifuge ; 3*^ une came g agissant sur le levier qui ouvre la soupape d'admission G, placée sur le canal d'arrivée du gaz ; cette came peut glisser longitudinalement sous Taction d'un régulateur à boules et laisser la soupape fermée, lorsque la vitesse du moteur dépasse certaines limites; 4° une camée produisant l'échappement des gaz brûlés par l'ouverture d'une soupape E; cette came peut être déplacée à la main le long de l'arbre, de façon à permettre à un bossage opposé et moins long de produire l'échappement pendant la période de compression , pour faciliter la mise en train ; 5^ une manivelle M conduisant le tiroir de distribution et d'allumage/ qui glisse entre une plaque fermant le cylindre et une contreplaque ; celle-ci est rattachée au cylindre par des ressorts que des écrous serrent suffisamment pour empêcher le tiroir de s'écarter du cylindre pendant l'explosion , sans cependant produire un grippement. Cette disposition permet aussi le démontage et le nettoyage faciles du tiroir qui est la pièce la plus délicate de l'appareil.

Le manivelle du tiroir est calée avec un retard de 45^ sur celle de la machine , c'est-à-dire qu'au moment où le piston, arrivé à l'extrémité arrière du cylindre, est prêt à commencer la course d'aspiration, le tiroir se trouve en arrière de sa position extrême et s'approche de cette position. A ce moment, un canal m (fig. 8) creusé dans l'épaisseur du tiroir, entre en communication d'une part avec la lumière d'admission du cylindre l, d'autre part avec le canal d'arrivée de l'air a , percé dans le fond du cylindre et enfin, par une série d'ouvertures circulaires/;

disposées en flics verticales, avec le canal d'arrivée du gaz h , sur le trajet duquel se trouve la soupape régulatrice.

Pendant que le piston parcourt la longueur entière du cylindre, la manivelle du tiroir ne décrit qu'un angle de 45"* de part et d'autre de l'horizontale et ne déplace donc que très peu le tiroir qui , à la fin de cette période, a repris sa position première et ferme les orifices indiqués (flg. 9). Celui de l'arrivée d'air a été fermé avant ceux du gaz, de façon à former un mélange riche facilitant l'allumage.

Pendant la course de retour , le mélange inflammable se comprime et la manivelle décrit encore un angle de 9(r, mais en imprimant au tiroir un déplacement rapide qui amène en face de la lumière du cylindre deux orifices d'une chambre f du tiroir où se trouve en ce moment du gaz en ignition (flg. 10).

Ce gaz y a été amené par le canal percé dans la contreplaque et une rainure pratiquée dans cette pièce. Il est enflammé par un brûleur flxe B placé également dans la contreplaque et brûlant à Faîr libre. Le gaz allumé à la pression atmosphérique est entraîné par le tiroh* et mis d'abord en relation avec le cylindre par une petite ouverture pratiquée dans le tiroir au-dessus des lumières de la chambre d'allumage et qui vient se placer en face d'un petit canal t débouchant dans la partie supérieure de la lumière (flg. 15). Le gaz enflammé se met ainsi graduellement en équilibre de tension avec le gaz comprimé, ce qui en empêche l'extinction ; c est seulement loreque cet équilibre est obtenu, que la communication se fait pleinement et produit l'inflammation du mélange. Le piston est lancé en avant et pendant qu'il accomplit sa course, le tiroir n'exécute encore qu'un faible mouvement.

Enfln lorsque le piston est arrivé au bout du cylindre,

MOTEURS THERMIQUES. 63

la soupape d'émission E (flg.ll) située latéralement et à

quelque distance du fond s'ouvre et permet aux gaz inertes résultant de la combustion de s'échapper, pendant que le piston revient à la position que nous avons prise pour point de départ.

Ces ingénieuses combinaisons ont été pendant longtemps les seules adoptées. L'augmentation de la force des moteurs demandés par l'industrie en a imposé d'autres. Au-delà de 25 chevaux, le tiroir tel qu'il a été décrit, devient trop encombrant. L'admission se fait alors au moyen d'une soupape placée sur le trajet de la lumière du cylindre et commandée par une came calée sur l'arbre moteur. Le tiroir ne sert plus qu'à l'allumage.

Une autre modification, qu'on rencontrait du reste dans la plupart des moteurs exposés, et notamment dans les modèles construits par Crossley brothers and C®, consiste à supprimer entièrement le tiroir pour Fallumage. Celui-ci s'effectue dans un tube de fer t (flg. 16) enfermé dans une cheminée d'amiante et porté à une haute température par la flamme d'un brûleur Bunsen. L'intérieur de ce tube est, à l'instant où l'explosion doit se produire, mis en communication par une soupape avec l'intérieur du cylindre. Les gaz comprimés pénètrent dans le tube, arrivent au contact de la partie chauffée et s'y allument. La capacité du tube peut être réglée au moyen d'un bouchcm B dont une vis permet de fixer la position dans un appendice horizontal, de manière que les gaz brûlés n'empêchent pas le mélange explosif d'arriver dans la partie incandescente du tube.

Ce mode d'allumage a obtenu un vif succès : il diminue le nombre de ratés ; on donne ce nom à l'absence d'explosion, défaut qui peut abaisser le rendement de§ moteurs d'une façon assez sensible.

MOTEURS THERMIQUES. 65

Pour les moteurs dont la force est comprise entre 5 et 50 chevaux, on emploie deux cylindres accouplés de façon que leurs phases soient alternatives ; les pistons marchent parallèlement de façon que l'aspiration commence dans Fun des cylindres au moment où l'explosion a lieu dans Tautre. On obtient ainsi un coup utile par tour (voir page 64).

Enfin la Compagnie française exposait un moteur de 100 chevaux à quatre cylindres horizontaux placés deux à deux en opposition, de façon à agir sur une même manivelle. Les deux manivelles "étant disposées à 180^ Tune de l'autre, il en résulte que les quatre cylindres sont chacun dans une phase différente et qu'il y a toujours un coup utile pour chaque demi-révolution de Tarbre (1).

Les moteurs horizontaux exigent un espace dont on ne dispose pas toujours dans la petite industrie. Aussi les ingénieurs de la maison Otto ont-ils été conduits à créer

(1) Nous trouvons dans une note publiée tout récemment par M. Von ŒcheUiaueser, dii^ecteur général de la Deutsche continental Gazgesellschaft , que l'usine centrale électrique de Dessau , établie en 1886 et dont les dynamos étaient mises en mouvement par quatre moteurs à gOB de 60, 60, 30 et 8 chevaux, vient de i^emplacer ces trois derniera par un moteur Otto à deux cylindres de 120 chevaux. Celle-ci , avec sa dynamo Fiitsche et Pischon tixée directement sur Taxe, n'occupe qu'un espace de 5 mètres de longueur sur 4 de largeur. Dans les essais faits pour la réception do ce remarquable moteur, la consommation par heui-o et par cheval eflfectif a été de 690 litiges de gaz à \Î9 C et à 760 millimètres de pression. Le gaz avait un pouvoir calorifique de 4000 calories.

Les renseignements suivants, fournis par M. Von Œchelhaueser sur Tusine de Dessau , montrent les progrès accomplis parles moteurs à gaz depuis quelques années.

La consommation de gtiz par cheval effectif et par heure était de 920 litiges en 1888; elle n'a plus été que de 750 en 1890. La dépense d*eau s'est abaissée de 02,6 à 23,7 litres. La dé]x?nsc d'huile est descendue do 19,9 à 9,8 granmics.

pour les besoins de celle-ci deux classes de moteui's verticaux : dans l'une, la puissance varie de 1 à 6 chevaux; dans l'autre , qui porte le nom particulier de moteurs à gaz do7ues(iques , la puissance est beaucoup moindre : Va et V4 de cheval.

Les moteurs verticaux (flg. 17 et 18) présentent à peu près les mêmes dispositions générales que les moteurs horizontaux. L arbre coudé, mû par le piston, commande encore un autre arbre auxiliaire horizontal a tournant deux fois moins vite et terminé par un plateau-manivelle qui actionne le tiroir, placé ici sur le côté du cylindre, et dont la circonférence constitue la came U chargée d'ouvrir la soupape d'émission E placée à l'opposé du tiroir.

Le régulateur présente une disposition particulière : il est du type pendulaire si répandu aujourd'hui pour les moteurs à gaz. La tige du tiroir t, en descendant, déplace horizontalement, au moyen d'une bielle &, un bloc k glissant sur une tige l et traversé par un petit arbre i perpendiculaire au sens du mouvement. Cet arbre porte d'un côté un levier coudé r dont la branche horizontale s est munie d'un contrepoids it, de l'autre, un second levier x qui, dans la position horizontale, vient buter contre l'extrémité de la soupape s ouvrant le conduit d'arrivée du gaz.

Lorsque le mouvement s'accélère trop, le contrepoids, restant en arrière à cause de son inertie, fait décrire à l'arbre un angle suffisant pour que le levier horizontal, prenant une position oblique , manque la tige de la soupape. Un levier R permet d'ouvrir cette soupape à la main pour la mise en marche.

Le 7no(eur domestique (flg. 12 et 13) est considérablement simplifié : larbre auxiliaire a est conservé et porte

MOTEURS THERMIQUES. 67

encore la came destinée à ouvrir, en descendant, la soupape démission E. Mais celle-ci est placée à la partie supérieure du conduit qui va du fond du cylindre au tube d'ignition h et dans lequel s'ouvre également la soupape d'aspiration / du mélange. L'air arrive à cette soupape par le socle de l'appareil. Quant au gaz, il doit traverser d'abord une petite cuvette fermée Mounr dometiique. par unc sccoude soupapo S, qui ne s'ouvre plus, dès que la machine s'accélère, et règle ainsi le travail moteur. Pour cela , cette soupape porte une tige terminée par un crochet f, La tige de la soupape d'émission porte d'autre part, à l'extrémité d'un bras latéral rf, un levier coudé dont l'une des branches, munie d'un contrepoids t\ est tirée vers le haut par un ressort^ qui équilibre l'action de celui-ci, tandis que l'autre branche, verticale, se termine par un crochet e. Tant que la vitesse est normale, celui-ci saisit, en remontant sous l'action du ressort de rappel de la soupape d'émission , le crochet de la soupape régulatrice et la maintient soulevée , lorsque la soupape d'émission se ferme. Si, au contraire, la vitesse augmente, l'inertie du contrepoids incline le levier dont le crochet manque celui de la soupape, et l'introduction du gaz est arrêtée. C'est donc, comme dans tous les moteurs Otto, par suppression complète de la puissance motrice, pendant un temps plus ou moins long, que se fait la régularisation.

