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Les résistances de frottement de ce moteur obéissent donc à des lois de même forme que pour les précédents.

TITRE IT. — ESSAI d'un MOTEUR S. M. I. M. de 120 CV

Ce moteur est un monocylindre horizontal à quatre temps, fonctionnant au gaz pauvre, et à simple effet.

Alésage du cylindre, 500 mm.; course du piston, 700 mm.; volume d’une cylindrée 137 1. 4.

Vitesse de régime, 180 L./m.; vitesse moyenne du piston, 4 m./sec. 20.

Poids du volant, 11.600 kg.; moment d’inerlie total, 2.800 kg./cm?.

Couple moteur indiqué maximum pour une pression indiquée de: 6 kg./em?. Cim — 656 kgm.

Ce moteur actionne une dynamo hexapolaire à courant’ continu de 230 volts 350 ampères, dont l’induit est calé en bout de l’arbre moteur.

Les essais faits sur ce moteur ont été effeciués dans les conditions suivantes :

Se de : : Ci . J Ci Essais à lindicateur, à une fraction de charge 0 et à une fraction de charge == — 0,12 AUD in

correspondant à la marche à vide.

Essai par la méthode cinétique à pleine ouverture de l'admission, el seulement aux environs de la vilesse de régime.

Il n’a pas été fait d’essai à pleine charge car ce moteur, tournant dans une station centrale depuis plusieurs années était, lors des essais, passablement usé el a été arrêté aussitôt après pour revision et remise en état complète, et comme le gaz pauvre utilisé contenait une forte proportion d'hydrogène, les marches aux fractions de charge élevées engendraient des coups durs très violents par suite d’allumages spontanés. Il a paru préférale d'éviter celte cause d’efforts pénibles à un moteur fatigué; d’ailleurs, les diagrammes pris dans ces conditions ne fournissent pas de bonnes mesures.

I1 importe également de tenir compte de l’usure de ce moteur dans l'appréciation des résultats obtenus, en effet, une grande liberté dans toules les articulations, un poli des surfaces frottantes devenu complet, un graissage nécessairement plus abondant par suite de l'écoulement plus rapide de l'huile hors des paliers par des jeux accrus, l’usure des segments qui diminue leur bande el, par suite, leur pression contre le cylindre, toutes ces causes agissent simultanément pour diminuer les pertes par frottements. Il ne faut donc pas être surpris de la valeur très élevée du rendement organique qui ressort de ces expériences.

La puissance utile a été mesurée par l'intermédiaire de lénergie électrique fournie par la dynamo. Il a été employé pour cela des appareils de mesures qui, tarés immédiatement après les essais, n’ont montré que des erreurs propres de 1 à 3 millièmes, donc complètement négligeables.

Le rendement de la dynamo a été calculé en partant des courbes de pertes fournies par le constructeur.

La température a été maintenue, pour tous les essais, aussi voisine que possible de 400, valeur adoptée pour la marche usuelle de ce moteur.

Même indicateur et même montage que précédemment; toutefois, en raison des dimensions plus considérables de la machine, les conditions sont moins favorables, le canal de communication et la corde de commande de l'indicateur étant forcément plus longs que pour les moteurs étudiés ci-dessus, ce qui rend moins sûres les mesures faites par ce procédé.

Nous avons également pu profiter du démontage qui a suivi les essais pour mesurer les couples résistants du volant avec la distribution d’abord et, ensuite, du volant seul.

Les mesures ont été faites en entraînant ces pièces du moteur au moyen de la dynamo fonclionnant comme moteur électrique en la reliant aux barres du tableau de la centrale par l’intermédiaire d’un rhéostat servant au démarrage : il n’a pas été fait de déterminations à des allures différentes de la vitesse de régime, le calcul du rendement de la machine électrique n'étant possible

qu’à cette vitesse avec les documents mis à notre disposition.

