‹ Traité théorique & pratique des moteurs à gazChapitre 12 sur 68 · M. Boulet est concessionnaire de ce brevet en France · texte numérisé non relu

M. Boulet est concessionnaire de ce brevet en France

idée. Nous les décrirons quand nous ferons la monographie des principaux moteurs entrés dans le domaine de Tapplicalion .

C'est en 1883 que parut le moteur Griffin. Nous devons un hommage spécial au génie de cet ingénieur qui est le créateur des moteurs à six temps. Ce cycle lui permet de chasser complètement les produits de la combustion ; en effet, après le quatrième temps, il consacre deux temps à une aspiration d'air et à une expulsion de cet air et des gaz brûlés restés dans le cylindre : l'idée dominante est donc le contrepied de celle d'Otto. Chose étrange : ce moteur est d'une régularité parfaite, ainsi qu'en témoigne le concours ouvert, en 1888, entre les divers moteurs anglais par la Société des Arts de Londres ; le moteur Griffin emporta le premier prix de régularité et il reçut une médaille d'or. Sa consommation fut de 784 litres par cheval-heure, gaz d'allumage déduit. Nous reviendrons plus loin sur cet important concours.

L'Exposition d'Anvers était attendue avec curiosité ; elle devait permettre d'apprécier les derniers progrès réalisés à la date de 1883.

On y retrouva les moteurs Otto, Kœrting, Andrew et Bénier ; deux machines à peu près nouvelles y ont paru, celle de Warchalowski, exposé par la maison Hœrde et C** de Vienne, et celle de Benz, présentée par la maison de ce nom de Mannheim. ' Warchalowki a beaucoup emprunté à l'idée d'Otto, mais il en a tiré un petit moteur vertical très bien conçu, à compression, dont le cylindre occupe la partie supérieure, comme dans les machines à pilon. L'admission se fait sous la dépendance du régulateur, par l'intermédiaire d'un bossage venu de fonte avec la roue dentée qui met en mouvement le pendule conique ; une soupape maintenue ouverte plus ou moins longtemps par ce bossage, suivant la vitesse acquise, alimente le cylindre de gaz. Une came commande la soupape de décharge. Je n'ai pu recueillir aucune donnée sur la consommation de cet intéressant moteur, qui est très ramassé et très compact.

Le moteur Benz, qui a été construit d'abord par les ateliers d'Aubrives et dont M. Roger a entrepris depuis lors la construction et l'exploitation, pour la France, a excité à bon droit l'intérêt des visiteurs compétents et je n'husite pas à dire qu'il a conquis leurs suffrages, par l'originalité de son type, la régularité de sa marche et la perfection de sa construction. L'inventeur de cette belle machine a résolu très simplement le problème de la compression préalable, combinée avec la périodicité d'une impulsion motrice par tour de manivelle. Voici de quelle manière il procède : considérons le cycle à partir du moment où le piston, ayant atteint le point-mort arrière, re-

vient sur lui-même et expulse les produits de la combustion précédente; la soupape de décharge est alors largement ouverte. Or, une seconde soupape livre passage simultanément à un courant d'air forcé, qui Tient balayer les gaz brûlés, et active si bien la décharge, qu'au milieu de la course rétrograde du piston, le cylindre ne contient plus que de Tair pur : une demi-course a donc suffi pour effectuer la décharge. Les deux soupapes se ferment dès lors et la compression de Tair, confiné derrière le piston, commence aussitôt. Pour introduire le gaz nécessaire à la constitution du mélange tonnant, il faut recourir nécessairement à une pompe, qui est commandée directement par la crosse de la tige du piston moteur et partage son mouvement. Le mélange est achevé quand le piston est à fond de course ; une étincelle venant à jaillir, l'explosion aura lieu et donnera son impulsion motrice à Tarbre de couche. Le nombre de ces impulsions est ainsi très élégamment rendu égal au nombre de tours de la manivelle.

Le dispositif que nous venons de décrire est original; ce mérite doit être relevé, car il devient rare.