Le refroidissement du cylindre, également commun à

tous ces moteurs, s'obtient au moyen d'une circulation

d'eau froide dans une enveloppe qui entoure le cylindre.

Dans le moteur domestique, le tube d'ignition reste

constamment en communication avec le cylindre, mais le

mélange gazeux ne vient en contact avec la partie incandescente et ne s'allume qu'au moment où la compression est complète. Ce résultat s'obtient facilement en réglant, comme nous l'avons dit, la capacité intérieure de ce tube. Dans certains moteurs domestiques, le tube d^alluma^ a reçu une disposition spéciale pour le préserver autant que possible de l'oxydation. Ce résultat est obtenu en l'enveloppant d'une flamme réductrice produite par une sorte de bec Bunsen -circulaire (fig. 16). La flamme alimentée par une quantité d'air restreinte reçoit un supplément par des ouvertures pratiquées dans l'enveloppe du tube.

Le moteur domestique offre l'avantage de pouvoir facilement tourner dans les deux sens (fig. 12). En effet, au moment où le piston termine la course d'échappement, tous les organes de la distribution sont placés symétriqùemetit par rapport au plan médian du cylindre, sauf la came h qui abaisse la soupape d'échappement et qui a traversé ce plan. Il suffirait donc, pour changer la marche, de placer cette came dans une position symétrique hl par rapport à ce plan. Il est plus commode, lorsque cela est nécessaire, de fixer sur le manchon deux cames symétriques (fig. 14) et de rendre mobile le galet £p qui termine la tige de commande de la soupape , de façon à pouvoir à volonté le mettre en relation avec l'une ou l'autre came^ Le renversement de la marche devient ainsi extrêmement facile. .

Pour mettre en train , diverses dispositions ont été adoptées qui permettent de supprimer momentanément la compression. L'arbre de distribution peut porter un manchon à deux cames dont l'une, large, ouvre la soupape d échappement pei:dant la marche normale ; l'autre, plus

MOTEURS THERMIQUES. C9

courte et symétriquement placée, l'ouvre pendant la cornpression. Le galet d'attaque de la soupape peut être déplacé de façon à venir, à volonté, en contact avec les deux cames ou avec la première seulement (fig. 19).

De 1878 à 1889, la Compagnie française avait vendu en France 2869 moteurs horizontaux à un cylindre pour 6800 chevaux, 83 à 2 cylindres pour 1318 chevaux et 53 verticaux pour 105 chevaux. Elle en exposait 27, repréfientant 360 chevaux et variant de \'q de cheval à 100 chevaux.

Actuellement 34.000 moteurs Otto, représentant une puissance de 125.000 chevaux , ont été construits dans le inonde entier. La maison Fctu et Deflzc, de Liège, qui en a le monopole pour la Belgique, la Hollande et le Portugal, en a fourni 1100.

Le prix de ces moteurs varie, pour les moteurs à un cylindre horizontal , de 1375 à 6000 francs pour des puissances comprises entre \'i et 12 chevaux ; à 2 cylindres, le prix varie de 3750 à 20.500 francs pour des puissances passant de 4 à 60 chevaux. Pour les moteurs verticaux, le prix passe de 1060 francs pour ^^g cheval à 4125 pour 8 chevaux et pour les moteurs domestiques de Vs et ^/4 cheval , le prix est de 750 et 950 francs.

De nombreux essais, parmi lesquels nous citerons ceux de MM. AUard, Le Blanc, Joubert, Potier et Tresca, à l'Exposition d'électricité de 1881 ; de Brauer et Sclioetler, à Altona en 1881; de MM. Kennedy, Hopkinson et Beauchamp Tower à Londres en 1888, ont démontré que la consommation du moteur reste généralement inférieure à 900 litres par cheval et par heure. Les derniers, exécutés sur un moteur de 15 chevaux nominaux, construit par la maison Crossley, ont permis de comparer

ce dernier à deux autres , les moteurs Atkinson et Griffln. Parmi les nombreux résultats obtenus et réunis en tableaux par les habiles expérimentateurs, nous citerons les suivants qui mettent le mieux en lumière la valeur des moteurs (1).

SPPXIFICATION.

I^OTEXJRQ

OlTO-CrOSSLEY

pleine

charge.

demi charge.

Atkinson.

Oriffix.

pleine

charge.

demi

charge.

pleine charge

demi charge.

Pouvoir calorifique de l'explosion

Chaleur transformée en travail .

Id. absorbée par r«nveloppe

Id. emportée par les gaz, etc.

Gaz brûlé, y compris Tallumage»

pr chev* indiqué et p' h»"®, litres

Nombre de tours

Travail à vide chevaux

Puissance indiquée . . id.

Id. utile .... id.

Rendement organique

Pression initiale par cq. . kga.

Pouvoir calorifique du gaz employé, par mètre cube ....

alories

5632 calories

Moteur Shnplex, — Le moteur Simplex, invente en 1884 par MM. Delamare-Debouteville et Léon Malandîn de Rouen, occupait également à l'Expositon une place très honorable par Timportance des machines qu'avaient exposées M. Powel, constructeur à Rouen, et la Compagnie des fonderies et forges de l'Horme, près Saint- Chamond (Loire).

Cette dernière avait envoyé deux moteurs de 8 et 25 chevaux, tandis que le premier, outre des moteurs de moindre puissance, avait installé sur la berge de la

(1) Journal ofthe Society ofArts, London, n^ du 15 février 1889.

MOTEURS THERMIQUES. 71

Seine, un énorme moteur à cylindre unique de 100 chevaux de force marchant au moyen du gaz Dowson ou du gaz Lencauchez.

Les inventeurs revendiquent comme principal avantage de leur moteur la simplicité des organes. Le tiroir surtout a pu être simplifié par l'adoption, pour Tinflammation, d'une étincelle électrique puissante et continue jaillissant dans le tiroir lui-même. L'allumage électrique permet, du reste, d'augmenter sans inconvénient la compression préalable, ce qui est favorable au rendement du moteur.

L'appareil oflfre, comme les moteurs Otto horizontaux, l'aspect général des machines à vapeur du type Corliss (pi. 5, flg. 1 à 6). Le cylindre unique est boulonné en porte-à-faux à l'extrémité d'un solide bâti en fonte portant les glissières et les paliers de l'arbre moteur. Celui-ci reçoit à une extrémité le volant et la poulie motrice. Par l'autre il attaque, comme dans les moteurs Otto, un arbre longitudinal A tournant à une vitesse moitié moindre et chargé de la commande des organes distributeurs. Cet arbre porte : F en un point de sa longueur, une came c qui agit à l'extrémité d'un levier L ouvrant la soupape d'émission, ramenée ensuite sur son siège par un ressort r ; 2" à l'extrémité, une manivelle à glissière o qui donne un mouvement longitudinal au tiroir S. Celui-ci consiste en une simple plaque de fonte glissant entre le fond du cylindre et une contre-plaque B, et percée de deux lumières, l'une D droite et l'autre V oblique, mais se redressant perpendiculairement aux faces du tiroir. La première sert à l'admission du mélange gazeux, la seconde à l'inflammation.

La manivelle du tiroir est calée de façon que, pendant la première course avant du piston correspondant à

radmisçion, elle décrive 45'' do part et d'autre de la verticale, laissant le tiroir presque immobile et permettant l'introduction de Tair et du gaz qui arrivent, le premier par la conduite F, le second par la conduite H.

Pendant ce temps la soupape G à ressort, placée verticalement, est maintenue ouverte pour le passage du gaz. Des que le piston commence sa course de retour, cette soupape se referme, la lumière du tiroir s'éloigne de celle du cylindre et le gaz se comprime.

Dès que le piston est arrivé au bout do sa course arrière, la seconde lumière vient établir une communication entre l'intérieur du cylindre et une cavité de la contreplaque où jaillit continuellement entre deux pointes de* platine C, une série d'étincelles électriques de 1 V2 millimètre produites par une bobine de Ruhmkorff actionnée par une pile au bichromate qui a reçu une disposition spéciale.

L'inflammation se produit, le piston accomplit sa course utile et un peu avant qu'il en atteigne l'extrémité, la soupape d'évacuation placée au fond du cylindre se lève. Pendant la course de retour, le tiroir est ramené à sa position primitive.

La régularisation peut être obtenue par deux moyens diflérents produisant, comme dans le moteur Otto, la suppression complète de l'arrivée du gaz quand la vitesse dépasse une limite fixée.

Pour les moteurs fixes , le régulateur adopté par les inventeurs est du type pendulaire (fig. 2et5). Un bras fixe b supporte une fourche dans laquelle tourne l'axe d'un pendule à deux branches, analogue à celui d'un métronome, oscillant librement et dont la durée d'oscillation peut être réglée à volonté en agissant sur la position du contrepoids supérieur, le plus faible des deux. La branche inférieure

MOTEURS THERMIQUES. 73

porte une encoche dans laquelle peut venir s'engager l'extrémité en forme de couteau d'un petit levier l dont l'axe est porté par la tige du tiroir. Les deux bras de ce levier ont des poids inégaux, de sorte qu'il a une tendance à s'incliner, augmentée par l'effet d'un ressort spiral monté sur l'axe. C est le bras le plus lourd de ce levier qui, dans la course de retour du tiroir, peut ouvrir la soupape d'admission. Mais pour cela, il faut que ce levier soit maintenu horizontal par le pendule dont l'encoche retient son couteau. Si la vitesse du tiroir est trop grande, le pendule dont Toscillation a une durée invariable , ne peut le suivre, le levier se dégage, bascule et manque la tige de la soupape, de sorte qu'il n'y a pas de gaz admis au cylindre (flg. 5).

Pour les machines mobiles, ce régulateur est remplacé par un autre non moins ingénieux (fig. 3). Sur la tige du tiroir est fixé un corps de pompe dans lequel pénètre un piston fixe N attaché à la contreplaque B du cylindre ; l'air peut entrer ou sortir par un petit orifice percé normalement à l'axe et réglé au moyen d'une vis micrométrique A. Perpendiculairement à ce cylindre vient s'embrancher un second cylindre J dans lequel se meut un piston plein, maintenu par un ressort et dont la tige porte le butoir destiné à ouvrir la soupape d'introduction du gaz. Lorsque la marche de la machine s'accélère, la pression augmente dans les deux cylindres, le piston du second se déplace en comprimant le ressort et le butoir manque la tige de la soupape. Ce régulateur fonctionne évidemment dans toutes les positions..