Les mesures à l'indicateur ont fourni les résultats suivants :

Fraction de charge Us 0,61 0,12 Cim Vitesse moyenne de l'essai n t./m. 180 188,5 Pression moyenne indiquée pi kg./cm° 3,65 0,50 Couple indiqué correspondant Ci kgm. 405 54,5 Couple utile Cu kgm. 336 0 Couple de frottement Cf kgm. 69. 54,5 Puissance utile Pu CV 85 10 Rendement organique 0,82 Pression d’explosion kg./cm? 21,8 5,0 | Pression de compression kg./cm° 11,6 3,0

Le diagramme développé pour ces deux régimes est représenté figure 37. On y remarque une pression fictive d'inertie beaucoup plus considérable que pour les moteurs précédemment étudiés en raison des dimensions el de la vitesse de piston plus grandes de la présente machine, qui porte la

Pression en 2g/em° à

Course d Course Course de Course d'

adrnission comfiression detente echafhement.

40 £ Moteur SMIM 180 cv Dagremme develorhe 3 180 1/7. Hg.57

valeur maxima de celte pression d'inertie à 6 kg./cm? environ, valeur supérieure à celle de la pression d'explosion en marche à vide; d’où il résulte que la bielle travaille à l’extension au moment de

l'explosion, lorsqu'on marche à vide, ainsi que le montre la forme du tracé correspondant.

Fer CE Les valeurs correspondant aux régimes — (0,61 0,12 AN sont pour la pression moyenne au diagramme développé IT = 3 kg./cm? 57 2 kg./cm? 27.

Mais, d'autre part, l’essai en marche sans explosions a donné les résultats suivants : Cf = 55 kgm. I = 2 kgm./cm?° 62.

On peut alors porter comme précédemment II en abscisses Cf en ordonnées, el obtenir ainsi la figure 38, où les trois points se groupent près d’une ligne droite d’équation. Cf = 24 + 125 II.

Mais pour une pression indiquée de 6 kg./cm? le moteur serait susceptible de fournir un couple indiqué maximum Cim —= 656 kgm. et l’on peut écrire Cr Cim relation qui conserve bien la forme générale rencontrée déjà, mais dont les coefficients sont bien plus petits que les précédents, comme le faisaient prévoir les dimensions el l'usure du moteur : celle-ci était surtout notable en ce qui concerne les segments, dont la pression sur la paroi du

cylindre était devenue insuffisante pour assurer lPélanchéilé, les fuites étant devenues nettement visibles sur les diagrammes de compression. C’est principalement à cette cause que sont dûs les faibles froltements relevés dans ce moteur.

Mais, de plus, il ne faut pas perdre de vue que les valeurs de II correspondant aux conditions de marche réelle du moteur sont supérieures dans le cas présent, en raison des pressions d'inertie plus fortes, à ce qu’elles étaient sur les autres moteurs étudiés et qu’à pleine charge on aurait enviro I — 4 kg./em? 5, alors que l’on obtenait précédemment des pressions d'inertie de 2,9 à 3,4. Il LRO donc de considérer non seulement la valeur du coefficient b de II dans l'expression de Cf mais également celle du produit b II, dont l'infériorité dans le cas du moteur de 120 CV est moins considérable et s'explique aisément ; le rendement organique qui lui correspondrait à pleine charge

serait de 0,88 environ; il n'a, quoique très élevé, rien de surprenant pour un moteur de cette dimension. dans l’état où nous l’avons étudié.

Les mesures de résistance du volant avec la distribution et du volant seul nous ont respectivement donné, à l’allure de régime :

C6 en,

La part importante de ces résistances dans Je total fait ressortir, elle aussi, la valeur relativement faible de la résistance du piston, dont nous venons d’exposer la cause.

Trrre IV. — ESSAI d’un MOTEUR à DEUX TEMPS 3 CV, à GRANDE VITESSE

Moteur P. S. à deux temps monocylindrique vertical à simple effet, fonctionnant à l’essence, refroidi par circulation d’eau, cylindre. en fonte.

