A GAZ

J'ai déjà dit (1) que rélablissemenl d'une théorie expérimentale des moteurs à gaz devait être considéré comme une œuvre difficile et de longue haleine, qui ne peut être l'œuvre ni d'un seul homme, ni même d'une seule école; elle demande à être appuyée sur des expériences précises, répétées dans les conditions les plus différentes, sur des machines de tous les systèmes, avec des gaz divers, par des méthodes appropriées à chaque cas, et avec l'aide d'appareils variés.

Voilà des années que, sous l'impulsion puissante du génie de Hirn, on travaille à la théorie générique delà machine à vapeur; elle est en somme plus simple que celle du moteur à gaz, parce que la complexité des éléments qui interviennent dans le résultat final est beaucoup moins grande et que nous connaissons mieux les propriétés de la vapeur d'eau que celle des gaz tonnants ; et pourtant, cette théorie est loin d'être édifiée, de l'aveu des maîtres les plus éminents et les plus compétents.

11 faudra plus longtemps encore pour arriver à des conclusions nettes et précises, en matière de moteurs à gaz.

C'est l'idée que je développais dans une note que j'adressais récemment à l'Institution des Ingénieurs mécaniciens anglais, qui m'avaient fait l'honneur de me communiquer les épreuves du rapport du Comité d'essais des moteurs. Je leur disais que je ne partageais pas entièrement les espérances des savants organisateurs de ces essais : je suis, en effet, instruit par l'expérience. Une méthode analytique» consistant à faire varier tour à tour les diverses conditions du fonc-

(1) Tome H, pige 1S2.

tionnement d'un moteur, compression, vitesse, fréquence et nombre des explosions, température des parois, composition du mélange, etc., fournit certainement des données intéressantes et utiles, mais elle ne permet pas de découvrir les lois générales aboutissant à la marche la plus économique des moteurs, car on est impuissant à dégager des conclusions certaines de cet amas de résultats, quelquefois incohérents et souvent contradictoires. Alors môme que, pour un moteur déterminé, ces lois sembleraient découvertes, elles seraient contestables pour un autre type de moteurs ; démontrées pour un gaz de composition déterminée, elles pourraient être fausses pour une autre nature de gaz combustible. C'est en cela surtout que le moteur à gaz diffère du moteur à vapeur.

D'après moi, il serait plus rationnel de procéder par voie synthétique ; voici ce que j'entends par ces mots. La théorie, ou bien certaines expériences de laboratoire, exécutées dans des conditions déterminées et fort simples, conduisent à formuler des lois; telles sont les lois énoncées par Téminent maître Dugald Clerk, par MM. Ayrton et Perry, par M. Grover, par M. Salanson ou par moi. Ces lois se vérifient dans certains cas, pour certains moteurs, pour des gaz de nature définie, mais il peut arriver qu'elles soient fausses dans d'autres cas : elles sont fausses alors, parce que d'autres influences interviennent dans le phénomène observé. L'objet des recherches doit être de découvrir quand et pourquoi la loi cesse d'être la loi du phénomène. Le but qu'on se propose est alors limité, le domaine exploré est plus étroit et l'on a plus de chances d'aboutir à quelque chose ; le problème présente certes encore d'énormes difficultés, et l'on est pas sûr de trouver une solution en dépit des plus longues et des plus patientes recherches, mais du moins a-t-on l'avantage de bien savoir ce que l'on veut; une solution négative constitue elle-même un progrès.

Les vérifications d'une loi admise comme point de départ ne doivent pas être faites sur un seul moteur, mais sur de nombreux types et sur de nombreux individus, et dans les conditions les plus diverses de la pratique : ce n'est pas le travail d'un seul homme, ni d'un seul comité, ni d'une année, ni même d'une vie entière, mais c'esl le travail de tous, patiemment continué pendant un long intervalle de temps, qui pourra conduire à élucider les points douteux de la théorie et de la

pralique, et qui nous fera découvrir les moyens les plus aptes à produire le plus de travail par unité de chaleur disponible dans les moteurs à gaz. Chaque chercheur ne pourra espérer qu'apporter une pierre au grand édifice qui se construit et s'élève par les efforts de tous.