Cet ensemble remarquable de dispositions est complété par les systèmes employés pour faciliter la mise en marche du moteur. Lorsque la force de celui-ci dépasse 10 chevaux.

la mise en marche au moyen du volant devient extrêmement pénible à cause de la difficulté de comprimer le gaz, qui vient s'ajouter aux résistances passives. Pour la faciliter, la cavité de l'allumeur est reliée à la conduite de gaz par un tuyau partant du robinet à trois voies s (fig. 2), qui permet l'arrivée d'une petite quantité d'air. Le moteur ayant été arrêté au point où l'inflammation se produit, on interrompt le courant, on ouvre le robinet et l'on tourne lentement au volant ; le cylindre se remplit d'air et de gaz. Quand il est aux deux tiers plein, on ferme le robinet à trois voies et l'on ouvre celui qui sert pendant la marche du moteur. On tourne le volant en sens contraire pour donner une légère compression , on rétablit le courant , l'inflammation a lieu et l'impulsion est suffisante pour assurer la marche.

Pour les gros moteurs, il est même inutile décomprimer; on se contente d'arrêter le piston à moitié course environ et de remplir l'arrière du cylindre de mélange explosif par le robinet à trois voies, en permettant aux gaz inertes de s'échapper par un purgeur placé au dessus du cylindre. Au bout d'une minute, on referme ce dernier; on ouvre le robinet et l'on fait jaillir l'étincelle ; le moteur part et la rotation continue. Nous avons pu contrôler à l'Exposition l'efficacité de ce procédé.

M. Witz donne, dans son traité théorique et pratique, les résultats d'essais qu'il a fait subir à un moteur Simplex pouvant développer un travail effectif de 9 chevaux environ à la vitesse de 160 tours par minute. Ces résultats sont contenus dans le tableau suivant que nous extrayons du traité de M. Witz.

MOTEURS THERMIQUES.

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Les principales remarques que l'on peut faire, portent d'abord sur la grande dépense que le moteur exige pour marcher à vide, 2087 litres de gaz et 77 d'eau par heure. Ces chiffres montrent l'énorme influence des parois, l'eau s'étant échauffée de 47°. Le rendement inférieur de l'essai n** 2 provient de ce que la proportion de gaz était insuffisante; la pression explosive ne dépassait pas 14 ktl. par cq., pour une compression de 4''36, tandis que dans les essais n°® 3 et 4, elle a atteint 22''2 sans que la compression fût plus forte.

Avec le gaz Dowson, il a fallu comprimer à 6*^8. Ces résultats sont très satisfaisants. Il est à noter qu'il n'y a pas de dépense portée pour l'allumage. Mais celle-ci est très faible et ne peut augmenter sensiblement la dépense totale.

M. Witz fait observer que 20 % des calories disponibles ont été transformées en travail et que la circulation d'eau n'a emporté que 40 % de la chaleur totale.

Dans une communication faite à la Société des Ingénieurs civils de Londres, M. Delamare cite un moteur de 50 chevaux fonctionnant sous une charge de 35 à 40 chevaux effectifs, qui a consommé en marche ordinaire 0»^58 à Ô'^66 d'anthracite anglais par cheval et par heure, et un moteur de 16 chevaux produisant 12 chevaux eflfectiffe , qui a consomme 550 litres de gaz de houille par cheval et par heure.

La Compagnie des forges et chantiers de l'Horme a fkit fonctionner un moteur Simplex de 60 chevaux au moyen du gaz Lcncauchez et la consommation n'a pas dépassé 730 gr. d'anthracite par cheval et par heure.

La disposition que nous venons de décrire, a été quelque peu modifiée dans le grand moteur de 100 chevaux. L'arbre porte à chaque extrémité un volant ; il est coudé

MOTEURS THERMIQUES. 77

et la bielle s'articule entre deux plateaux-manivelles ; le mouvement est communiqué à l'arbre de la distribution par un axe intermédiaire parallèle à l'arbre principal.

Le tiroir possède deux orifices d'admission communiquant avec la lumière unique du cylindre. Cette disposition, imitée des machines à vapeur, permet de réduire la course du tiroir. La chambre de l'allumeur communique par un canal avec une rainure horizontale pratiquée à la surface de la glace du tiroir et débouchant dans l'atmosphère. De cette façon, au moment où cette chambre est mise en relation avec la lumière du cvlindre renfermant du gaz comprimé, celui-ci balaie les gaz brûlés qui remplissent la chambre et assure ainsi l'inflammation.

L'appareil qui a reçu la modification la plus importante, est celui qui commande la soupape d'échappement. Dans un moteur de dimensions aussi considérables, la levée de cette soupape devient difficile à cause de la pression qui règne encore dans le cylindre à la fin de la détente. La manœuvre de cette soupape a été facilitée par l'emploi d'un levier à bras variable, dit mâchoire de a^ocodile , qui permet de la soulever avec des vitesses croissantes à mesure que la pression baisse. Cet appareil consiste en un levier du deuxième genre, dont l'une des branches est courbée, de façon à permettre au point d'appui de s'éloigner de la soupape à mesure que celle-ci se soulève et que la pression diminue (fig. 6). La soupape est rappelée sur son siège par un double ressort à lame , dont on peut régler la tension et, afin d'assurer l'étanchéité, le siège est refroidi par une circulation d'eau.

L'huile destinée au graissage du cylindre tombe goutte à goutte dans la chambre où se fait le mélange de gaz et d'air ; elle est emportée par ce mélange dans le cylindre qui est relativement froid au moment de l'admission.

Ce remarquable moteur occupe 6'"50 de long sur B'^SO de large et a une hauteur de 2'"65 au dessus du sol (volant compris).

Le cylindre à 0™575 de diamètre intérieur et le piston a une course de 0^950.

D'après les renseignements qui m'ont été fournis par M. Delamare, ce moteur a dépensé, dans un essai de vingtquatre heures, 516 grammes d'anthracite et 96 grammes de coke par cheval utile mesuré au frein et par heure.

Le prix des moteurs Simplex varie de 2300 francs pour un cheval, à 20.000 francs pour 50 chevaux.

A partir de 12 chevaux, ces moteurs peuvent avoir deux cylindres.

Moteur Koerting-Lieckfeld. — Contrairement aux deux précédents, le moteur Koerting-Lieckfeld conserve toujours le type vertical, quelle que soit sa puissance qui varie de 1 à 8 chevaux. Les flg. 7 et 8 représentent le modèle à la fois simple et robuste construit par MM. Boulet et C^*, successeurs de la célèbre maison Hermann-Lachapelle. Le tiroir a été complètement supprimé et toute la distribution se fait par des soupapes disposées d'une façon ingénieuse.

L'admission est commandée par deux soupapes ou clapets (fig. 8 et 9). L'une A, dite soupape de mélange, se soulève par l'effet de l'aspiration produite par le piston ; l'air, venant du socle de la machine par l'ouverture B, passe autour du disque, tandis que le gaz arrivant par la conduite D traverse de petits canaux pratiqués dans le disque lui-même. Le mélange passe ensuite dans une seconde chambre où se trouve un clapet de retenue C destiné à protéger le premier contre les chocs et la température résultant de l'explosion.

MOTEURS THERMIQUES. 79

L'inflammation est produite par un allumeur djun type tout particulier (fig. 10 et 11). Le mélange étant comprimé par le piston dans le cylindre, la pression s'élève également dans la boîte à soupajîes S dont le couvercle forme douille pour deux cylindres: l'un K, constituant la soupape d'allumage, est percé sur toute sa longueur d'un trou conique T dans lequel viennent déboucher d'autres passages creusés normalement à Taxe ; l'autre. M, est plein. Pendant la compression, ils occupent la position représentée par la fig. 10. Le mélange pénétrant dans la cavité conique par l'extrémité inférieure, traverse les ouvertures pratiquées dans la douille et vient s'allumer à une flamme extérieure, sans que l'inflammation puisse se propager en arrière; mais au moment où la compression s'achève, le cylindre M est abaissé brusquement par une came c (flg. 8) , agissant sur un levier/ qui peut être. rappelé par un ressorte. Le cylindre M vient ainsi boucher l'orifice de T , en même temps que les ouvertures o , et fait descendre la soupape de façon que les passages D s'ouvrent dans la boîte S. La flamme est alors refoulée dans celle-ci et allume le mélange comprimé dans le cylindre.

L'échappement est produit par l'ouverture d'une soupape E (fig. 8) qui se soulève , lorsque le piston est près d'atteindre la limite supérieure de sa course, et reste ensuite ouverte pendant la course de retour.

C'est par l'échappement que se fait la régularisation du mouvement de cette ingénieuse machine, et c'est là un de ses traits les plus caractéristiques ; lorsque la vitesse du moteur dépasse une limite fixée , la soupape d'échappement reste ouverte et celle de retenue fermée pendant la course d'aspiration du piston. Il en résulte que celui-ci n'appelle que les produits de la combustion du tour pré-

cèdent et que la puissance motrice est momentanément supprimée.

Pour obtenir ce résultat, un arbre auxiliaire F portant les cames qui actionnent les diverses soupapes, reçoit son mouvement de l'arbre principal G par Tintermédiaire de deux roues dentées dont les diamètres sont dans le rapport du simple au double. Dans la roue montée sur F se trouve un régulateur disposé comme ceux de la plupart des machines à vapeur à grande vitesse (type Hartnell et Outhrie), (flg. 12 et 13). La masse m que la force centrifuge écarte de plus en plus de l'axe à mesure que le nombre de tours augmente, vient, lorsque ce nombre dépasse la limite assignée , frapper un galet g porté à l'extrémité d'un levier coudé L et fait tourner celui-ci d'un certain angle autour de son axe. L'autre branche du levier fait alors enclencher un butoir h avec l'une des branches du levier qui commande la levée de la soupape d'échappement et empêche celle-ci d'obéir à l'action du ressort de rappel r (fig. 7 et 8).

La tige de la soupape d'échappement est, d'autre part, rattachée à l'extrémité d'un balancier n (flg. 8), dont l'autre extrémité appuie, lorsque cette soupape est levée, sur un étrier à ressort terminant la tige du clapet de retenue et maintient par conséquent celui-ci sur son siège.

On peut faire varier à volonté la vitesse de régime en tendant plus ou moins le ressort de rappel de la masse du régulateur.

Le graissage du piston s'effectue au moyen d'un graisseur automatique i (fig. 8) qui laisse couler de l'huile goutte à goutte sur le piston pendant la marche.