Alésage du cylindre, 54 mm.; course du piston, 54 mm.; volume de cylindrée, .V — OL. 1237.

Rapport de compression théorique, ir — us

Allure de régime correspondant à la puissance maxima, 4.500 t./m environ.

Vitesse moyenne du piston à cette allure, 8 m./sec. 1.

La distribution de ce moteur est du type dit à trois lumières — voir schéma figure 39. Le piston P y joue le rôle de tiroir, la lumière d’aspiration A introduit le mélange venant du carburateur dans le carter du moteur F sous l'influence de la dépression qu'y engendre la montée du piston; ce mélange comprimé dans le carter par la descente consécutive du piston — c’est la fonction dite précompression — est ensuite transporté par la lumière de transvasement T dans le cylindre C, d’où il balaie les gaz brûlés par la direction que lui imprime le déflecteur D et où il est comprimé par la montée suivante du piston allumé par la bougie placée dans l’un des orifices supérieurs B', détendu et évacué finalement par la lumière d'échappement E. En raison de la hauteur de celle-ci au-dessus du point mort bas, le volume de la cylindrée V n’est pas entièrement utilisé pour la détente el la compression et celles-ci se trouvent réduites au rapport de volume de 4,1 au lieu de 5,4.

Le vilebrequin du moteur est porté par deux paliers à billes; la magnéto, montée en boul d'arbre, tourne à la vitesse du moteur. :

La tête de bielle est montée sur rouleaux ; l’axe de pied de bielle, serré dans la bielle, tourillonne dans le piston fait d’un alliage de cuivre et d'aluminium, et muni de trois segments.

UT ns , :

Ce moteur, établi pour une vitesse de régime à puissance maxima de 4.500 t./m. environ, n’a pu être essayée que jusqu’à 3.700 t./m. et a fourni à celte allure une puissance de 2 CV 7, la puissance de 3 CV devant être atteinte seulement à 4.500 t./m.

La pression d’explosion mesurée à pleine charge au moyen de l’acromètre Mazellier-Carpentier a été trouvée voisine de 14 à 15 kg./em°. Il n’a, naturellement, pas été possible, sur un moteur aussi pelil et aussi rapide, de relever des diagrammes d’indicateur. Comme, d’autre part, les appareils .manographiques sont impropres à fournir des diagrammes corrects — surtout à d'aussi grandes vilesses — Ia puissance indiquée n’a pu être obtenue.

Les mesures de pertes par frottement se sont donc trouvées limitées aux régimes de marche entraînée sans explosions : elles ont été obtenues au moyen d’une machine électrique entraînant le moteur par courroie et dont l’étalonnage avait été fait préalablement de façon très complète. La vitesse de rotation du moteur a pu ainsi varier à volonté jusqu’à la limite de 3.700 t./m. imposée par la sécurilé de la courroie et de la machine électrique elle-même.

Les pertes dans la courroie ont été déterminées en entraînant le vilebrequin du moteur et la “poulie tournant seuls sur leurs roulements à billes. On accroit par ce procédé les pertes vraies dans la courroie de la valeur des frottements des dits roulements à billes et on les diminue des pertes par glissement élastique aux régimes où sont faites les mesure.

Ces glissements ont élé mesurés, ils sont conslamment restés de l’ordre du millième; les frottements des paliers à billes, calculés d’après les coefficients de frottement normaux, ressortent à une valeur causant des pertes du même ordre de grandeur que les glissements de la courroie : on

0 4000 2000 3000 4000 tm 71 est donc bien fondé à négliger l’erreur résultant

Fig. 40 de leur différence.

Le couple résistant correspondant à la perte dans la courroie ainsi calculée est représenté figure 40 en fonclion de la vitesse de rotation du moteur PS par la courbe FF. Il reste sensiblement constant jusque vers 3.000 t./m. et croit ensuite légèrement.