Aussi nous voudrions voir les savants et les comités mieux délimiter leur tache et borner davantage leurs tentatives. On rendrait, par exemple, un service signalé à la science et à Tindustrie en démontrant seulement quel degré de compression il convient d'employer pour un gaz de composition et de pouvoir calorifique donné, mêlé à une quantité d'air déterminée, dans un moteur de dimensions, de puissance, de type choisi, fonctionnant à pleine charge ou à demicharge. Le problème de la compression posé d'une façon trop large est insoluble; limité à des conditions étroites, il peut, au contraire, être résolu. Les pratriciens n'auront qu'à reproduire ces conditions pour pouvoir appliquer la loi établie.

Je serais heureux de convertir à mes idées les vaillants et infatigables chercheurs qui ont pris le moteur à gaz pour l'objet de leurs éludes.

Je me placerai au point de vue que je viens d'exposer pour analyser les derniers travaux faits sur les moteurs.

Les actions de paroi jouent, en moteurs à gaz, un rôle aussi prépondérant qu'en machines à vapeur ; il faut par-dessus tout s'efforcer de réduire leur effet nuisible. Telle est la thèse que je crois avoir amplement démontrée depuis longtemps : elle justifie les fortes compressions dont on use aujourd'hui et les grandes vitesses que tous les constructeurs cherchent à réaliser; l'abaissement général des consommations confirme d'ailleurs réciproquement la thèse.

On m'a objecté que l'on perd généralement à l'échappement ce qu'on a pu gagner dans la course motrice, en disputant à la paroi les calories qu'elle absorbe; en effet, si, dans l'évolution constituant le cycle, les gaz ont moins perdu de calorique, ils se trouvent, par contre, plus chauds au moment de l'échappement et l'on jette malheureusement à l'air les calories que l'on n'a pas laissé couler au ruisseau avec l'eau de circulation. Le bénéfice final serait donc nul. A cet objection, j'ai répondu et je réponds encore qu'évidemment il

en sera ainsi dans tout moteur dans lequel s'opère une combustion lente et prolongée et une détente incomplète. Voilà pourquoi j*ai toujours attaché tant de prix à tous les artifices procurant une combustion rapide et une prolongation de la détente ; le moteur Charon a confirmé mes vues en démontrant, dès 1889, que le rendement est d'autant meilleur que la température du gaz a été abaissée plus bas par la détente. Aussi n'avais-je eu garde d'oublier la détente dans la formule résumant les prescriptions à suivre pour réduire la consommation; il faut, avais-je dit(l), «compléter les combustions et les délentes, marcher à grande vitesse, à température élevée, et travailler, sans dilution exagérée, avec une forte compression préalable. »

M. Diesel est d'avis, au contraire, de diluer le gaz combuslible dans un très grand excès d'air « dont la valeur doit être définie théoriquement dans chaque cas. j> Cette dernière partie de la phrase du savant ingénieur nous mettrait facilement d'accord; en effet, la raison pour laquelle il ne faut pas diluer avec exagération est uniquement basée sur la nécessité d'obtenir des combustions rapides et complètes, car, d'autre part, une augmentation dans la proportion du comburant diminue

g le rapport •== des surfaces de paroi aux volumes de gaz. Il y a donc

un juste milieu à tenir et il dépend évidemment des conditions de marche du moteur. En diluant le combustible dans des gaz chauds retenus dans le cylindre, Otto avait pu pousser cette dilution assez loin sans nuire à la combustion; dans les moteurs à balayage, au contraire, on se garde îivec soin de trop abaisser la richesse du mélange dans le cylindre ou du moins on le comprime plus fort.