Un moteur manquait à TExposition d'Anvers; cette absence devait être attribuée sans doute à son extrême jeunesse, car il était né en 1884, mais son mérite le plaça rapidement au premier rang : nous voulons parler du Simplex, créé par MM. Edouard Delamare-Deboutteville et Léon Malandin .et construit par les ateliers Powell, de Rouen. Ce moteur est du type à corapresion et du genre Otto ; la plupart des inventeurs se résignent maintenant à reproduire les grandes lignes de cette belle machine, et MM. Delamare el Malandin ont fait comme les autres, sachant bien que la marche à quatre temps est la meilleure; mais en modifiant l'allumage, le mélange des gaz, le mode de régulation, la distribution et la mise en marche, ils ont produit une œuvre personnelle, qui mérite tous les éloges. Poursuivis par la maison Otto pour contrefaçon, ils n'ont eu, pour gagner leur cause, qu'à s'abriter derrière l'antériorité de Beau de Rochas et à montrer aux experts et aux juges les dispositifs particuliers et les perfectionnements importants dont on a officiellement constaté la nouveauté. Nous décrirons longuement ce moteur dans le corps de l'ouvrage ; pour l'instant, nous ne voulons que caractériser la machine, en nous plaçant uniquement au point de vue historique et dans le but de marquer les évolutions successives du moteur à gaz. L'allumage est électrique et il est effectué par une étincelle jaillissant continuement dans une chambre de combustion, placée à l'arrière du cylindre et communiquant avec lui à temps voulu par un orifice percé

— dedans le tiroir de distribution. Le mélange de Tair avec le gaz combustible s'opère dans un réservoir sphérique fixé contre le chapeau du tiroir. L'admission, opérée d*après le principe très rationnel du tout ou rieiiy lequel donne une économie de gaz, mais nuit un peu à l'uniformité absolue de vitesse, est réglée par un régulaleur-pendule d'un très ingénieux modèle. Enfin, la mise en roule est obtenue élégamment par un sflf-starler fonctionnant très bien et permettant à un seul homme de faire tourner un moteur de iOO chevaux. Nous avons été chargé plusieurs fois d'essayer le moteur Simplex et, dès 1885, nous relevions une consommation de oGl litres à Oel 760 millimètres par cheval-heure dans un moteur de 8 chevaux. y^ A partir de i88o, à la suite des moteurs Lenoir et du Simplex, un grand nombre de constructeurs ont adopté la marche à quatre temps de Beau de Rochas et d*Ollo, et dans Tinlervalle de temps qui sépare les Expositions d'Anvers et de Paris, nous voyons apparaître les moteurs Kœrling-Boulel (disposé verticalement , Durand, Daimler, Tenling, Belmont-Chaboul-Diederichs. Golendorflf, Noél, etc., que nous décrirons avec soin plus tard, mais dont il serait difficile de faire ressortir d'un mot la nouveauté.

MM. Durand, Daimler, Tenting, Diederichs ont pris spécialement pour objectif la marche à Tair carburé ; il ne faut point pour cela de modifications essentielles au moteur, mais le carburateur doit être étudié avec soin, si Ton veut obtenir une marche bien réguhere. Ces moteurs, qui consomment environ un denii-lilre de gazoline ou d'éther de pétruh* par cheval-heure, sont appelés à rendre de grands services dans les localités dépourvues d'usine à gaz d'éclairage ; on s'appro\isionne. en effet, facilement partout de gaztdine de densité 0,650 à 0,700 et les prix n'en sont point élevés. Aujourd'hui, la plupart des moteurs peuvent être alimentés d'air carburé et les moteurs Otto, Lenoir, Benz, le Simplex, le moteur Forest et beaucoup d'autres se prêtent à l'emploi des irazolines.

Mais l'emploi de l'huile de pétrole serait souvent plus avantageux; nous appelons pétrole l'huile plus dense, pesant deSiK) à 850 grammes parlilre. MM. Rairot, en Belgique, et Diederichs, à Bourgoin, ont poursuivi la solution de ce problème, qui avait fiait précédemment la notoriété de Braylon, et ils ont obtenu quelques succès.