Le refroidissement du cylindre est assuré par une circulation d'eau dans l'enveloppe.

MOTEURS THERMIQUES. 81

D'après les renseignements fournis par les constructeurs, ce moteur consomme de 800 à 1000 litres de gaz par cheval et par heure et n'exige que peu d'huile. Il est à noter, en sa faveur, que toutes tes soupapes sont facilement accessibles. Le prix varie de 1200 à 5200 francs pour des puissances de '/î cheval à 8 chevaux.

Moteur Lenoir. — M. Lenoir, le créateur du premier moteur à gaz qui ait forcé l'attenlion des ingénieurs et des industriels, et dont l'apparition à l'Exposition de 1862 avait été si remarquée, rentrait en lice à celle de 1889 avec un nouveau moteur ; abandonnant son premier type qui était à double effet et sans compression, M. Lenoir a adopté le cycle à quatre temps préconisé par Beau de Rochas et réalise avec tant de bonheur par Otto,

Nouveau moteur Lcnoii-.

Le nouveau moteur Lenoir est horizontal et présente,

comme pre.squc tous les autres, un cylindre on porte-à-faux

sur le bâti. Lorsque la puissance doit dépasser 8 chevaux, les constructeurs, MM. Rouart frères, employeiit deux cylindres conjugués ; quand elle est inférieure à 2 chevaux, le refroidissement peut être obtenu au moyen de larges ailettes venues de fonte avec le cylindre. Au delà, il faut une circulation d'eau.

M. Lenoir a, comme Koerting et Lieckfeld, voulu éviter le tiroir auquel on reproche , peut-être à tort , de donner lieu à des fuites et qui , dans certains moteurs, demande beaucoup d'entretien. Il emploie donc uniquement les soupapes pour la distribution et il y était du reste presque obligé par les hautes pressions qu'il admet dans ses appareils.

Le moteur Lenoir (flg. 14) se distingue des autres par l'addition à l'extrémité du cylindre d'une chambre C appelée réchauffem^ et réunie au cylindre par un joint d'amiante non conducteur de la chaleur. C'est dans cette chambre simplement refroidie par des ailettes extérieures que le gaz se comprime, en reprenant en outre une partie de la chaleur développée par l'explosion précédente et absorbée par les parois métalliques. On obtient ainsi, comme l'a constaté M. Tresca, des pressions élevées (12 à 13 atmosphères) sans devoir employer des mélanges riches en gaz.

Le mélange gazeux est formé dans un diffuseur particulier qui s'ouvre en D entre le réchauffeur et te cylindre, par conséquent dans un endroit où les distributeurs ont moins à souffrir de la chaleur. Ce diffuseur consiste en une boîte B dans laquelle l'air pénètre par une large conduite E , tandis que le gaz n'arrive que par une série de canaux étroits superposés aa.

Le fond de cette boîte est percé d'une ouverture fermée

MOTEURS THERMIQUES. 83

par un clapet à ressort S qui s'ouvre pendant la course d'aspiration et laisse pénétrer le mélange dans le cylindre, en passant d'abord dans une petite chambre où se trouve Tallumeur électrique A. Celui-ci est donc placé hors du cylindre et dans de bonnes conditions de conservation et de fonctionnement, puisque les huiles de graissage ne peuvent l'atteindre et établir des dérivations. C'est une came placée sur un arbre auxiliaire parallèle à l'arbre principal et tournant deux fois moins vite que lui , qui ferme au moment voulu le circuit inducteur d'une bobine Ruhmkorff. Cet arbre auxiliaire commando par une autre came la soupape d'émission dont le siège se trouve sur le fond du réchauffeur en L.

Avant d'arriver au diffuseur , le gaz doit passer par une soupape qui est ouverte, au moment de l'admission, par une manivelle horizontale portée à l'extrémité d'un axe vertical recevant un mouvement d'oscillation d'une troisième came fixée sur l'arbre auxiliaire. Lorsque la vitesse s'accélère trop,* un régulateur à boules abaisse la manivelle qui ne peut plus agir sur la tige de la soupape (âg. 15).

M. Alfred Tresca a soumis, en 1685, le moteur Lenoir, à une série d'essais dont on trouve le compte-rendu dans les publications de la Société (Verucouragemewt pour t industrie nationale (1886). La consommation de gaz d'éclairage a été de 712, 709 et 677 litres par cheval et par heure dans trois essais de deux heures chacun pendant lesquels la puissance motrice effective a été respectivement de 144,44, 149,57 et 144,74 kilogrammètres , par seconde. Le rapport du travail utile au travail indiqué a été en moyenne de 0,748 ; mais M. Tresca fait observer avec raison que ce chiffre doit être inférieur au rendement organique réel, parce que le régulateur supprime tout travail moteur pendant un certain nombre de tours.

Le moteur Lenoir a été soumis à de nouveaux essais par M. Hirsch, qui en a rendu compte le 11 juillet 1890 à la Société d'encouragement pour l'industrie nationale. La puissance effective étant de 16''*'13, la consommation de gaz par cheval et par heure a été de 601,2 litres. Le pouvoir calorifique étant estimé à 5300 calories, M. Hirsch établit que le rendement thermique de ce moteur est de

" C'est, dit-il, au moins le double du rendement thermique des machines à vapeur les plus parfaites, n

Moteur Chai-on.

Moteur r Incomparable. — Ce moteur (fig. 16), créé en 888 par M. Louis Charon de Solrc-lc-Châtcau , est hori-

MOTEURS THERMIQUES. 85

zontal , à cylindre en porte-à-faux. Ce qui le caractérise bien nettement, c'est la manière dont la régularisation est obtenue. Au lieu de supprimer complètement ladmission , quand la vitesse dépasse une certaine limite , M. Charon fait varier le volume de mélange gazeux suivant le travail que le moteur développe, de façon à maintenir la vitesse constante. Ce procédé est évidemment préférable au premier au point de vue de la régularité; mais il a un autre avantage : c'est de diminuer la pression et la température finales autant que possible et par conséquent de réduire la quantité de chaleur conservée par le gaz qui quitte l'appareil.

Voici comment M. Charon a réalisé cette idée souvent préconisée, mais rarement appliquée. Le gaz d'éclairage traverse un premier appareil d'admission qui lui livre passage pendant la course d'aspiration ; il se rend ensuite à une soupape dont il traverse le siège par des canaux qui y sont creusés. Cette soupape ferme l'orifice d'un long serpentin par lequel l'air pur est aspiré et se mélange au gaz pour se rendre dans le cylindre. Elle peut rester ouverte pendant une fraction plus ou moins grande de la couree de compression et laisser pénétrer une partie du mélange admis au cylindre dans le serpentin S, dont la longueur est du reste suffisante pour que ce mélange ne puisse se diffuser dans l'atmosphère. Cette partie est ainsi remisée pour être admise à l'aspiration suivante.

Le temps pendant lequel la soupape est ouverte, est réglé par le régulateur qui modifie ainsi directement le degré de compression. C'est le seul défaut qu on puisse reprocher à la disposition imaginée par M. Charon.

Comme la plupart des moteurs à quatre temps, le moteur Charon possède un arbre auxiliaire A parallèle à

86 EXPOSITION UNIYBRSELLE DE 1889.

l'axe du cylindre ; cet arbre porte un manchon M qui peut se déplacer longitudinalement sous Faction du régulateur et qui est muni de deux bossages comprenant chacun plusieurs cames de longueurs différentes : l'un N agit sur un levier qui déplace un tiroir t glissant sur une table percée de lumières et disposée dans une cuvette C placée sur le trajet du gaz d'éclairage ; il règle donc la quantité de gaz d'éclairage admise pendant l'aspiration. L'autre P communique un mouvement oscillatoire à un arbre horizontal B passant sous le cylindre perpendiculairement à l'axe de celui-ci et commandant l'ouverture do la soupape d'admission placée dans une chapelle au fond du cylindre. Cette dernière soupape S démasque l'ouverture du serpentin par lequel arrivent l'air pur et le mélange gazeux non utilisé pendant le tour précédent , puis reste ouverte pendant un temps plus ou moins long, suivant la came qui commande à ce moment l'arbre horizontal dont elle dépend. Celui-ci est ramené en arrière par une troisième came d calée également sur l'arbre auxiliaire ; c'est dans ce mouvement de retour qu'il ouvre la soupape d'émission placée ici sur le côté du cylindre.

La variation de la compression du mélange rendait peut-être nécessaire l'allumage électrique et c'est en effet celui-ci qu'a adopté M. Charon. Une étincelle provenant d'une bobine dans laquelle le courant inducteur est lancé à la fin de la compression, jaillit dans le fond du cylindre.

Le moteur Charon est muni d'un graisseur très simple et ingénieux (flg. 17) ; dans un réservoir d'huile fixé sur le cylindre vient plonger une petite tige portée par un arbre qui reçoit son mouvement de l'arbre auxiliaire du moteur au moyen de poulies et d'une courroie. Cette tige emporte à chaque tour une goutte d'huile et vient toucher

MOTEURS THERMIQUES. 87

une autre tige qui reçoit cette goutte ; celle-ci glisse alors dans un tube central communiquant avec Tintérieur du cylindre.

La puissance du moteur Charon varie de 2 à 8 chevaux et son prix de 3000 à 6000 francs. Les 13 et 14 avril 1889, M. Witz a soumis à des essais de consommation et de vitesse, un moteur de 4 chevaux dont le piston avait 180 millimètres de diamètre et 360 millimètres de course. Le gaz employé avait un pouvoir calorifique de 5880 calories. La machine marchant à vide a consommé 1300 litres par heure. Chargée et tournant à 166 tours par minute, elle a développé un travail utile variant de 4,17 à 4,40 chevaux, en consommant de 510 à 543 litres de- gaz par cheval et par heure. Le travail n'étant plus que de 3,49 chevaux , la consommation s'est élevée à 563 litres.

La température des gaz à l'échappement était de 245*^ et M. Witz évalue à 19 7o la chaleur cédée à l'eau de circulation. Les diagrammes relevés à l'indicateur montrent que la compression a varié de 3''3 à 4*^4 par centimètre carré et la pression explosive de 8'' à 9'^4 ; la détente peut devenir à peu près complète.

