HAE

les caractéristiques de pertes à vide ont été tracées dans toute l'étendue du champ où la machine peut être appelée à fonctionner et même au-delà, soit de O0 à 1.500 E/m. et depuis 10 jusqu'à 130 volts, de 19 en 10 volls; la résistance de l’induit a élé mesurée dans douze positions.

On sait que cette méthode de détermination du rendement est basée, comme son nom l'indique, sur l’hypothèse de l'indépendance des pértes dues aux différents effets, ce qui permet leur étude séparée.

Supposons que la machine tourne à une vitesse de n t./m. sous une différence de potentiel E, parcourue par un courant.I dans l’induit.

La puissance électrique absorbée dans l’induit, la machine fonctionnant comme moteur, et à excitation séparée est: W—EI.

D'autre part, le réseau de courbes des pertes à vide indique par interpolation qu’à cette allure la machine absorbe à vide un courant à sous la différence du potentiel efficace dans linduit de résistance r qui est au régime de charge considéré E — r I.

La puissance nécessaire à la marche à vide à la même allure était donc p—=E-rli

tandis que la chute de potentiel ohmique dans linduit, dont la résistance est r dissipe par effet Joule une énergie 7j = r l.

Dans ces conditions, et d’après l'hypothèse, l'énergie électrique transformée en énergie mécanique disponible sur l'arbre de la dynamo fonctionnant comme moteur est

W=W-—-p—-j—EI—-(E-rlDi-rp.

Le terme relatif aux pertes à vide p = (E — rI) à représente dans cette équation la somme des pertes par : frottements dans les paliers et les balais, frottements de l’induit dans l’air, hystérésis et courants de Foucault dans l’induit, et c’est cette somme qui est considérée comme indépendante de la charge.

I1 est donc possible, en mesurant la vitesse de rotation de la dynamo et l'énergie électrique dépensée, de connaître la puissance mécanique fournie au moteur, que l’on obtient en retranchant de l'énergie mécanique disponible sur l'arbre de la dynamo l'énergie absorbée par la courroie, dont le couple résistant Cc a été déterminé à toutes les vitesses de rotation par la méthode cinétique.

Il faut remarquer. à ce sujet, que ce couple a été relevé à charge nulle, puisque les expériences qui l’ont fourni ont été faites avec les deux machines tournant à vide, et qu’il correspond à une perte de puissance Pc dans la courroie due seulement à sa raideur et à sa ventilation laquelle n’est qu'une partie de la puissance perdue, l’autre étant constituée par la perte due au glissement Es

tique de la courroie sur les poulies.

Mais des mesures faites à pleine charge du moteur, soit avec des couples variant de 5 à 50 fois les valeurs employées dans les essais d'entraînement du moteur à gaz par la dynamo, n'ont donné qu’un glissement de 0,8 o/o très rapidement décroissant avec la charge.

On peut donc tenir les pertes par glissement comme entièrement négligeables dans ces mesures d'entraînement. La puissance Pc correspondant au couple Ce déterminé précédemment, représente alors la perte de puissance totale due à la courroie et l’énergie transmise au moteur est alors

W' — Pc.

Cette méthode a permis de poursuivre des essais complets en vue de déterminer les pertes en fonction de la vitesse, puis en fonction de la température de l’enveloppe du cylindre, d'établir la part des résistances de frottement revenant à chacun des principaux organes ou groupes d'organes du moteur, elle a été utilisée également à la déterminalion des couples résistants de transvasement aux différents régimes, car elle présente pour cela une commodité beaucoup plus grande que la méthode cinétique avec laquelle il est difficile de relever des diagrammes dans de bonnes conditions.

Pour les autres essais, les deux méthodes ont été employées concurremment et ont donné des

résultats exactement semblables, ce qui doit inspirer confiance dans leur valeur car elles sont tout à fait indépendantes l’une de l’autre. C &

CU Iwp 5 ?

Figure

TiTRE III. —- VARIATIONS des PERTES avec la VITESSE

L'étude de cette question a été faite par les deux méthodes, cinétique et électrique, que nous venons d'exposer, le moteur complet fonctionnant sans allumage, d’une part avec les orifices d’admission ouverts en grand, d'autre part avec ces orifices d’air et de gaz complètement fermés. Dans ce dernier cas, les rentrées d’air qui se produisent dans le cyhindre proviennent uniquement des fuites dans la canalisation d’aspiration, soit par les joints, soit par les jeux existants entre les tiges des soupapes d’admission et de mélange et leurs guides.

y4 N | , | y Wégromme B + $ Disbramme A ÿ te : : Az 37,9 71 - 200 Ur marche à vide 3 3

Femerquer en 2 L dutee de linaicsteur & fond de course en haut.

Lire de B boucle supérirure 5e mesure avec un ressort lus retce.

Tisgrem me C

0 400 #00 fn 7.

Ki. 19 | Fig. 21

Les diagrammes correspondants à ces deux régimes de marche sont reproduits figure 19 respectivement en :

A pour la marche à pleine ouverture correspondant au réglage de pleine charge.

