Allumage électrique

— Dans les grands moteurs, l'allumage est électrique. 11 consiste à faire éclater dans le mélange gazeux introduit dans le moteur une étincelle d'induction.

Le courant primaire, dont les variations donnent naissance au courant secondaire d'induction et par suite à l'étincelle,'peut être produit :

Fio. 210. — Distribution Cockerill à compression constante.

1° Par des piles ou accumulateurs;

2° Par une magnéto ou une dynamo.

Dans les ouvrages que nous avons publiés sur les Moteurs à essence pour automobiles (Paris, Dunod) et sur la Voiture automobile (Paris, H. Dunod et E. Pinat), nous avons étudié en détail t allumage au moyen de piles ou (T accumulateurs, Tallumage par extra-courant de rupture, V allumage par bobine avec production du courant par une dynamo ou une magnéto.

Actuellement la magnéto a entièrement remplacé les accumulateurs dans la production

LES GRANDS MOTEURS A GAZ

du courant primaire. L'allumage par extra-courant de rupture, dit allumage par magnéto à basse tension, n'est pas employé dans les grands moteurs à gaz.

31. Divers modes de réalisation de l'allumage par magnéto haute tension.

— L'allumage par magnéto, transformateur et bougie, dit allumage par magnéto haute tension, est actuellement seul usité.

Il peut être réalisé de deux manières différentes :

i° Ou bien le transformateur est constitué par V induit même de la magnéto ; nous désignerons ce type de magnéto haute tension sous le nom de type Simms-Bosch;

2° Ou bien le transformateur est séparé de l'induit et de la magnéto; ce type est désigné sous le nom de type Eisemann,

Fie 21 1. — Détails de la distribution Cockerill à compression constante.

32. Type Simms-Bosch. — Principe. — Le principe du type Simms-Bosch est représenté sur la figure 212 ( 1 ).

L'induit TT, qui tourne entre les pièces polaires de laimant NS, porte sur son fer à T un gros bobinage a dans lequel se développe le courant primaire ; dans le prolongement

f 1 ) Nous engageons le lecteur désireux d'avoir une description détaillée des magnétos dont nous donnerons ici le principe à recourir à l'ouvrage suivant, bien rédigé à ce point de vue :

Baudry de Saunier, V Allumage dans les Moteurs à explosions (chez l'auteur, 20, rue Duret, Paris).

Dans notre ouvrage sur la Voiture automobile, nous avons décrit les magnétos Gianoli, Bréguel, Nilmelior, Lacoste*

de celui-ci, soudé au point i, se trouve un bobinage b de fil fin dans lequel se développe le courant de haute tension. Les deux bobinages sont ainsi montés en série. La came d'interruption du courant primaire est en C; le condensateur est en v.

Le circuit primaire est donc le suivant :

le courant part de l'induit, va par la masse au levier ED, et, lorsque le contact est établi en E, revient par m et i au gros bobinage.

Le courant secondaire part de l'induit, va à la bougie B par le fil spécial q et revient à l'induit par la masse.

Le fait de la connexion en série des deux circuits primaire et secondaire a pour résultat de produire, entre les deux pôles de la bougie, non pas seulement un flux discontinu d'étincelles, mais un arc électrique. Si, avec cette magnéto, on emploie une bougie ordinaire h pointes fines, on constate vite qu'il y a fusion légère du métal, même si ce métal est du platine. Il faut choisir des bougies à grandes surfaces de contact et rapprocher leurs pôles à peu près à 1/2 millimètre.

Fio. 212. — Schéma indiquant le principe de la construction de la magnéto Simms-Bosch.

N,S, Masses polaires ; — TT, Induit : — a. Spires du eros bobinage ; — b, Spires du bobinage de fil fin; — t. Point de jonction des deux bobinages; — m, Fil unissant le gros bobinage à la pièce de rupture ED ; — E, Vis montée sur une pièce isolée ; — g, Fil de bougie: - t\ Condensateur; — C, Came; — y, Ressort appuyant la pièce D au contact de la came C.

Fio. 213. — Schéma de la distribution du courant primaire et du courant secondaire

daus une magnéto à bougies multiples de Simins-Bosch.