Quant à la régularité, elle a été très satisfaisante, le nombre de tours par minute restant à peu près invariable. Moteur Durayid. — Le moteur Durand (flg. 18 et 19) a été construit en vue d'utiliser indifféremment le gaz d'éclairage et les vapeurs d'hydrocarbures très volatils. La nécessité de satisfaire aux exigences un peu différentes de ces deux combustibles, a entraîné dans la composition du moteur une complication plutôt apparente que réelle. En porte-à-faux sur un socle presque cubique, le cylindre reçoit un piston en forme de fourreau P, auquel s'articule directement la bielle de l'arbre moteur qui porte d'un côté

EXPOSITION UMVERSEI.I.E DE I

Motciii' Duniinl, le volant et une roue dentée, do l'autre trois poulies de diamètre inéf^al dont l'une sort à la transmission, la seconde actionne par courroie un régulateur à boules et la troisième une bobine niaf?néto-éloctriquo Siemens.

La roue dentée commande l'arbre auxiliaire F de vitesse moitié moindre dont dépend la distribution.

La soupape d'admission du gaz est placée dans un petit cylindre horizontal, fixé sur le côté du cylindre moteur,

MOTEURS THERMIQUES. 89

parallèlement à celui-ci, et en communication d'une part avec la canalisation du gaz G, de l'autre avec un cylindre vertical V par lequel Tair est admis en proportion réglée. Cette soupape est ouverte par une tige t recourbée parallèlement au cylindre horizontal et articulée à l'extrémité d'un levier qui reçoit un mouvement d'oscillation d'une tringle à ressort u commandée par une came fixée sur l'arbre auxiliaire du moteur. La tige recourbée dont l'extrémité est découpée en gradins, repose sur un support à galet rattaché par un levier au manchon du régulateur, de sorte que l'ascension ou la descente de celui-ci détermine une admission de gaz plus ou moins longue suivant les besoins. Le moteur Durand est donc à admission variable , le régulateur agissant sur la composition du mélange dans lequel il diminue la proportion de gaz explosif à mesure que la vitesse augmente.

Cette disposition rendait nécessaire l'allumage électrique pour le cas où le mélange s'appauvrît en gaz combustible et c'est effectivement ce système que M. Durand a adopté, en y appliquant une disposition particulière qui a bien son mérite.

Nous avons dit que la machine fait tourner une bobine Siemens S. Le courant produit par celle-ci passe dans une tige métallique T qui traverse un isolateur fixé dans la paroi supérieure de la partie arrière du cylindre où le mélange gazeux est comprimé par le piston. Cette tige est maintenue par un ressort en contact avec une roue dentée en cuivre B placée également dans le fond du cylindre. L'axe de cette roue traverse la paroi de celui-ci et reçoit, au moment où la compression est achevée, une rotation d'un quart de tour par l'intermédiaire d'un cliquet mû par l'arbre auxiliaire. Cet axe étant également

relié à la bobine , il se produit une brusque interruption du courant et des étincelles jaillissent dans le mélange • comprimé. Le frottement continu des deux pièces entre lesquelles ces étincelles se produisent, en maintient les surfaces toujours fraîches et ajoute même, paraît-il, à l'intensité de ces étincelles par rarrachement de parcelles métalliques très ténues.

D'autre part, la source d'électricité qui absorbe, du reste, une partie insignifiante de la puissance du moteur, étant constante, l'étincelle conserve toujours la même force et l'on n'a pas à craindre les ratés , qu'on ne peut éviter que grâce à des soins constants, lorsqu'on se sert de piles.

Le mélange gazeux de richesse variable est admis dans le cylindre par une soupape s commandée par l'axe o du levier agissant sur celle de réglage du gaz.

* La soupape d'échappement E est placée sur le couvercle même du cylindre et ouverte en temps utile par un levier mû par une tringle à ressort que commande une came fixée sur l'arbre auxiliaire. La mise en marche s'obtient facilement par suppression de la compression, en maintenant la soupape d'ochappemont ouverte pendant cette période au moyen d'une came auxiliaire glissant sur l'arbre. Les diverses soupapes sont disposées de manière à pouvoir être rodées de l'extérieur sans rien démonter, ce qui a une certaine importance , l'encrassement des soupapes de décharge particulièrement pouvant entraîner des pertes de gaz moteur.

Les moteurs Durand ont une puissance qui varie de V2 cheval à 10 chevaux et coûtent de 1525 à 8400 francs, qustnd ils ne doivent fonctionner qu'au moyen du gaz.

D'après les renseignements que nous a fournis l'invei^-

MOTEURS THERMIQUES. Si

leur, la consommation d'un moteur de 2 chevaux a été trouvée de 712 litres de gaz par cheval et par heure.

Moteur Pers et Forest. — Le moteur Pers et Forest est encore un de ceux qui offrent des dispositions réellement originales: à première vue, il parait même un peu étrange. Très trapu , il se compose d'un cylindre solidement fixé par deux empattements à un bloc de fondation et servant lui-même de support à trois arbres. Celui du milieu est l'arbre moteur formant deux coudes opposés à 180°. Sur chacun des deux autres oscille un balancier vertical dont une extrémité est reliée par une bielle à un piston se mouvant dans le cylindre et l'autre est reliée par une seconde bielle à l'un des coudes de l'arbre moteur.

Moteur Pei's et Forest.

Les deux pistons se meuvent donc dans le cylindre en sens inverse l'un de l'autre. C'est entre eux que le mélange

gazeux est admis, comprimé et allumé par urie machine magnéto-électrique dont la bobine ne tourne pas constamment , mais reçoit simplement un mouvement oscillatoire rapide autour de son axe , quand Tinflammation doit se produire. C'est l'extra-courant produit par la rupture du courant ainsi créé qu'on utilise pour faire jaillir l'étincelle puissante nécessaire à l'inflammation.

L'allumage s'effectue au moyen d'une étincelle produite par une bobine Siemens.

Ce moteur est construit par M. Em. Delahaye, à Tours, pour des puissances de 2 à 24 chevaux, et coûte de 2500 à 12.000 francs.

Moteur Niel. — Le moteur Niel , l'un des plus récemment inventés, apparaissait pour la première fois à l'Expositio:! de 1889. C'est un de ceux qui présentent les dispositions les plus originales, non dans l'agencement général qui rappelle celui des autres moteurs à quatre temps, mais dans les détails de la distribution et de la régularisation.

A part l'échappement qui s'effectue au moyen d'une soupape fixée sur le côté du cylindre et commandée par Tarbre auxiliaire qu'on retrouve dans tous les moteurs de la même classe, toute la distribution est confiée à un seul organe animé d'un mouvement de rotation continu. Ce distributeur (pi. 6, fig. 1 et 2) consiste en un robinet conique percé d'une lumière G qui fait communiquer le fond du cylindre avec la chambre de mélange du gaz et de Tair pendant l'aspiration, et de conduits N qui, à la fin de la compression, établissent cette communication avec un tube d'ignition P. Celui-ci est un simple tube à gaz fermé à sa partie supérieure et chauffé extérieurement par le chalumeau Q. Placé au centre d'une cheminée garnie intérieurement de matière réfractaire, il est porté au rouge

MOTEURS THERMIQUES. 93

en 5 ou 6 minutes. La consommation de gaz du chalumeau est d'environ 70 litres par heure et le tube peut durer en moyenne 500 heures. L'inflammation au moyen de ce tube permet de marcher à grande vitesse sans craindre de ratés dans l'allumage.

Le dessin (flg. 3) représente le robinet au moment où l'aspiration va commencer.

Afin d'éviter les inconvénients bien connus du robinet conique avec lequel on a à craindre l'usure et le grippement « lorsque le serrage est trop énergique , les fuites lorsqu'il est insuffisant, M. Niel a eu recours à un artifice ingénieux consistant à n'appuyer le robinet dans son boisseau que par une pression proportionnelle à celle des gaz renfermés dans le cylindre.

Ce robinet est rattaché par une de ses extrémités à l'arbre auxiliaire tournant deux fois moins vite que l'arbre moteur, tandis que son autre extrémité s'appuie contre la bride A , fixée au bâti par une pointe centrale vissée dans une pièce C formant le fond d'une chambre D. L'autre fond de cette chambre est constitué par un diaphragme d'acier E fixé au robinet par un vis centrale F. Un trou T, percé dans cette vis et dans le cône, met la chambre D en communication avec la lumière H du cylindre pendant la compression et l'explosion du mélange gazeux. La pression existant dans le cylindre vient ainsi agir dans la chambre D, fait céder le dia[>hragme et appuyé énergiquement le robinet dans le boisseau. Dès que la pression s'abaisse suffisamment, le diaphragme élastique rappelle le cône qui tourne alors presque sans frottement dans le boisseau , pendant l'émission et l'aspiration.

La régularisation du mouvement s'obtient par une disposition non moins ingénieuse. Le mélange gazeux qui

doit pénétrer dans le cylindre en traversant la lumière du robinet, se forme dans une chanibre de mélange constituée par une lanterne / percée d'un trou central et de huit rainures à la circonférence et placée dans une cuvette communiquant avec la conduite de gaz. L'air aspiré dans, le socle même de la machine, afin de produire moins de bruit, traverse le conduit central de la lanterne et rencontre les filets gazeux arrivant par les orifices K. Sur la conduite et avant la lanterne, se trouve une soupape L qui reste fermée, lorsque la vitesse du moteur dépasse une limite fixée, de ^orte que le piston n'aspire plus alors que de l'air pur.

Voici comment ce résultat est obtenu dans le moteur Niel : un excentrique E (fig. 2) calé sur l'arbre auxiliaire communique un mouvement d'oscillation dans un plan vertical à un levier R, portant une pièce S, munie de trois saillies : à la première a dirigée vers le bas est fixé le déclic X qui, en descendant, vient buter dans l'encoche du mentonnet Y reposant sur la tige de la soupape à gaz L et chargé d'ouvrir cette soupape. A la seconde b dirigée en retour sur le levier R , est attachée une lame de ressort T ; enfin la troisième U, placée dans le prolongement de la seconde , est un butoir dont l'excursion est limitée par la vis de réglage V.

Lorsque le levier R s'élève sous l'action de l'excentrique, il entraîne la pièce S ; la branche U venant rencontrer la vis V, cette pièce bascule autour de son axe et l'extrémité du ressort vient s'appuyer contre le prolongement de Taxe du levier Z, Ce ressort est ainsi forcé de se cintrer et de se tendre. Quand R redescend, le ressort se détend et imprime à S un mouvement de rotation inverse qui projette le déclic X vers l'encoche de Y. On conçoit facilement

MOTBURS THERMIQUES. 96

que la vitesse du mouvement ainsi produit par le ressort dépend de la tension de ce dernier et que le déclic manquera l'encoche si, par suite de l'aceélération du mouvement du moteur, le levier R redescend trop vite. Au contraire, si le mouvement de descente est en retard sur celui du ressort , le déclic tombe dans l'encoche et ouvre la soupape d'admission du gaz. Il suffit évidemment d'agir sur la vis

V pour modifier la vitesse de régime du moteur. Lorsque celui-ci est destiné à l'éclairage électrique, le mentonnet

Y possède plusieurs encoches étagées de façon à faire varier la composition du mélange détonant suivant les exigences du travail.