M. Kagot pulvérise l'huile de pétrole et il l'appelle, avec l'air nécessaire à sa combustion, dans une enceinte chauffée par les gaz de la décharge, dans laquelle l'huile se vaporise; il déclare une consommation de 400 grammes par cheval-heure. M. Diederichs volatilise directement l'huile de pétrole, par utilisation des chaleurs perdues; il

faut de Tessence de pétrole pour assurer la mise en route : la consommation parait être la même que celle du moteur précédent.

Nous avons dit que la plupart des constructeurs se traînaient dans Tornière d'Otto: il y a néanmoins de notables exceptions à signaler et nous devons une mention spéciale à MM. RoUason et Atkinson.

Le premier, dont la patente remonte à 1886, a adopté la marche à six temps de Griffin: cet allongement du cycle est utilisé pour expulser complètement les gaz brûlés, ce qui est déjà en opposition avec les principes d'Otto et de son école ; de plus, il pratique la mise du feu au point où la charge est la moins riche, car il cherche à former le mélange le plus riche contre le piston et non pas au fond de la culasse. Ces particularités donnent à Tétude de ce moteur un grand intérêt.

M. Atkinson s'est fait depuis longtemps un nom parmi les spécialistes voués à l'étude des moteurs à gaz; en 1879, il prenait une patente pour un moteur à compression; en 1881, il se faisait breveter pour un moteur différentiel du premier type, à deux pistons opposés dans un même cylindre; enfin, le 12 Mars 1886, il spéciûdii son cj^ole-enginey dont nous allons esquisser les grandes lignes.

Dans le but d'augmenter la détente, M. Atkinson a établi une liaison nouvelle entre la tige du piston et l'arbre de couche, de telle sorte que le cycle soit composé de quatre temps inégaux ; la course d'admission n'est que la moitié environ de la course de travail, et le volume admis n'est par suite égal qu'à une demi-cylindrée. Mais ce volume se détend, après explosion, dans le volume total du cylindre. L'idée est heureuse et rationnelle : elle donnerait de fort bons ré- LiLiltats, si le dispositif cinématique adopté n'abaissait un peu le rendement organique de ce curieux moteur et ne faisait redouter une usure rapide.

Les mérites relatifs de ces divers moteurs ont été mis en lumière par le concours ouvert à Londres, en septembre 1888, sous les auspices de la Société des Arts: ce concours fait époque dans les annales des moteurs à gaz. Une circulaire fut adressée, dès le mois de février 1886, à tous les constructeurs anglais de moteurs, pour les inviter à présenter leurs machines à un jury et les soumettre à des essais comparatifs : treize concurrents se mirent sur les rangs ; mais il n'en resta que trois en lice le jour de l'épreuve définitive: ce furent les moteurs Atkinson, Crossley et Griffin. Le gaz employé fut analysé à chaque épreuve par M. Charles Wilsonetl'on tint compte de son pouvoir calorifique: c'était nécessaire, car on ne peut juger un moteur que par le nombre de kilogrammètres fournis par calorie. La machine Atkinson fut placée au

premier rang pour sa régularité et Téconomie de son fonctionnement: un moteur de 10 chevaux consomma 632 litres par cheval-heure, ignilion comprise, 618 litres, sans ignition; il s'agit du horse-power effectif anglais, de 75,9 kilogrammètres par seconde. Les machines Crossley et Griffin furent placées ex œquo au second rang et ces deux machines reçurent aussi une médaille d'or, celle de Crossley pour son rendement, celle de Griffin pour sa remarquable régularité de maiche: la marche à six temps a donc été réhabilitée par ce succès inattendu.