AB, Volet tournant; — W, Socle ; — C, Condensateur; — S, Doigt de rupture; -- T, Point de rupture; — E, Distributeur

du secondaire; — V, Pièce conduisant le courant primaire ; — Z, Pièce conduisant le courant secondaire.

33. Magnéto Simms-Bosch pour allumage de cylindres multiples. — La

magnéto Simms-Bosch pour plusieurs cylindres est un peu plus compliquée que la précédente. Dans cette magnéto, l'induit est fixe; mais entre les pièces polaires de l'aimant et l'induit tourne un volet en fer doux formé de deux ailes (Voir la description détaillée d'une magnéto à volet dans notre ouvrage sur les Moteurs à essence pour automobiles, p. 329). Les variations de l'aimantation du volet font naître dans un circuit à gros fil bobiné un courant d'induction primaire qui est interrompu et rétabli ; dans un circuit à fil fin en série

LES GRANDS MOTEURS A GAZ

avec le premier naît un courant secondaire, el un arc part entre les deux pôles de la bougie placée dans le moteur.

La figure 213 représente le schéma des distributions des courants primaire et secondaire dans xxnemagnéto Simms-Boschpour allumage de quatre cylindres.

Le volet AB tourne autour de l'induit fixe qui porte à la fois le bobinage primaire et le bobinage secondaire. Le bobinage primaire est, d'une part, relié à la masse parle corps métallique de l'induit; d'autre part, au moyen d'une pièce extérieure V, à la vis platinée k. Le courant primaire est tantôt établi, tantôt rompu, par un doigt métallique T qui touche en S un disque à quatre bossages F; ce doigt est relié à la masse. Le disque à quatre bossages F est monté sur une des

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Fig. 214. — Détails de construction d'une magnéto à bougies multiples Simms-Bosch.

AB, Volet tournant; — C, Condensateur; — IL Ressort du doigt; — v, Ressort freinant l'écrou contenant le ressort R; — T, X, Points de contact en platine; — Q, Queue pour l'avance à l'allumage;— U, Porte-fiches; — E, Distributeur du secondaire; — e, Pièce métallique noyée dans E et en contact avec la face j ; — m t Balai de charbon amenant le "secondaire; — Z, Pièce de secondaire; — V, Pièce de primaire; — p\ Clavette fixant la douille des pièces démontables; — a, Collier de serrage; — /, Réglage du parafoudre.

joues qui portent le volet tournant. Il en résulte qu'un courant primaire naissant quatre fois dans l'induit par tour complet du volet est en même temps, et à des intervalles 'de temps toujours égaux entre eux, coupé, puis rétabli. Quatre fois par tour le primaire est rompu. Quatre fois par tour un courant secondaire prend naissance dans le bobinage à fil fin. Ce courant secondaire est amené par le conducteur Z à un disque en bronze porté par une pièce isolante E. Cette pièce entraîne en tournant le disque de bronze qui, par le contact métallique e, peut venir une fois par tour

toucher les charbons 1, 2, 3, 4, isolés les uns des autres et communiquant avec les bougies

placées dans les cylindres. Celles-ci reçoivent donc le courant secondaire une seule fois

par tour.

On produit la variation du point de l'allumage en déplaçant le doigt S au moyen du

levier Q (fig. 214), de manière à faire varier les instants où sont établis les contacts avec le

disque à bossages F,

Fio. 215. — Schéma du principe de rupture du primaire avec « coup de bélier h dans la magnéto Eisemann.

H, Arrivée du secondaire à distribuer; — D, Distributeur; — T, Induit tournant ; — A, Came à deux bossages produisant deux ruptures par tour (au moment des deux maximums):

— B, Lame de rupture; — I, Circuit primaire de la bobine ; — V, Circuit secondaire ;

— t, Point d'articulation de la lame; — C, Point de rupture du primaire.

La figure 214 représente les détails de construction d'une magnéto Simms-Bosch à bougies multiples.