Outre celles que nous venons de signaler, le moteur Niel ofire encore une autre particularité : l'admission n'a lieu que pendant les deux tiers de la course. La détente dure ainsi plus longtemps que la compression , ce qui permet de la rendre plus complète. La compression peut s'élever à 2 Vî k.il- par c. q. et la pression explosive à 12; à la fin de la détente, la pression descend à 1 V2 kil- » ^t elle peut même s'abaisser à 1 kil. dans les moteurs puissants.

D'après l'inventeur, la dépense de ce moteur serait de 700 litres par heure et par cheval pour une puissance

motrice de 2 chevaux..

Nous, n'abandonnerons pas le moteur Niel sans signaler le graisseur automatique destiné à produire un débit constant. Il consiste en un robinet vertical (fig, 4) tournant, au fond d'une coupe à huile fixée sur le cylindre, sous l'action d'une vis sans fin qui reçoit son mouvement de l'arbre auxiliaire par l'intermédiaire d'une courroie. A la surface de ce robinet est creusée une rainure occupant une partie de sa longueur seulement et qui vient succesçivement en contact avec quatre encoches creusées dans

le boisseau : deux d'entre elles B et C, affleurant au fond de la coupe , permettent à l'huile de remplir la rainure , tandis que les deux autres D et Ë communiquent avec deux canaux conduisant Thuile au piston e^ au cône distributeur.

Pour permettre à la rainure de. se remplir et de se vider , elle communique avec un trou d'air central F.

Le moteur Niel se construit sur différents modèles, dont la puissance varie de Vî cheval à 8 chevaux et le prix de 1300 à 5500 francs. Le socle est disposé de manière à contenir la poche à gaz.

Moteur Tenting. — Ce moteur, construit par MM. Salomon frères et Tenting, offre un aspect assez particulier. Le cylindre n'est pas visible : il est enfermé dans une caisse parallélipipédique fondue avec lui et aux parois de laquelle il est réuni par des ailettes. Celles-ci constituent de la sorte une série de cheminées ouvertes dans lesquelles circule un courant d'air suffisamment énergique pour refroidir le cylindre, tant que la puissance du moteur ne dépasse pas 4 chevaux.

En outre, l'axe de l'arbre moteur est placé au-dessus du plan horizontal mené par l'axe du cylindre. Cette disposition, qui allonge la durée de la détente, a pour but de diminuer le choc que l'explosion produit sur l'arbre.

L'admission se fait par une soupape placée sur le fond du cylindre et qui démasque, lorsque le piston commence la course d'aspiration, des lumières pratiquées dans le couvercle du cylindre et communiquant l'une avec le canal d'amenée du gaz d'éclairage , les autres avec l'air extérieur. Cette soupape est ramenée sur son siège par un ressort.

L'émission se fait également par une soupape à ressort placée sur le côté du cylindre ; celle-ci est ouverte en

MOTEURS THERMIQUES 97

temps utile par une bielle qui, commandée par une manivelle portée sur un arbre auxiliaire parallèle à Taxe moteur et tournant deux fois moins vite, vient buter contre la tige de cette soupape. En face de l'intervalle qui existe entre cette tige et la bielle quand celle-ci s'éloigne, se trouve une barre qui leur est parallèle et qui termine la branche la plus longue d'un levier coudé, dont l'autre bras est relié au manchon d*un régulateur à boules.

Lorsque le manchon s'élève sous l'influence d'une augmentation de vitesse, la barre s'abaisse et peut venir se placer entre la bielle et la tige de la soupape d'émission. Celle-ci est alors maintenue ouverte malgré l'effet du ressort et le piston n'aspire plus que de l'air pur qui rentre par cette soupape, de sort^ que la vitesse du moteur diminue.

On pourrait difficilement pousser la simplicité du mécanisme plus loin que dans ce moteur dont les constructeurs évaluent la consommation de 600 à 1100 litres de gaz par cheval et par heure suivant que la puissance descend de 10 chevaux à V2 cheval (prix variant de 5700 à 1150 francs).

L'allumage du mélange gazeux résulte d'une étincelle électrique qui jaillit dans le gaz à la fin de la compression. Cette étincelle provient du courant d'une bobine d'induction qui est dérivé par un commutateur monté sur l'arbre auxiliaire et lancé dans la bougie d'allumage à la fin de la compression.

Moteur Daimler. — Le moteur Daimler a été étudié en vue de fonctionner aussi bien au moyen des hydrocarbures volatils que du gaz d'éclairage, tout en occupant un espace très réduit, et de se prêter, par conséquent, mieux que les autres moteurs, aux exigences spéciales de la navigation

à vapeur et du transport sur route par voitures, tricycles, etc. Il présente un aspect absolument original.

A la partie supérieure d'une caisse cylindrique fermée hermétiquement et dont les fonds sont munis de boîtes à bourrage que traverse l'arbre moteur, est boulonné un cylindre vertical communiquant par sa base inférieure avec l'intérieur de la caisse et dans lequel se meut un piston-fourreau articulé à une bielle. Celle-ci attaque une manivelle en forme de plateau calé sur l'arbre moteur et remplissant à peu près toute la cavité de la caisse.

Le piston est percé à son centre d'une ouverture fermée par une soupape dont la tige vient buter, lorsque le piston arrive vers sa position inférieure, contre un arrêt qui détermine l'ouverture de cette soupape.

La caisse est elle-même munie d'une soupape à ressorts s'ouvrant sous l'action de la pression atmosphérique et laissant pénétrer l'air dans la caisse.

Enfin le cylindre porte à sa partie supérieure une boîte munie de deux soupapes : l'une, rappelée par un ressort, établit la communication entre la chambre supérieure du cylindre et la conduite qui amène l'air et le gaz d'éclairage ; l'autre, destinée à l'émission, peut être ouverte par une longue tige guidée en ligne droite et dont l'extrémité inférieure s'engage dans une rainure pratiquée dans le plateau-manivelle. Cette rainure affecte la forme de deux circonférences concentriques au plateau dont la plus petite est entière, tandis que la plus grande est remplacée sur une moitié environ de sa longueur par une courbe qui la raccorde à la première. Il résulte de cette disposition que la soupape d'émission ne s'ouvre que pendant le temps où cette tige est commandée par la grande circonférence, c'est-à-dire pendant un demi-tour sur deux tours du moteur.

MOTEURS THERMIQUES. 99

La cycle du moteur est à quatre temps. Pendant le premier tour, le piston , en descendant , aspire dans la chambre supérieure du cylindre une charge de mélange et comprime par sa face inférieure l'air contenu dans la caisse. A un moment donné, la soupape centrale du piston s'ouvre comme il a été dit plus haut et laisse pénétrer un jet d'air comprimé dans le cylindre. Le piston en remontant augmente la compression du mélange et produit au contraire une aspiration d'air dans la caisse par la soupape automatique.

Au moment où la compression s'achève, l'inflammation se produit dans un tube d'ignition fixé à la partie supé* rieure du cylindre et le piston redescend en comprimant de nouveau l'air de la caisse ; celui-ci, à la fin de la course, pénètre dans la chambre supérieure et refoule les gaz brûlés qui s'échappent les premiers, et entièrement, pendant que le piston remonte, la soupape d'émission étant alors ouverte.

La régularisation s'obtient dans ce moteur par la suppression de l'émission , ce qui maintient la pression dans le cylindre et ne permet pas à la soupape automatique d'admission de s'ouvrir. Ce résultat est obtenu grâce à la disposition suivante :

La tige qui ouvre la soupape d'échappement en remontant se termine par un levier coudé dont la branche verticale agit sur la queue de cette soupape, tandis que la branche horizontale est maintenue dans sa position par un ressort. Lorsque la vitesse dépasse la limite admise, un régulateur à boules fait glisser sur l'arbre un manchon agissant sur un levier dont l'extrémité vient se placer alors sur le trajet de cette branche horizontale. Le levier coudé bascule et sa branche verticale n'atteint plus la queue de la soupape d'émission qui reste fermée.

Les moteurs Daimler, construits par la maison Panhard et Levassor, ont un cylindre pour des puissances de Vî» 1» 2, 3 et 4 chevaux (1000 à 3000 francs); deux cylindres pour des puissances de 1,2, 4, 6 et 8 chevaux (1400 à 4800 francs). Dans ces derniers, les deux cylindres sont légèrement inclinés de part et d'autre de la verticale passant par l'axe de la caisse inférieure. Les deux pistons marchent simultanément et leurs bielles attaquent un môme bouton fixé entre deux plateaux-manivelles. Mais les cycles sont alternés de façon que, pendant que l'un accomplit sa course d'aspiration , l'explosion et la détente se produisent dans l'autre.

La grande vitesse de rotation a permis de diminuer le poids des organes et de simplifier les transmissions pour les petites installations d'éclairage électrique.

Moteur Martini. — Le moteur de M. F. Martini, à Frauenfeld (Suisse), est un moteur horizontal à quatre temps dont l'aspect général se différencie peu de celui des autres moteurs de môme type, si ce n'est par le bâti plus ramassé et consistant en un socle creux qui contient les pots d'aspiration et d'échappement. Notons aussi la grande simplicité de ce moteur où l'on a cherché à réduire le plus possible le nombre de pièces mobiles.

L'arbre moteur M (pi. 8, fig. 3), portant d'un côté le volant et la poulie de transmission, se termine, de l'autre, par une roue d angle commandant une roue de diamètre double fixée sur un arbre auxiliaire vertical A disposé latéralement au bâti. L'arbre auxiliaire porte à son extrémité inférieure un excentrique R dont la tige, passant à travers une ouverture pratiquée dans le socle va attaquer un levier coudé qui soulève la soupape d'émission à ressort S placée sous le cylindre. L'extrémité supérieure de

MOTEURS THERMIQUES.

Moteur Martini.

l'arbre A porto directemont un régulateur à boules dont le manchon constitue la came chargée d'ouvrir la soupape d'admission du gaz a (flg. 3 et 4). Cette disposition caractéristique du moteur Martini, simplifie beaucoup le mécanisme. On conçoit du reste que l'ascension du manchon résultant de l'accélération de la marche du moleur supprime l'admission quand elle devient nécessaire.