L'absence de dispositif de réchauffage n’a permis l'exécution des expériences qu'à la température ambiante, le circuit de réfrigération étant parcouru par un courant d’eau froide : ce -moteur fonctionnant d’autant mieux à pleine charge que la température de l’eau de réfrigération est plus basse, on s’est trouvé ainsi dans des conditions de marche normales pour le moteur et très voisines de celles réalisées pour les essais de puissance.

Le moteur a été essayé de cette façon pour la déterminalion des pertes par frottements à différents régimes de marche.

L’orifice d'aspiration A au carter est fermé complètement, tandis que lorifice d'échappement E et les deux orifices supérieurs B et B” restent ouverts. L’aspiration est ainsi supprimée et par suite le transvasement.

Au voisinage du point mort bas, en effet, le carter FF étant en communication avec le cylindre C, la pression y est égale à la pression atmosphérique; pendant la course montante du piston, le volume du carter augmente et il s’y produit une dépression, mais lorsqu'au voisinage du point mort haut, la tranche inférieure du piston P vient découvrir l’orifice À, celui-ci étant obturé ne permet pas la rentrée de l’air extérieur comme en fonctionnement normal.

En redescendant, le piston fait alors repasser l'air enfermé dans le carter par tous les états successifs qu'il a pris lors de la course précédente et récupère ainsi le travail qu'il avait fourni à ce moment contre la pression atmosphérique.

Sur la surface supérieure du piston, celte pression s'exerce, en effet, constamment ; la section des orifices B et B’ égale à 4 cm? étant suffisante pour n’introduire aucune résistance sensible à l’écou-

er —.

lement : à lallure de 3.000 t./m., la durée d’une course étant 0 sec. 01, la vilesse moyenne des 124 cm. d'air d'une cylindrée qui doivent les franchir dans ce temps est, en effet, de 31 m./sec. seulement. La contrepression moyenne qui en résulte n’alteint pas 0 kg./cm? 91 el peut, par suite, être négligée, le couple résistant qu’elle engendre étant beaucoup plus petit que les erreurs expérimentales à prévoir.

Les résistances passives mesurées ainsi sont donc exclusivement celies provenant des frottements des pièces du moteur.

Les essais ont été faits de 700 à 3,500 t./m. et leurs résultats reportés figure 40 en fonction de la vitesse de rotation et l'on voit que leurs résultats peuvent être correctement représentés par une droite.

Les orifices BB’ du cylindre C sont fermés, l’orifice À restant fermé comme précédemment.

On a donc maintenant sur la face supérieure du piston une compression suivie d’une détente, tandis que la face inférieure, travaillant comme précédemment ne subit elle non plus aucun travail résistant moyen.

L'augmentation des frottements qui se manifeste alors est donc due uniquement à l’augmentation des efforts exercés sur le piston du fait de la compression et de la détente de l'air dans le cylindre aux pertes près que peut subir le cycle ainsi réalisé, soit du fait du manque d'étanchéité, soit du fait des pertes thermiques par les-parois, lesquelles à cette vitesse sont évidemment très faibles avec une compression modérée de 4,1 en rapport de volumes.

On obtient ainsi les valeurs du couple résistant que l’on peut représenter par la droite B. Les mesures correspondantes n’ont pu être faites au-dessous de 2.000 t./m., les vitesses de rotation inférieures ayant engendré des oscillations de la courroie dues à l’irrégularité du couple résistant aux basses allures, el qui faussaient considérablement les mesures.

Ouvrant de nouveau les orifices BB’, on débouche également l’orifice A d'admission au carter.

Il ne se produit plus ainsi de compression dans le cylindre, maïs le carter devient alors le siège du phénomène de précompression, tel qu'il se produit en charge dans la marche normale du moteur: aux environs du point mort supérieur, l’air pénètre dans le carter FF par l’orifice A découvert à ce moment par la tranche inférieure du piston P, lequel le comprime ensuite en redescendant; lorsqu'il arrive aux environs du point mort inférieur, l'air est transvasé par T dans le cylindre où il se détend sans produire de travail et s'échappe de là dans l’atmosphère par B et B’. En remontant, le piston abaisse la pression dans le carter, préparant la nouvelle admission d’air qui se produit aux environs du point mort haut et le phénomène recommence.