34. Parafoudre. — A cause du défaut de place, les circuits ne sont pas aussi bien isolés que dans un transformateur ordinaire. Or il peut arriver que l'étincelle ne jaillisse pas & la bougie, soit parce qu'elle a ses pointes trop écartées, soit parce que ses pointes se touchent. Dans ce cas, l'étincelle éclate entre deux spires du secondaire, perce l'isolant et met l'appareil hors de service. On évite cet accident en permettant à l'étincelle d'éclater en un autre point du circuit du secondaire tel qu'il ne se produise aucun dommage pour le transformateur. Ce point du circuit secondaire où Ton provoque l'éclatement de l'étincelle en cas d'avarie aux bougies est le parafoudre. Celui-ci est représenté en LL' sur la figure 214.

35. Principe des magnétos avec transformateur indépendant de l'induit (type Eisemann). — Dans les magnétos du type Eisemann, le secondaire n'est pas enroulé sur l'induit. La magnéto sert seulement à fournir un courant primaire qui est envoyé dans un transformateur indépendant de la magnéto.

La figure 215 représente le schéma d'une magnéto Eisemann. L'induit T tourne entre les pôles d'un aimant permanent; on sait que la force électromotrice du courant d'induction est maximum en valeur absolue quand l'induit est dans une position perpendiculaire à celle qui est représentée sur la figure 215. Tant que la force électromotrice du courant primaire n'est pas maximum, le circuit induit T est mis en court-circuit par le fil t'BC; le courant primaire passe dans le circuit TîBC; il ne passe pas de courant dans le primaire de la bobine d'induction. Au moment où la force électromotrice du courant primaire produit par la magnéto est maximum (position à 90° de la figure 215), une came A vient couper brusquement le circuit en i en repoussant brusquement la connexion iBC. Le courant de la magnéto est lancé brusquement dans le primaire de la bobine : l'intensité du courant dans ce primaire passe donc très rapidement de la valeur zéro à. une valeur maximum. Il en résulte dans le secondaire de la bobine un courant d'induction dont l'intensité est d'autant plus grande que la rupture a été plus brusque et que l'on produit plus nettement une sorte de coup de bélier électrique. Aussi, dans un grand nombre de magnétos du type Eisemann, emploie-t-on un système à déclic susceptible de produire une rupture plus brusque. C'est le cas des magnétos Emile Gérard, qui sont employées sur les moteurs CockerilL

86. Essai d'un moteur Cockerill par MM. Hubert et Witz. — En terminant ce paragraphe, nous allons décrire un essai fait, les 9 et 10 janvier 1906, par MM. Hubert et Witz, sur un moteur Cockerillk compression constante et mélange de dosage variable, actionnant une dynamo; ce moteur à quatre temps et à double effet a une puissance commerciale de 1.400 chevaux.

Ces essais avaient pour objet la détermination de la consommation en calories par cheval-heure indiqué et par cheval-heure effectif du moteur, ainsi que cette consommation par kilowatt-heure du groupe électrogène dans différentes conditions de fonctionnement, notamment en faisant varier la charge du moteur et la composition du mélange admis.

Les observateurs ont relevé dans chaque essai les données nécessaires au calcul de la puissance et de la consommation en gaz .et en calories, notamment le nombre de tours du moteur, la durée de l'expérience, les éléments de la détermination de la puissance indiquée et de la puissance électrique, le volume de gaz consommé, la pression et la température du gaz, enfin la pression atmosphérique.

LES GRANDS MOTEURS A GAZ 285

Le nombre de tours était indiqué d'une manière continue par un compteur automatique dont l'un des opérateurs relevait les indications à chaque minute, le temps étant mesuré par un chronomètre parfaitement réglé. On s'assurait ainsi de la constance du régime nécessaire pour qu'il n'y eût pas à faire intervenir la variation de force vive du volant et des autres masses dans le calcul de la puissance.

La température et la pression du gaz étaient mesurées dans la conduite à la sortie de la cloche du gazomètre. La pression barométrique était donnée par un baromètre Fortin installé près de celui-ci.

