PRESSION MAXIMUM

VITESSE DK DÉTKKTE

1 vol. C0+ 2 vol. 675 air.

1 gaz +6,83 air . . .

1 gaz + 9,40 ....

Id

Les remarquables travaux de MM. Mallard et Le Chàtelier permettent d'expliquer sans peine ce résultat. Deux conditions sont nécessaires pour que la combustion se propage dans un mélange gazeux; il faut en premier lieu que le gaz soit inflammable, c'est-à-dire que la combustion puisse être provoquée en un point par une simple élévation de température; en second lieu, il est indispensable que la quantité de chaleur dégagée parla combustion soit assez considérable pour que la fraction qui est transmise aux parties voisines du mélange non encore brûlées, puisse les élever à leur température d'inflammation. La vitesse de propagation de la flamme est donc inlnnement hée à la nature du mélange ; mais toute cause intérieure de déperdition de calorique intervient dans le phénomène et c'est ainsi que s'explique le rôle considérable de l'action de paroi et son influence sur la vitesse de propagation de la flamme. L'agitation plus ou moins grande du gaz tonnant mélange les couches et active encore la propagation de la flamme, ainsi que l'ont observé MM. Mallard et Le Chàtelier. Les effets d'une détente rapide s'appliquent donc sans difficulté; la variation de l'utilisation signalée précédemment confirme du reste ces vues.

(1) 11 ressort dos expériences faites à Tusine Krupp, par le général russe Mayewski, sur une pièce de 4, que le maximum de pression ne se produit qu'après quelques millièmes de seconde : l'explosion de la poudre n'est donc elle-même pas instantanée.

Les limites de combustibilité des mélanges de gaz sont bien définies» L'inflammabilité commence pour un mélange de 1 volume de gaz et 3 vol., 7 d*air; elle paraît maximum pour 6 volumes d*air; avec 13 volumes d'air, elle cesse d'être possible par l'étincelle d'induction, mais elle se fait encore bien au dard de chalumeau comme cela a lieu dans le moteur Otto ; enfin la flamme ne se propage plus dès que l'air dépasse 16 volumes. Tous ces résultais s'appliquent aux mélanges pris sous la pression de l'atmosphère.

Mais la combustibilité augmente avec la pression: c'est un efifet que nous expliquons sans peine par le rapprochement des molécules et surtout par la diminution des surfaces refroidissantes pour une une même masse de fluide : l'influence de la paroi est évidemment réduite par l'augmentation de la masse combustible dans un volume donné.

Le volume de l'allumeur joue un rôle considérable dans l'inflammation des mélanges tonnants. Aussi, d'après l'observation de tous ceux qui se sont occupés des moteurs à gaz, l'étincelle d'induction, qui a cependant une température très élevée, mais un très faible volume, ne peut provoquer l'inflammation de mélanges peu combustibles, qui brûlent au contraire fort bien quand on les allume à l'aide d'un dard de chalumeau ou par le transport d'une flamme, assurément moins chaude que l'étincelle, mais infiniment plus étendue. Ainsi s'explique l'abandon momentané des allumeurs électriques employés au début par Lenoir dans son premier moteur; l'étincelle ne donnait pas une certitude absolue d'allumage dans les moteurs sans compression ou à faible compression et l'on y renonça pendant dé longues années. M. de Kabath y revint en 1882, mais il prit le soin de former un mélange riche autour des points entre lesquels jaillissait l'étincelle; sir W. Siemens obtenait le même résultat par l'introduction de gouttes de pétrole, qui enrichissent le gaz par carburation. Mais ces moyens étaient compliqués: on a mieux réussi en augmentante compression initiale et en employant des bobines d'induction donnant plus de quantité. Aujourd'hui l'allumage électrique est de nouveau en vogue et son emploi est justifié par les bons résultats quil donne.

La vitesse de propagation de la combustion se fait suivant deux modes absolument distincts, découverts par MM. Berthelot et Vieille, Dans les mélanges riches, dont la température théorique d'explosion dépasse 2.000* centigrades, il se produit une onde explosive, qui se propage avec une vitesse très supérieure à celle du son, pouvant atteindre 2.000 mètres par seconde: ce mode ne se présente pas dans les moteurs à gaz. Au lieu de cette déflagration pour ainsi dire instan-

lanée, on y observe une détonation relativement lente, qui présente un tout autre caractère. La propagation de la flamme ne dépasse pas 1™,25 dans ce mode, pour les mélanges tonnants formés avec le gaz d'éclairage : cette vitesse correspond au mélange le plus tonnant contenant 6 volumes d'air pour 1 de gaz; MM. Mallard et Le Chàtelier, ont observé des vitesses de 0™,25 dans les mélanges pauvres. D'après ces habiles observateurs, ces vitesses sont variables avec la température initiale de l'allumeur, avec sa surface, et avec le diamètre des tubes dans lesquels se fait la détonation. Nous retrouvons donc encore ici l'mfluence des parois.

Mes expériences m'ont permis de mesurer les vitesses d'inflammation par un procédé tout différent de celui qui avait été employé jusque-là: c'est par l'observation des courbes de détente d*un gaz tonnan» derrière un piston animé de vitesses variables. Lorsque la pression reste constante et que la ligne de détente est paraUèle à l'axe des volumes, comme dans la figure 23, il est permis d'affirmer que la flamme a suivi le piston danssaprogression avec une vitesse égale à la sienne: dans ce cas, il n'y a donc qu'à mesurer la vitesse du piston pour Fig. 23 connaître la vitesse d'inflammation, ce

qui est facile à l'aide du diapason enregistreur. Mes expériences m'ont conduit à des résultats voisins de ceux de MM. Mallard et Le Chàtelier: je n'ai pu observer, sous la pression atmosphérique, de vitesse égale à 1",60 et la moindre vitesse que j'ai observée dépassait 0™,24; pour un même mélange, elle variait de 0",64 à 0™,24, suivant la rapidité de la détente. Cette vitesse n'est pas absolue, mais elle est fonction de données complexes, parmi lesquelles l'action refroidissante de la paroi est certainement prépondérante, car on peut constater que la vitesse augmente quand la température de la paroi s'élève. La vitesse de la flamme augmente aussi avec l'agitation des gaz. Elle croit enfin avec la pression. La compression préalable a donc pour effet d'activer la combustion des gaz. Dans les moteurs à explosion, la vitesse de propagation de la

flamme est toujours supérieure à la vitesse du piston. Or voici les

vitesses moyennes, la vitesse maximum et celle qui correspond a tk

de course (*) dans les moteurs les plus en renom.

(1) Cette vitesse du piston, correspondante au ttv de course, a été calculée sans tenir compte

de l'obliquité des bielles : elle est égale à 0,6 de la vitesse maximum ; la vitesse maximum est d'ailleurs égale à la vitesse constante du bouton de manivelle. Enfin la vitesse moyenne s'obtient en divisant la course par la durée d'un demi-tour de la manivelle.