Notons d'ailleurs que M. Diesel n'a pas tant dilué qu'on aurait pu s'y attendre d'après sa déclaration de principe : à pleine charge, il admettait 1,26 fois, et à demi-charge 2,16 fois le volume d'air strictement nécessaire. A pleine charge, la température des gaz à l'échappement s'est encore trouvée égale à 404° ; elle n'était que de 260** à demi-charge. Les pertes à l'échappement atteignaient donc 27,3 et 18,3 %.

Les pertes par transmission à l'eau de circulation à travers les parois ont été estimées du reste à 39,0 et 43,3 ^.

Ces chiffres, relevés sur un moteur dans lequel on comprime à un

(1) Tome I, page 188, aa bas do la page.

si haut point, ne permettent pas d'en faire des arguments décisifs pour les grandes dilutions.

Les lois que j'avais posées, en 1883, avaient été établies sur des expériences de laboratoire, dont le lecteur trouvera l'exposé dans le chapitre IV du tome I ; je l'invite à vouloir bien s'y reporter (1) : une discussion qui fit alors quelque bruit s'éleva entre M. Slaby, de Berlin, et moi. Mon savant contradicteur prétendit que mes lois ne s'appliquaient pas dans les moteurs en marche industrielle. Les arguments qu'il fît valoir à l'appui de sa thèse négative étaient basés sur des essais dans lesquels ces lois ne se vérifiaient évidemment pas; il fut aisé de lui opposer des moteurs dans lesquels elles se vérifiaient au contraire parfaitement. C'est que les conditions de fonctionnement des moteurs varient considérablement de l'un à l'autre. Mais je suis bien convaincu, par les nombreux témoignages d'assentiment que j'ai reçus, que dans la majorité des cas ces lois sont confirmées par l'expérience.

En voici une nouvelle preuve qui est fournie par une belle étude expérimentale de M. E. Meyer, assistant de M. le professeur Schœttler, à la Technische Hochzchule, de Hanovre (2).

M. Meyer a opéré sur un moteur OUo, à deux cylindres de 820 millimètres de diamètre, alimenté de gaz pauvre (de coke) donnant 1202 calories par mètre cube, et il a relevé un grand nombre de diagrammes, parmi lesquels se trouvent quelques séries analogues

Fig. 82

(1) Cf : tome I, pages 14 et 179 et tome H, page 142. 2) ZeUsehrift des Vereines dèuiseher Ingenieure, tome XXX, 1896.

à la figure 32. Elles constituent toutefois des exceptions, attendu que la majorité des tracés indique une combustion lente et retardée par des courbes surbaissées, alors que les courbes à pointe aiguë sont au contraire assez rares. Or, il est facile de constater, par les tableaux d'expérience de M. Meyer, que l'on a relevé des courbes du dernier genre au moment où le moteur tournait à la plus grande vitesse, et qu'on n'en a pas relevé une seule dans les intervalles où le moteur ralentissait légèrement sa marche. On pourrait dire, fait observer l'auteur de cette intéressante étude, que les diagrammes correspondants à une inflammation rapide sont plus forts, et que par suite il s'est produit aussitôt une rotation plusrapide; mais on peutaussicrolreavec une grande vraisemblance que c'est cette accélération du mouvement du moteur qui a occasionné la combustion plus rapide, par le fait même que le mélange du gaz et de l'air subit à l'entrée de plus énergiques remoûts (1). Les beaux diagrammes sont donc l'effet de la vitesse et non sa cause; c'est bien ainsi qu'il faut interpréter ce phénomène, dans lequel les remoûts interviennent faiblement, mais qui est principalement dû à l'action de paroi. J'ai été heureux d'en trouver une nouvelle preuve dans ce travail d'un ingénieur distingué.

L'effet est d'ailleurs nettement marqué et les différences sont relativement considérables : ainsi pour une même admission et une même richesse de gaz et pour une même compression préalable de 9^,14, on obtient les résultats suivants :