La consommation de gaz était mesurée au moyen d'un gazomètre dont la cloche a une capacité un peu supérieure à 300 mètres cubes, permettant d'alimenter le moteur en pleine charge pendant cinq minutes. Ce temps est un peu court, mais cependant largement suffisant pour permettre des observations précises. Au surplus, les mesures se faisaient quand le moteur avait pris un régime bien régulier, et chaque essai était répété trois fois. La concordance des résultats a témoigné de l'exactitude des chiffres relevés.

La cloche était remplie de gaz pris dans la conduite générale venant des hauts fourneaux au moyen d'une pompe mue électriquement. Pendant le remplissage, le moteur maintenu en marche était alimenté par la conduite générale. Lorsque la cloche arrivait au haut de sa course et que les conditions générales de l'essai étaient assurées, un premier signal avertissait les observateurs que l'essai allait commencer. Le moteur était alors isolé de la conduite et mis en communication avec la cloche par la manœuvra d'un registre dont l'étanchéilé a été vérifiée, ainsi que celle de la cloche et de la conduite. Cette manœuvre était étroitement surveillée par l'un des observateurs. Dès que la descente de la cloche était devenue régulière, un signal commandait le commencement des lectures. Quatre observateurs notaient de minute en minute la position des quatre index repérant la hauteur de la cloche sur des règles verticales placées aux extrémités de deux diamètres perpendiculaires. Lorsque la cloche était à peu près vidée, un nouveau signal prévenait les observateurs, et le moteur était remis sur la canalisation générale.

La capacité de la cloche a été déterminée par la mesure de deux diamètres pour chacune des viroles. A cet effet, deux règles normales entre elles ont été établies sur le plafond de la cloche et ont permis de mesurer, au moyen de fils à plomb suspendus à ces règles, les diamètres correspondants. Ceux-ci ne diffèrent que de 0,06 0/0. Ce procédé est plus précis que celui qui repose sur la mesure du périmètre des viroles.

Le pouvoir calorifique du gaz a été l'objet d'expériences nombreuses sur lesquelles nous devons insister, étant donnée l'importance particulière de cet élément pour lequel on ne peut se contenter, dans de semblables mesures, d'approximations insuffisantes. // importe de déterminer ce pouvoir par des méthodes qui en donnent la valeur exacte et non des valeurs réduites, par lesquelles on arrive à se leurrer sur le rendement thermique réel des moteurs. Des échantillons relevés avec soin sur chaque cloche ont été essayés à la bombe eudiométrique et analysés. Les résultats de l'opération calorimétrique directe concordent d'une façon satisfaisante avec ceux des calculs basés sur la composition du gaz, mais la bombe a toujours indiqué un pouvoir calorifique plus élevé. Ce fait s'explique facilement : en effet, la combustion du gaz dans la bombe s'effectuant au moyen de l'oxygène est certainement complète et donne au calorimètre le maximum de chaleur possible, tandis que l'analyse emploie des méthodes d'absorption qui peuvent ne pas être absolument parfaites. D'autre part, les calorimètres à combustion continue qu'on a souvent employés donnent difficilement une combustion complète quand on y brûle des gaz très pauvres comme ceux des hauts

Gaz pauvres

fourneaux, et Ton y constate souvent dans ce cas des traces sensibles d'oxyde de carbone dans les produits qui s'en échappent.

Les pouvoirs mesurés à la bombe sont donc maxima, de sorte que les rendements thermiques qui en ont été déduits sont des minima, ce qui permet d'en garantir la réalité. Les

pouvoirs déterminés par la bombe

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sont les pouvoirs supérieurs & volume constant, le gaz étant saturé d'eau à la température d'environ 15° C, et la vapeur étant condensée après combustion à la même température. Le pouvoir calorifique supérieur a été ramené, ainsi que la consommation de gaz, à 0° et à 760 millimètres de mercure.