Le cylindre porte à son extrémité la lx)!te de mélange et d'admission. L'air y arrive en soulevant une soupape automatique à ressort s (flg. 4), dont le siège est perc$

i02 EXPOSITION UNIVERSELLE DE 1889.

d'ouvertures communiquant avec le conduit d'amenée du gSizg. Sur le trajet de celle-ci est intercalée une cuvette contenant la soupape a qui règle Tarrivée du ga« suivant la position du manchon du régulateur. Le fond du cylindre est percé d'une lumière / (flg. 5), communiquant libre-» ment avec une boite B sur laquelle est fixé le tubo d'ignition i chauffé par le bec Bunsen b. La longueur d^ ce tube est réglée de façon que l'inflammation se produi^n à la fin de la compression.

D'après le constructeur, la consommation de gaz de oq moteur varie de 750 litres à un mètre cube par cheval et par heure, suivant la puissance qui s'élève dô Vî cheval (1200 francs) à six chevaux (3750 francs).

2^ CLASSE. — Moteurs à deux temps à compreBBion préalable.

Tous les moteurs que nous venons d'étudier, sont à quatre temps et ne donnent qu'une course utile sur quatre, à moins d'employer plusieurs cylindres. Cette particularité exige naturellement pour une puissance déterminée, des dimensions plus considérables et un volant plus lourd, si l'on veut obtenir une régularité suffisante.

Le désir de réduire les dimensions et d'obtenir une marche plus régulière a souvent porté les inventeurs à rechercher un moteur donnant un coup utile par tour. Beaucoup d'appareils, et des plus ingénieux, ont été imaginés dans ce but; mais il en est peu qui aient subsisté. L'Exposition de 1889 n'en oflfrait que quatre : les moteurs Ravel, Benz, Baldwin et Taylor.

Moteur Ravel. — Le moteur Ravel présente l'aspect général des moteurs horizontaux du type Otto : le cylindre

MOTEURS THBRMIQUB8. 103

est boulonné en porte-à-faux sur un bâti supportant les glissières du piston et les paliers de l'arbre moteur (pi. 6, flg. 5, 6 et 7); mais, outre la différence du cycle, il en présente d'importantes dans les détails de la construction.

Le cylindre est fermé aux deux extrémités. La partie opposée à l'arbre se termine par un tronc de cône A dans lequel vient déboucher tangentiellement le conduit d'amenée U du mélange gazeux explosible. Aux deux tiers de la longueur, vers l'autre extrémité, sont pratiquées des lumières communiquant avec la conduite d'échappement R fermée par une soupape. Enfin, de l'extrémité voisine de l'arbre part une troisième conduite Z communiquant par une soupape C avec l'atmosphère et par une autre soupape D avec un réservoir E ménagé dans le socle du moteur.

Le mélange explosif est aspiré, comprimé et enflammé dans la chambre postérieure du cylindre A. La chambre antérieure B sert de pompe pour comprimer l'air pur qui y est admis par la soupape C et qui en sort par D sous une pression effective de V'4 atmosphère environ.

Le gaz d'éclairage est également comprimé au moyen d'une petite pompe F munie d'ailettes de refroidissement et dont le piston est mû par une crosse fixée sur la tige du piston moteur. Il est foulé, sous la même pression de V4 d'atmosphère, dans le réservoir L placé sous le cylindre.

Prenons le moteur au moment où l'explosion vient de se produire; poussé par les gaz qui se détendent, le piston s'avance vers l'arbre. Lorsqu'il a démasqué les lumières R, deux soupapes S et T s'ouvrent simultanément sous l'impulsion d'une tringle N commandée par une came placée sur l'axe principal, et laissent arriver dans une chambre de mélange M l'air et le gaz comprimés. Le mélange explosif

se rend ensuite dans le cylindre où il pénètre en tourbillonnant et en chassant devant lui les produits de la combustion qui viennent de se détendre et qui s'échappent par les lumières R et la soupape d'émission ouverte à ce moment par un levier commandé par came.

Aussitôt que le piston est arrivé au bout de sa course, la soupape d'émission ainsi que les soupapes S et T se referment, le piston revient en arrière en aspirant d'une part de l'air pur par la soupape D et comprimant de l'autre le mélange explosif. A la fin de cette course rétrograde, le feu est mis au mélange par une étincelle électrique provenant du courant d'une bobine d'induction dans laquelle celui de deux éléments est lancé à l'instant voulu.

L'explosion, la détente, l'émission et l'admission se font donc pendant la même course, tandis que la compression a lieu dans la course de retour Elle n'est portée qu'à 2 Vj atmosphères seulement et la pression explosive n'atteint que 8 V2 atmosphères. M. Ravel a renoncé aux avantages économiques des hautes pressions afin d'obtenir plus de douceur dans la marche et plus de régularité.

La régularisation s'efTectue dans le moteur Ravel au moyen d'un régulateur à boules dont l'effort au manchon est équilibré par un ressort à boudin dont on modifie la tension pour changer la vitesse de régime.

Ce régulateur soulève plus ou moins une soupape V placée sur la conduite d'amenée du gaz à lu pompe de compression, de sorte que la quantité de ce ga2 aspirée par celle-ci diminue à mesure que la vitesse augmente. Il en résulte une diminution de la pression dans le réservoir et par suite une réduction de la quantité de gaz qui arrive au cylindre.

La machine fait normalement 160 tours par seconde,

MOTEURS THERMIQUES.

mais ce nombre peut descendre à 40 lorsque le moteur marche à vide. Dans les conditions ordinaires, il se produit de 2 à 3 admissions par seconde et chaque introduction de gaz dure moins de Vio ^^ seconde. Il faut donc que les soupapes d'introduction s'ouvrent largement et se rePermen t rapidement sous l'action de ressorts puissants.

M. D. Monniera fait, en avril 1889, sur un moteur Ravel d'une puissance de 10 chevaux, deux séries d'essais dont nous reproduisons ci*dessous les résultats et desquels l'on peut conclure que la consommation se maintient égale ^ un mètre cube environ par cheval et par heure malgré d'assez grandes variations de puissance et de vitesse imposées au moteur.

Nombre

Consomma-

Puissance

Puissance

Consommation de gaz

tion de gaz

utile

par heure et par cheval

NO de U série d'essais.

de tours

par heure

Indiquée

sur I arbre

par minute.

en litres.

en chevaux

en chevaux

indiqué.

effectif.

N* 1 : vitesse

à vide.

constante, charge

du frein variable.

N«> 2 : vitesse

variable , charge

du freÎD constante

Cette élasticité est une qualité précieuse qui, jointe à la réduction d'espace obtenue par la modification du cycle, fait du moteur Ravel un appareil remarquable. Ce dernier est construit par la Société des moteurs à gaz français en six grandeurs dont la puissance varie de 4 à 50 chevaux et le prix de 3500 à 18.000 francs.

10$ EXPOSITION UNIVBRSBLLB DE 1889.

Moteur Benz. — Le moteur Benz, créé en 1884 et représenté à l'Exposition de Paris par M. Roger, ingénieur, avait déjà figuré avec honneur à l'Exposition universelle d'Anvers en 1885. Il est donc antérieur à celui de Ravel qui date de 1888 et a, comme celui-ci, réalisé les idées émises par l'éminent ingénieur Dugald Clerk qui a créé le type du moteur à compression donnant un coup utile par tour.

Le moteur Benz comprend un cylindre horizontal monté en porte-à-faux à l'extrémité d un bâti supportant un guide cylindrique pour la crosse du piston et les paliers de l'arbre moteur. Le cylindre est fermé aux deux extrémités; la chambre antérieure A sert à la compression de l'air. Dans le but d'y supprimer l'espace mort, le fond du cylindre a reçu une forme qui épouse exactement celle du piston (pi. 8, fig. 6 et 7).

Dans la chambre postérieure B ont lieu successivement l'admission du mélange explosif, sa compression, son inflammation et la détente des gaz chauds. Au fond de cette chambre s'ouvre le conduit d'échappement E muni d'une soupape à ressort.. Un peu en avant s'ouvre un autre conduit G également muni d'une soupape à ressort et se terminant dans le cylindre par une chape tournée vers l'avant. Ce dernier conduit amène dans le cylindre l'air comprimé emmagasiné dans un réservoir R placé dans le socle du moteur et muni d'une soupape de sûreté.

Dans le même plan, normal à l'axe, que le conduit G, se fixe latéralement au cylindre le canal d'arrivée du gaz d'éclairage F également fermé par une soupape à ressort et relié à une pompe de compression P à piston plongeur. Celle-ci est placée sur le côté du cylindre et son piston est commandé directement par la crosse du piston moteur,

MOTEURS TmRMIQUE8. 107

Ëafin, en face du canal d'admission du gaz, se place la fusée d'allumage /"consistant en deux pointes métalliques isolées entre lesquelles jaillit Tétincelle fournie par le courant induit d'une bobine de Ruhmkorff lancé dans cette fusée au moment où l'inflammation doit se produire.

A la partie antérieure du cylindre et du côté opposé à la pompe est fixée une table plane T dans laquelle s'ouvrent trois lumières : celle du milieu w communique avec la chambre antérieure A du cylindre; les deux autres sont en relation, Tune a avec l'atmosphère, l'autre c avec le réservoir d'air comprimé renfermé dans le socle. Un tiroir à coquille ordinaire t conduit par un excentrique calé sur l'arbre moteur, met alternativement en relation la lumière centrale avec la première quand le piston s'éloigne de l'arbre et avec la seconde quand le piston revient vers l'arbre.

La description qui précède permettra de suivre facilement le cycle des opérations de ce moteur en partant du moment où le piston s'éloigne de son point. mort de droite, le plus voisin de l'arbre. Il aspire alors dans la chambre A Tair pur extérieur et refoule devant lui les gaz brûlés qui s'échappent par la soupape du conduit Ë. Cette dernière est ouverte dès le commencement de la course de retour du piston, par un levier L soulevé par une came C fixée sur un arbre transversal auquel l'arbre moteur donne un mouvement oscillatoire par l'intermédiaire d'une bielle et d'une manivelle. Ce levier L est disposé de façon à ouvrir aussi, presque immédiatement après la soupape E, celle de la conduite G qui laisse arriver dans le cylindre l'air comprimé. Celui-ci balaie les produits de la combustion de sorte que, quand le piston a fourni la

moitié de sa course, le cylindre ne contient plus que de Tair pur.