C pour la marche à orifices fermés qui reproduit sensiblement les conditions de réglage en marche à vide.

Les pressions en fin de compression sont alors d'environ 12 kg./cm? et 3 kg./cm?, tandis que les pressions en fin d'admission passent de — 0 kg./cm ? 05 à — 0 kg:/cm°? 7 par rapport à la pression atmosphérique, au régime normale de 200 L./m. où ont été pris ces deux diagrammes : elles varient, d’ailleurs, assez peu avec la vitesse surtout quand l’admission est grande ouverte.

Enfin, le diagramme B, figure 20 représente un diagramme relevé au cours des essais à vitesse variable exécutés à l'indicateur, le moteur marchant à vide, avec explosions. IL a été pris à la plus faible vitesse à laquelle il ait été possible de maintenir le moteur en régime stable, soit 37 t./m. La pression d’explosion y est très faible, 5 kg./em° 4, malgré une très forte avance à l’allumage nécessaire pour brûler le mélange peu comprimé et la pression en fin d’admission est inférieure de 0 kg./cm? 7 à la pression atmosphérique.

L'emploi de l'indicateur a permis d'étudier, par une troisième méthode indépendante des deux précédentes, la variation des pertes avec la vitesse.

Les essais aux trois régimes A, B, C ont été faits avec une lempéralure dans l’enveloppe du moteur égale à 650.

La figure 21 montre les résultats obtenus.

Les trois courbes représentatives A, B et C exprimant les valeurs du couple résistant dû aux frottements en fonction de la vitesse de rotation n. Toutes sont presque des droites et elles sont de plus sensiblement parallèles entre elles.

On observera, de plus, qu’elles se rangent bien dans l’ordre décroissant des pressions moyennes au diagramme développé, car on a, ainsi qu'on l’a vu par le calcul des pressions moyennes au diagramme développé (chapitre Il, titre 1er).

I, — 1 kg./cm? 49 Is — 0 kg./cm°? 96 Te — 0 kg./cm? 66, à la vitesse de 200 t./m.

La courbure des lignes A, B, C tantôt à concavité supérieure (B et C), tantôt à concavité inférieure (A), paraît provenir d'erreurs expérimentales, car elle est trop faible pour pouvoir être altribuée à une cause définie. Si l’on remplace, en effet, ces lignes par des droites, l'erreur ne dépasse jamais 0 kgm. 5 et il n’est pas possible de répondre en toute certitude d’une telle précision.

Les droites peuvent donc être substituées aux courbes et leurs équations sont respectivement é

Ca — 7,1 + 0,080 n CB — 6,1 + 0,072 n Ce — 4,5 + 0,073 n

ces équations représentent les couples résistants observés de 30 ou 40 t./m. jusqu'à 240 t./m. environ.

Si l’on admet que l’extrapolation des résultats est possible jusqu'à n — 0 ce que d’autres essais ont justifié, on voit que n croissant de 0 à 240 t./m., les variations de couple sont respectivement :

pour C1 de 7,1 à 26 kgm.3 soit 3,7 fois plus — CB — 6,1 — 23 kgm.4 — 3,8 — — Ce — 4,5 — 22 Kgm.1 — 4,9 —

ou en moyenne un accroissement de résistance de 1 à 4,2 quand la vitesse croît jusqu'à son maximum, plus considérable que les valeurs couramment admises pour cet accroissement en fonction de la vitesse. ;

Nous avons précédemment montré qu’à l’allure de 200 t./m., les couples résistants croissaient en fonction de la pression moyenne au diagramme développé suivant une loi linéaire.

Il est intéressant d'examiner s’il en est de même aux très basses allures. Il suffit pour cela de calculer la pression moyenne au diagramme développé I dans ces conditions pour les trois régimes A, B et C., Considérons la vitesse de 40 t./m., limite inférieure approximative de l'intervalle où ont été poursuivies les mesures. A cette allure, les forces d'inertie ne sont plus que de 1/25 de ce qu’elles étaient à 200 t./m.; le maximum de la pression fictive d'inertie passe de 2 kg./cm? à 0 kg./cm° 80 valeur absolument négligeable.

On obtient alors la pression moyenne au diagramme développé en faisant la moyenne des pressions moyennes pendant lés quatre temps du cycle, ce qui se fait immédiatement sur un diagramme d’indicateur, et donne les résultats suivants :

ITA — 1 kg./cm? 18 Il'x — 0 kg./cm? 67 Ie — 0 kg./cm°? 56 el les couples résistants obtenus en coupant les trais droites représentatives par l’ordonnée n — 40sont : C'a = 10 kgm. 3 C3 — 9 kgm. 0 C'e — 8 kgm. 4

La figure 22 obtenue en portant IF en abscisses et C’en ordonnées montre que les trois points se placent sensiblement sur une droite, dont l'équation est Cf — 7,0 + 2,8 IT alors qu’on avait obtenu pour n — 200 t./m.

Cf —= 16,9 + 3,9 TI.