Signalons la rentrée en scène d'un autre ingénieur, auquel nous nous plaisons de reconnaître une puissante originalité et un grand génie d'invention, M. Ravel: c'est un des plus anciens promoteurs delà machine à gaz. Dès 1885, M. Ravel avait pris un brevet pour un nouveau système du second type, genre Dugald Clerck, avec cycle à deux temps : il avait constamment perfectionné son idée primitive, et, en 1888, il soumettait sa machine à une série d'épreuves, dirigées par M. A.-J. Lenoir, qui témoignaient d'une grande régularité; la consommation était de 900 à 950 htres par cheval-heure. La Société des moteurs à gaz français a entrepris l'exploitation de cette belle machine, qui convient fort bien à la commande des dynamos pour l'éclairage électrique. Nous ferons ressortir plus loin les dispositifs ingénieux adoptés par M. Ravel, qui témoignent d'une parfaite connaissance des principes sur lesquels repose le fonctionnement du moteur à gaz.

Nous arrivons à la veille de la grande Exposition de Paris de 1889: c'était une occasion solennelle de montrer au public à quel degré de perfectionnement étaient parvenus les moteurs à gaz ; aussi se mit-on à l'étude de toutes parts et de nombreux constructeurs se préparèrent de longue main à ce tournoi industriel international. Nous avons consacré un article aux moteurs à gaz parus à l'Exposition (*) et nous avons essayé de caractériser le mouvement de progression très marquée, qu'on a pu constater au Champ de Mars. M. Wehrlin, ingénieur des arts et manufactures, a publié sur le même sujet une excellente conférence qu'il avait faite à l'Association des anciens élèves de l'École Centrale; enfin M. Ebbs, de Magdebourg, a donné à l'Institut des ingénieurs allemands un travail très intéressant intitulé dh Gasmotoren dor Pariser Weltaustellung,

Les exposants de moteurs étaient au nombre de 31 ; la puissance totale des 53 machines mises en marche dépassait 1.000 chevaux. 11

1. A. Witz: Lez Moteurs à gaz, dans le Bulletin technique de l'Exposition universelle de 1889 (E. Bernard et Ce, Paris). .

y avait 4 moteurs du premier type : tous les autres appartenaient au second type.

La Société des moteurs Otto avait une superbe exposition et elle se plaisait à mettre le public au courant de ces succès en annonçant qu'elle avait placé 12.800 moteurs en Angleterre, 6.800 en Allemagne 3.450 en France, 2.900 en Amérique, 900 en Italie, 800 en Belgique et en Hollande, etc. ; la puissance totale des machmes vendues dépassait HO.OOO chevaux. Les moteurs Simplex, Lenoir, de Bisschop, Ravel, Durand, Griffin, Bentz, Forest, Bénier, etc., étaient représentés par les modèles les plus élégants et les plus divers. Les visiteurs accordaient une grande attention au grand moteur Simplex de la maison Powel de Rouen (Matter et C'°), alimenté aux gaz pauvres et développant 100 chevaux indiqués par un seul cylindre : c'était une révélation.

Parmi les moteurs nouveaux nous citerons ceux de MM. Charon, Niel et Lalbin.

M. Charon n'avait point péché par excès de modestie en s'octroyant .le nom d'incomparable : c'était prétentieux, quel que fut le mérite incontesté de cette machine. Mais la plupart de ses concurrents auraient eu tort de lui reprocher cet excès d'euphémisme, car à les entendre et à lire leurs prospectus, chacun d'eux avait inventé une merveille. Cette frivolité de la réclame est déplorable et elle nuit aux intérêts de l'industrie des moteurs à gaz, car elle témoigne d'un charlatanisme dont les constructeurs de machines à vapeur se gardent avec soin. Le moteur à gaz n'a plus besoin de ces éloges hyperboliques, ni de ces coups de grosse caisse, qu'il faut laisser aux fabricants de savon et de chocolat; il se recommande bien assez de lui-même. Mais revenons au moteur Charon. Cette machine réalise jusqu'à un certain point un desideratum que nous avons formulé depuis longtemps, nous voulons dire le prolongement de la détente: il doit en résulter une meilleure utihsation de la chaleur, un abaissement de la température toujours trop élevée des gaz de la décharge, et partant une notable améHoration du rendement. M. Charon y a réussi, en gardant le cycle à quatre temps, grâce à un dispositif ingénieux permettant de laisser fuir, par une soupape ad hoc, une partie du mélange tonnant comprimé; laquelle est remisée provisoirement dans un long tuyau ouvert à l'air libre, à travers lequel se fait l'aspiration d'air au coup suivant. J'ai été appelé à faire à Solre-le-Chàteau (Nord) des essais sur un des premiers moteurs Charon, en avril 1889; j'ai relevé une dépense de 535 htres à 0** et 760 millimètres par cheval-heure, mais il faut reconnaître que le gaz employé était exceptionnellement riche, attendu que je lui ai trouvé un pouvoir de 5.980 calories par mètre cube. Néanmoins, ce résultat était des plus remarquables.