A ce moment les deux soupapes des conduites E et 6 se referment et celle de la conduite d'admission du gaz F s'ouvre sous l'action d'un levier à coin l mû par un excentrique calé sur Tarbre moteur. Le gaz s'introduit dans le cylindre sous pression et est comprimé avec l'air pendant le reste de la course. Quand le piston achève colle-ci, l'ctincolle électrique jaillit et la détente des gaz pousse le. piston qui comprime l'air aspiré dans la chambre A pendant toute la course.

Cette disposition ne permet pas évidemment de comprimer le mélange explosif aussi fortement que dans les moteurs à quatre temps, à moins de réduire considérablement le fond de la chambre B, et, à ce point de vue, elle est défavorable à l'économie; mais ce défaut est racheté par la possibilité d'obtenir une détonte plus prolongée et par conséquent de mieux utiliser la chaleur développée par l'explosion.

La régularisation s'obtient au moyen d'un régulateur à boules qui soulève plus ou moins une soupape placée sur la conduite qui fournit le gaz à la pompe de compression. Cette disposition a été, comme on l'a vu, également adoptée dans le moteur Ravel.

La marche du moteur Benz est plus lente que relie de la généralité des moteurs à gaz, ce qui en diminue 1 usure. Il n'accomplit guère que 130 tours par minute. Il produit peu de bruit et marche régulièrement en dépensant, d'après les renseignements fournis par M. Roger, de 600 à 900 litres de gaz par cheval et par heure suivant la puissance du moteur. Celle-ci varie, dans les modèles construits jusqu'à présent, de 1 à 50 chevaux. A partir de

MOTEURS THERMIQUES. 100

5. chevaux, le moteur peut avoir deux cylindres; dans ce cas, les phases du cycle sont alternées dans les deux cylindres et Ton obtient deux coups utiles par tour, ce qui donne à la marche du moteur une grande régularité.

Moteur Baldwin. — Le moteur Baldwin, construit par la célèbre maison Otis Brothers and C^, de New- York, qui a installé Tun des ascenseurs de la tour Eiffel, a été étudié par son inventeur dàs 1883 et s'est déjà fait remarquer à une exposition d'électricité ouverte à New- York en 1887.

Obtenir une marche régulière avec le mécanisme le plus simple possible, et, pour cela,faire que le moteur donne un coup utile par tour, sans tiroirs, ni cames, ni excentriques, tel a été le problème que s'est posé M. Baldwin. Nous allons voir comment il l'a résolu (flg. 8). Le cylindre est, comme dans les moteurs précédents, fixé en porte-à-faux sur un socle qui supporte l'arbre coudé en acier aux extrémités duquel sont calés le volant et la poulie motrice. Le socle est creux et forme sous le cylindre une caisse plate C reliée à une boite R placée dans la partie antérieure du socle et formant avec elle un réservoir où s'em* magasine le mélange d'air et de gaz destiné à être admis dans le cylindre. La boite R est munie de deux soupapes à ressorts, l'une S réglant l'arrivée de l'air, l'autre S' placée après les ouvertures par lesquelles le gaz vient se mélanger à Tair. Ces orifices sont calculés de matière à donner au mélange, en marche normale, la composition la plus favorable à l'explosion.

Le réservoir est en communication constante avec la chambre antérieure A du cylindre. Le mélange qu'il contient ne peut arriver dans la chambre postérieure B qu'en traversant une soupape automatique S" soumise,

no EXPOSITION UNIVERSELLE 1>B 188d.

comme nous le verrons plus loin, à l'action du régulateur. Lorsque le piston s'éloigne de l'arbre, il aspire dans la chambre A et dans le réservoir une charge de gaz et d'air en même temps qu'il comprime dans la chambre Scelle qui s'y est introduite dans la course précédente. Le mélange comprimé est enflammé par une étincelle électrique au moment où le piston arrive à fond de course et le piston est lancé en sens opposé. Pendant cette course rétrograde, le piston comprime le mélange dans le réservoir, tandis que la pression des gaz dans la chambre B s'abaisse par suite de la détente.

Lorsque cette pression devient inférieure à celle qui règne dans le réservoir , la soupape S" se soulève et le mélange pénètre dans la chambre B en chassant devant lui les produits de la combustion qui s'échappent dan» l'atmosphère par des lumières L pratiquées dans la paroi du cylindre et que le piston découvre vers la fin de sa course.

Pour empêcher les gaz frais de se mêler aux gaz brûlés, le fond du cylindre a reçu une disposition particulière. Il est concave et muni d'une plaque ou diffuseur qui empêche les produits de la combustion de séjourner dans le fond et favorise leur dégagement vers les lumières d'émission. Ce dégagement est encore dirigé par un appendice a fixé au piston.

La régularisation s'obtient de la manière suivante : lorsque la vitesse dépasse une limite déterminée, un coin mû par un régulateur à force centrifuge disposé dans le volant vient diminuer Tamplitude du soulèvement de la soupape S". L'introduction du mélange explosif dans le cylindre se faisant uniquement par suite de la différence des pressions qui régnent dans la chambre B et le réservoir,

MOTEURS THËRMIQUBS. 1 1 1

le poids admis dépend de la section de passage, de sorte que le coin règle la quantité de mélange introduite dans le cylindre à chaque coup de piston.

Afin d'avoir toujours un minimum d'admission nécessaire tant que le moteur doit travailler, M. Baldwin a imaginé la disposition suivante :

La tige de la soupape est enveloppée d'un doublé manchon, Tun fixe, l'autre mobile. Ce dernier, fixé à la tige, contient un ressort et vient s'appuyer sur le coin par rintermédiaire d'un autre ressort plus court et plus puissant. Quand le coin est à fond, le manchon n'est plus soumis qu'à l'action du premier ressort qui permet encore un faible soulèvement de la soupape d'introduction.

Ce mode de régularisation serait insuffisant dans le cas où le travail deviendrait très réduit ou môme nul. Le régulateur peut alors supprimer totalement l'arrivée du gaz en agissant sur un robinet placé sur la conduite d*amenée.

Nous avons vu, à l'Exposition de 1889, mettre brusquement hors du circuit d'une dynamo mue par un moteur Baldwin, 20 lampes sur 40, sans que le moteur s'emportât ni que la fixité de la lumière en fût atteinte.

Lorsque le moteur est destiné à l'éclairage électrique, le courant qui produit l'étincelle d'allumage est emprunté aune dérivation du courant principal. Dans les autres cas, le courant est fourni par une petite dynamo D, portée et actionnée par le moteur et qui peut être mise en mouvement par deux poulies de diamètres différents. Pour la mise en train, on met la courroie sur la plus grande de façon à donner à la bobine la vitesse suffisante. Quand le moteur est lancé, on peut remettre la courroie sur la plus petite.

La mise en marche peut s'eftfectuer en supprimant provisoirement la compression, au moyen d'une manivelle qui

se visse sur Tarbre et se dévisse d'elie-méme lorsque l'appareil prend sa vitesse normale.

Le moteur Baldwin se construit sur différents modèles produisant des puissances de 1 à 20 chevaux. Au delà de 10 chevaux, le moteur possède deux cylindres accouplés donnant deux coups utiles par tour. La consommation du gaz est estimée par les constructeurs à 850 litres par cheval et par heure.

Moteur Taylor. — Les moteurs Taylor, qui sont verticaux pour des puissances de 1 V4 ^ 10 chevaux indiqués et horizontaux pour des puissances de 2 V4 à 27, ont tous deux cylindres parallèles dont les manivelles sont à peu près à angle droit ; Tun sert de pompe pour comprimer les gaz, Tautre est le cylindre moteur. La distribution est commandée par des soupapes, au nombre de trois : une pour admettre le gaz, une pour admettre Tair et une troisième pour séparer les deux cylindres. L'inflammation se fait par incandescence. D'après les constructeurs, la dépense de gaz serait de 600 litres de gaz de Paris par cheval et par heure. Nous n'avons pu obtenir de renseignements plus détaillés sur ces appareils.

3^ CLASSB. — Moteurs à compression à six temps.

Dans les moteurs à quatre temps, l'admission du mélange explosible suit immédiatement l'expulsion des gaz brûlés, et comme il doit toiyours y avoir dans ces moteurs un espace mort assez considérable, il en résulte qu'une partie des gaz devenus inertes reste dans le cylindre et se mélange aux gaz explosifs. Otto y voyait un avantage en ce sens que la température explosive étant abaissée , les

MOTEURS TUJSKMIQUËS. Il3

pertes dues au refroidissement par les parois étaient diminuées et la conservation du moteur mieux assurée ; d'autre part, il cherchait à produire ainsi dans le cylindre une sorte de stratification du gaz dont les couches devenaient de plus en plus riches à mesure qu'elles se rapprochaient du fond où doit avoir lieu Tallumage. Il espérait par là' déterminer un prolongement de la combustion favorable au rendement du moteur.

Ces considérations théoriques n'ont pas été confirmées par la pratique et Texpérience, et certains inventeurs (entre autres Daimler pour les moteurs à quatre temps et Benz et Ravel pour ceux à deux temps) ont cherché au contraire à expulser le plus complètement possible les gaz brûlés de façon à obtenir le mélange explosif le plus pur possible et à éviter les ratés même avec des mélanges dont la teneur en gaz est relativement faible.

Les créateurs des moteurs à six temps ont résolu franchement ce problème en introduisant dans le cylindre, après la période d'émission, une charge pleine d'air pur qu'il expulsent ensuite complètement avant d'admettre une nouvelle charge de mélange explosif. Ils allongent ainsi de deux temps le cycle du moteur qui devient à six temps. C'est la solution adoptée par RoUason dont le moteur est aussi connu sous le nom de Beck gaz Engine. Le professeur Kennedy a eu l'occasion de procéder à des essais sur un de ces moteur-s dont le piston avait 0"^19 de diamètre et 0"*38 de course. Il a obtenu les résultats suivants, au moyen d'un gaz dont le pouvoir calorifique était de 5200 calories par mètre cube.

N» des estais.

Nature de la résistance utile. .

Durée

Pression explosive k/cq

Pression moyenne

Nombre de tours par minute .

Explosions par id. . .

Travail indiqué , chevaux . . .

Travail utile, id

Température de sortie de l'eau.

Dépense de gaz par cheval in-

di(]ué, litres.

Id. id. par cheval effectif

En moyenne, sur 100 calories produites par l'explosion ; 19,6 étaient converties en travail ;