On remarquera que pour ces deux vitesses très différentes, la loi des accroissements de Cf en fonction de II reste tout à fait comparable, les rapports des deux coefficients moines + et ns étant en sommes assez voisins.

Vérifiée ainsi dans un domaine de vitesses très étendu. puisqu'il va de la plus faible allure à laquelle le moteur puisse se maintenir en régime permanent jusqu'à la plus élevée qu'on puisse lui faire prendre sans compromettre sa sécurité, celle loi linéaire des accroissements de Cf en fonction de I1 doit être considérée comme valable à toutes les allures et acquiert ainsi un surcroît de généralité.

Le tracé des courbes A et C (figure 21) a été fait après déduction du couple résistant provenant du transvasement de l’air de l'extérieur à l’intérieur du cylindre et vice versa, déduction dont nous avons montré la nécessité.

Lesdits couples de transvasement C£ ont été déduits de la mesure des diagrammes pris à des vitesses convenablement choisies, au nombre d’une dizaine pour chacun des régimes A et C, en entraïnant le moteur avec la dynamo à une allure constante. Ce sont ceux de ces diagrammes qui correspondent à l’allure de 200 t./m. qui ont été reproduits dans la figure 19, tandis que les résultats des mesures en question font l’objet de la figure 23 où sont reportées en À et C les courbes représentant C4: en fonction de n.

Au contraire, les valeurs du couple résistant déduites des mesures faites à l’indicateur pendant la marche à vide du moteur avec explosions, ne nécessitent aucune correction, le couple indiqué étant rigoureusement égal au couple de frottements.

In

Fio.22

Nous tenons à souligner ici la concordance remarquable, subsistant à toutes les vitesses de rotation, entre les résultats fournis par les mesures à l’indicateur dans la marche avec allumage et explosion d’une part, et par les mesures faites en marche sans allumage par voie électrique ou cinétique, le moteur ne contenant constamment que de l’air pur, d’autre part; il est, en effet, possible de tirer de ce fait expérimental quelques déductions intéressantes touchant le graissage du piston.

En effet, la différence entre ces deux types de cycles est fondamentale et correspond à une température moyenne du fluide beaucoup plus élevée dans le premier cas que dans le second, ce que démontre, d’ailleurs. la quantité de chaleur considérable qu'il faut soustraire au moteur dans le premier et lui apporter dans le deuxième régime de marche.

Bien que la température de l’eau de circulation fût conservée la même, on pouvait se demander a priori si la différence de température moyenne du gaz ne produirait pas dans le lubrifiant adhérent aux parois du cylindre et du piston des différences considérables, soit d'état, soit de température.

L'expérience se prononce contre cette supposition, car de telles différences dans l’état du lubrifiant ne sauraient aller sans des différences considérables dans les frottements du piston contre le cylindre, lesquels forment, comme on le verra. la majeure partie du frottement total: ce qui entraînerait de grandes variations dans le couple de frottement observé en passant d’un régime à un autre.

On voit qu'il n’en est rien, dans ces mesures faites à vitesse variable, et le même fait avait été observé en marche à vitesse constante et à charge variable. Dans l’un comme dans l’autre cas, les frottements se trouvent déterminés uniquement, à la vitesse considérée, par la valeur de la pression moyenne au diagramme développé, sans égard aucun pour le type de cycle — avec ou sans explosions

d’après lequel ils ont été déterminés.

Il en résulte que les variations d'état du lubrifiant ne sauraient être bien grandes, le frottement restant le même. Si une élévation de température de l'huile a bien pour effet d'augmenter sa fluidité,

tandis qu’une combustion ou altération partielle produite par la présence des gaz chauds tend, au contraire, à la faire épaissir, la compensalion que l’on pourrait être tenté d’invoquer entre ces deux effels ne saurait être supposée complèle el à toutes les allures et à toutes les charges et à toutes les températures de gaz.

Pour que les frottements puissent se maintenir à peu près indépendants de l’état du gaz, il faut évidemment que les changements apportés par ceux-ci au lubrifiant soient faibles, el cette conclusion revient à exprimer que le lubrifiant est plus sensible aux variations de température de l’eau de réfrigération qu’à celles du gaz contenu dans le cylindre.

Ce fait ne doit pas être regardé comme difficilement explicable, la transmission de la chaleur de liquide à métal ou à travers le métal étant bien plus aisée que de gaz à liquide. De plus, le film d'huile existant sur les parois de l’alésage du cylindre est constamment en contact avec cette paroi et ne vient au contact des gaz que lorsqu'il est découvert par le piston; il est encore constamment brassé et renouvelé par celui-ci, et l’on conçoit que sa température moyenne et son état varient peu dans ces conditions, tant que la température de l’eau reste fixe et que celle de la paroi, qui en dépend, varie peu.

Cette remarque, basée en partie sur des observations faites en marche à vide avec explosions, vient donc à son tour infirmer la supposition d’une augmentation des frottements à ce régime due à une combustion de l’huile, dont il a déjà été question, et que nous avons montrée comme fictive el résultant vraisemblablement d’essais insuffisamment précis faits à l'indicateur.