M. Niel s'était déjà fait connaître par un moteur à compression dans un cylindre spécial et par un moteur compound ; mais à l'exemple de tous les premiers inventeurs, il avait abandonné ces divers genres pour adopter le genre Otto à quatre temps. Son distributeur se compose d'un robinet conique, faisant une révolution pour deux tours de la machine et opérant tour à tour l'introduction des gaz tonnants dans le cylindre, leur détente et leur allumage : un ingénieux dispositif de décollement du boisseau empéclie son grippement- M. Niel a augmenté la détente en limitant l'aspiration aux deux tiers de de la course du piston : nous croyons ce moteur appelé à un bel avenir.

M. Lalbin, à l'exemple de M. Daimler, avait pris pour objectif de faire une machine compacte et légère: il y a admirablement réussi, car un moteur de 2,5 chevaux ne pèse que 100 kilogrammes; on n'avait jamais rien obtenu de pareil. Trois cylindres moteurs sont groupés radialement autour de l'arbre moteur, comme dans les machines à vapeur du genre Brotherhood; les trois manivelles sont donc à HO^ l'une de l'autre. Le cycle est à quatre temps. L'application du moteur Lalbin s'imposera aux véhicules de toute espèce, voitures et tricycles, aux bateaux de plaisance, aux pompes à incendie, aux tramways, etc.: sans être prophète et sans avoir la prétention de le devenir, nous ne nous compromettons nullement en annonçant à M. Lalbin les plus grands succès.

Un moteur intriguait fort les visiteurs de l'Exposition; c'était celui de M. Baldwin, construit par MM. Otis de New- York, qui portait ces mois: pas de tiroir^ pas do iigo d'excentrique, pas de carnç, pas de soupape de décharge. Que restait-il donc! Un dessin donnait l'explication du mystère: des soupapes automatiques étaient cachées dans le bâti. La machine fonctionnait bien et elle donnait une belle lumière électrique, fort régulière.

MM. Crossley d'Openshaw (Manchester), concessionnaires anglais des brevets Otto, avaient réuni leurs plus beaux moteurs et formé une collection admirable de machines de tous modèles ; l'habile disposition des mécanismes, le fini de la construction, la régularité du fonctionnement, justifiait bien l'ancienne réputation de cette puissante maison, qui avait obtenu 75 médailles d'or et diplômes d'honneur aux expositions antérieures des deux mondes. Une chose nous a frappé: le moteur Crossley revendiquait hautcmentle nom de moteur Otto, et pourtant les constructeurs anglaisent perfectionné bien plus le type de Deulz que ne l'ont fait beaucoup d'autres, qui désavouent plus qu'il ne conviendrait la paternité d'Otto. Il est vrai qu'aujourd'hui, en fait de moteurs, la recherche de la paternité semble interdite.

Nous avons résumé notre impression générale sur TExposîtion dans les termes suivants, que nous empruntons à notre article du Bulletin. La consommation moyenne des moteurs est beaucoup moindre aujourd'hui qu'en 1878 ; un moteur de 4 chevaux exigeait alors un mètre cube par cheval et par heure ; il ne consomme plus guère que 600 à 700 litres. Théoriquement le cheval-heure pourrait être obtenu, d'après nos calculs, au prix d'une dépense de 316 litres, avec une compression initiale de 3 kilogrammes : le rendement générique est donc égal à 0,48, ce qui est déjà un beau résultat. Mais on fera mieux quand on abordera les grandes puissances; deux moteurs de i 00 chevaux étaient exposés l'un à 4 cylindres, l'autre à un seul, et ces deux solutions ont vivement attiré Tattention du jury et des visiteurs ; l'apparition de semblables machines est en effet un grand événement dans l'industrie des moteurs à gaz et nous croyons que l'Exposition de 1889 fera époque dans l'histoire de ces moteurs. 11 y a cinq ou six ans, le projet de construire un moteur à gaz mono-cylindrique de 100 chevaux eût été traité d'utopie, sinon de folie.