Le cycle décrit par l’air en dessous du piston comprend donc deux temps de travail résistant: la compression d’abord, la détente ensuite, et deux chängements de pression à volume presque constant aux environs des deux points morts: l’admission d’abord et le transvasement ensuite; ce cycle absorbe ainsi du travail.

Les mesures ont été faites de 809 à 3.500 L./m. leurs résultats peuvent être représentés par la droite C. ainsi que le montre la figure #0.

L'orifice d'aspiration A restant ouvert pour maintenir la précompression, on ferme de nouveau les orifices du cylindre B et B’ ce qui rélablit la compression, les phénomènes qui se passent successivement dans le moteur étant semblables à ceux que nous avons décrits pour la marche normale, moins l'explosion qui est évidemment supprimée ici.

On obtient alors la droite D de la figure #0 qui a pu être tracée de 1.300 à 3.500 t/m., en variant la tension de la courroie pour retarder l'apparition des oscillations déjà observées au régime B.

On remarquera que toutes les observations ont pu être représentées par des droites au degré de précision, il est vrai assez faible, que comportaient les mesures faites : une vérificalion intéressante de celles-ci peut, d’ailleurs, être déduite des observations suivantes :

Le travail résistant dû à la précompression de l’air n’étant pas influencé paï les transformations

He ess

subies par cette masse d'air une fois qu’elle est transvasée au- dessus du piston. est évidemment indé pendant de l'existence ou de la suppression de la compression.

Par suite, si l’on fait la différence c — a des ordonnées des valeurs C et À du couple résistant pour une même vitesse de rotation n, on doit trouver la même valeur que pour la différence d — b des ordonnées D et B à la même allure n, puisque ces deux couples de droites ne diffèrent entre eux que par l’absence de la compression pour le premier et son existence pour le second et; par suite,

Pour les mêmes raisons, on doit avoir b — a — d — € — ye en appelant ye la valeur de l’aug

mentation du couple résistant produit par la compression. En effet, les pressions mises en jeu dans la précompression sont plus de dix fois plus petites que les pressions correspondantes de compression et sont, par suite, sans influence sur la variation ye du couple résistant total F que produit la compression.

Or, les résultats obtenus vérifient ces relations aussi exactement que le permettent les incertitudes expérimentales, puisque les deux droites représentatives de chacun des couples ye et yp sont si peu différentes qu'on ne peut les tracer distinctes à l’échelle de la figure #0.

Il importe de bien remarquer que le couple résistant y» est dû à une résistance passive provenant non des frottements des pièces du moteur proprement dites, mais du travail absorbé par le transvasement de l'air, tandis qu’au contraire le couple ye est une augmentation des résistances de frottement réelles du moteur sous l'influence des efforts dûs à la compression.

Peut être la diminution observée de yc lorsque la vitesse croît, peut-elle s'expliquer par la compensation partielle qui s'établit durant une partie de la course entre la pression de compression d'une part, et la pression fictive d'inertie d’autre part : celle-ci croissant en même temps que la vitesse on conçoit que l'effort résultant total sur le piston diminue simultanément. Mais l’analyse du phénomène ne serail ROSE quantativement que si l’on disposait d’un diagramme, ce qui n’est pas le cas.

L’essai de ce petit moteur, pour si incomplet qu’il soit. a permis de montrer cependant que la variation du couple résistant de frottement en fonction de la vitesse qui, seule, a pu y être observée, obéit à une loi tout à fait analogue aux relations précédemment trouvées sur des moteurs entièrement différents. On trouvera au chapitre suivant un parallèle entre les résultats de ces différentes machines. 5