Pendant toute la durée des essais, on retirait sur chaque cylindre, et simultanément, le plus grand nombre de diagrammes possible (de 18 à 24 sur chacune des faces des pistons). Les ressorts des quatre indicateurs ont été très soigneusement tarés avant et après les essais. Les diagrammes ont été mesurés au moyen de planimètres vérifiés, et les mesures ont été contrôlées par deux observateurs diffé-

Fio. 216.

rents. Ces diagrammes présentent, comme on sait, une surface négative qu'il est impossible d'apprécier, vu le faible écart que donne l'échelle ordinaire entre les courbes d'aspiration et d'émission. Cette surface est donc souvent négligée. Elle a cependant une valeur dont il faut tenir compte; car, dans les diagrammes spéciaux où elle a pu être relevée au moyen de ressorts plus faibles, on a pu constater qu'elle atteignait jusqu'à 3 0/0 du travail positif. Ainsi une puissance de 1.827 chevaux mesurée sur le diagramme ordinaire descend à 1.771 chevaux quand on serre la vérité de plus près. Cette

correction, qui a été appliquée ici, a évidemment pour conséquence d'augmenter le rendement organique du moteur, mais, par contre, d'abaisser encore le rendement thermique et d'élever la consommation par cheval indiqué.

Les appareils de mesure électrique consistent en un voltmètre apériodique de précision Chauvin et Arnoux et un ampèremètre Hartmann et Braun apériodique de précision, à cadre mobile, indiquant de à 2.000 ampères. Le premier appareil a été contrôlé à l'Institut électrotechnique Montefiore, et le second contrôlé par comparaison avec un ampère-

Fio. 217.

LES GRANDS MOTEURS A GAZ

mètre Chauvin et Arnoux étalonné et l'Institut. C'est le directeur de ce dernier, M. le Professeur Erfc Gérard, qui, par la méthode de Swinburne, -a déterminé la courbe de rendement de la dynamo génératrice employée dans les essais.

Les résultats des expériences faites, dans les conditions que nous venons de décrire, les 9 et 10 janvier 1906, sont consignées dans

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le tableau XXX (p. 288), où on n'a fait figurer que les moyennes de chacun des groupes de trois essais.

Les figures 216 à 219 représentent des diagrammes relevés dans un des essais sur les deux cylindres du moteur.

Les essais n 0i 1 , 2, 3 et 4 sont effectués sous des charges croissant depuis le quart de charge (fonctionnement rarement employé) jusqu'à la charge normale, qui est environ 1.500 chevaux effectifs. La pression moyenne s'est élevée de l te ,79 à 4 k *,95, ce dernier résultat étant obtenu au moyen d'un gaz dont le pouvoir calorifique supérieur n'était que de 943 calories.

Cette pression moyenne de 5 kilogrammes environ mérite d'être signalée. Elle correspond à une compression d'environ 14 kilogrammes. Il convient de remarquer que la vitesse dans le quatrième essai est des- °f?T/yr fi £ % /P cendue à 91,25 tours par minute à la

Fia. 218.

suite d'une modification du régulateur, nécessitée par un léger accident

dka^rcunnu>J{ relai <tur ie afûndrvjR qui est survenu à cet organe au cours

aatotu*

Fio. 219.

des expériences.

L'essai n° 5 correspond et une dilatation plus grande du mélange tonnant qui a un peu diminué la pression moyenne.

L'essai n° 6 peut être considéré comme effectué à surcharge, bien que le régulateur ne déterminât pas encore des admissions pleines aux quatre effets.

Des rendements organiques très élevés ont été obtenus surtout dans les essais n" 4 et 5. U faut rappeler à ce sujet qu'il a été tenu compte, pour les déterminer, de la partie négative du diagramme mesurée sur les diagrammes spéciaux et qui varie très peu. Cette correction a d'ailleurs eu pour effet d'augmenter la consommation de gaz par cheval indiqué.

Malgré cela, la consommation de 2.155 litres de gaz par cheval-heure indiqué, correspondant à 2.392 litres par cheval effectif et par heure, n'en reste pas moins remarquable et mérite d'arrêter l'attention; ce 'sont des chiffres rarement atteints. Les consommations en calories sont tout aussi dignes de remarque, étant donné qu'elles sont rapportées au pouvoir supérieur déterminé par la bombe dans l'oxygène, donc à une combustion rigoureusement complète et sans déduction de la chaleur latente de la vapeur d'eau. Dans ces

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