Constatons une diminution sensible dans les prix des moteurs : des constructeurs belges offrent de bonnes machines d'un cheval au prix de 1.325 francs, de 4 chevaux au prix de 2.900 francs.

L'industrie française, accablée d'impôts, fait des prix plus élevés, mais qui sont encore assez bas, quand on les compare à ce qu'ils étaient autrefois; ainsi nous connaissons deux maisons dont les moteurs de 1 et 4 chevaux sont vendus 1.400 et 3.200 francs. Il est vrai que la moyenne des prix est un peu supérieure ; les moteurs du genre Otto se vendent généralement 2.300 et 3.800 francs, pour des puissances de 1 et de 4 chevaux.

En somme, l'Exposition a révélé un grand progrès des moteurs à gaz à tous égards ; elle a démontré que ces moteurs peuvent concourir avec les machines à vapeur et le jury a témoigné d'assez peu de sens des affaires industrielles en ne décernant aucun diplôme d'honneur dans cette catégorie, alors qu'il en accordait généreusement à des constructeurs qui reproduisent encore le type primitif des machines à vapeur américaines, maintes fois récompensées depuis 1867. 11 faut se rendre à l'évidence ; quand la consommation pratique des grands moteurs ne dépasse pas 600 litres par cheval-heure et lorsque le mètre cube de gaz combustible ne coûte que 6 centimes, le moteur à gaz est le producteur de force le plus économique. Ce prix de 6 centimes ne peut être accordé par des compagnies gazières succombant sous la charge d'impôts exag^érés et d'emprunts considérables; mais l'industrie peut fabriquer elle-même des gaz excellents à ce prix.

A la suite des expositions, la marche processive d'une industrie subit généralement un temps d'arrêt: on se recueille et Ton se repose sur les lauriers laborieusement conquis. C'est ce qui est arrivé pour les moteurs à gaz. Des sociétés se sont constituées pour assurer l'exploitation des meilleurs brevets: mais le courant de l'année 1890 ne nous a guère fait connaître de nouveautés, sauf les moteurs Poussant et Letombe, trop jeunes encore pour que nous puissions en parler.

11 est bien dûment acquis que la mise en train des plus forts moteurs est possible, voir même facile, qu'on peut appliquer les moteurs à mouvoir les mécanismes exigeant la plus grande régularité et, qu'en particulier, ils sont parfaitement aptes à la production de réleclricilé et de la lumière. Nous entrons dans une troisième phase.

C'est ce que nous disions en novembre dernier à la Société d'Encouragement, qui nous a fait l'honneur de nous entendre sur cette question des moteurs à gaz; nous terminerons en reproduisant les conclusions de celte conférence.

11 y a trois périodes distinctes dans l'histoire du moteur à gaz : la première, qui est la période d'invention, s'étend jusqu'en 1860; le moteur existait, mais il ne marchait pas. M. Lenoir a eu le mérite d'en tirer un travail régulier et continu et nous en saluons en lui le créateur du moteur industriel; mais ce moteur n'était et ne pouvait èlre qu'un auxiliaire de la petite industrie. C'était la seconde période. Nous entrons aujourd'hui dans une troisième période; le moteur a grandi, en même temps qu'il s'est perfectionné, et les constructeurs abordent résolument les grandes puissances de 80 et 100 chevaux, avec l'arrière-pensée d'entrer en lutte avec la machine à vapeur. Cette évolution nouvelle d'une machine, qui a pour elle les promesses de la théorie, mérite d'attirer l'attention des ingénieurs.

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