Moteur à gaz

Moteur à gaz horizontal Otto, de 4 chevaux de force, actionnant dans le domaine d' Ambreville ( Eure) 1868 [1]

Un moteur à gaz est un moteur utilisant un gaz comme carburant.

Histoire

Première utilisation d'un moteur à combustion interne dans une automobile primitive, François Isaac de Rivaz - 1808.

Dans son brevet de 1799, Lebon avait prédit que son « gaz hydrogène » (du gaz de bois, dont on peut supposer qu'il contenait au moins 50 % de dihydrogène) serait « une force applicable à toutes espèces de machine ». Le gaz de houille inventé par William Murdoch à la même époque, est nommé « gaz hydrogène carboné » puis gaz d'éclairage (« gas light », voir aussi gaz de ville, et gaz manufacturé) et contient 50 % de dihydrogène, 32 % de méthane, 8 % de monoxyde de carbone.

À partir de 1804, François Isaac de Rivaz construit les premiers moteurs à gaz utilisant du gaz de houille. Il s'inspire du fonctionnement du Pistolet de Volta pour construire le premier moteur à combustion interne dont il obtient le brevet le .

Le 12 juin 1854, L'inventeur italien, Eugenio Barsanti  (en) décrit le principe d'un moteur à combustion interne et, associé à Felice Matteucci  (en), construit un premier prototype opérationnel de moteur à gaz le moteur Barsanti-Matteucci  (en) fonctionnant au gaz d'éclairage. Pour la production en série, ils portent leur choix sur la société sidérurgique John Cockerill. Barsanti se rend au siège de l'entreprise à Seraing ( Belgique), mais y meurt soudainement de la fièvre typhoïde le . Matteucci abandonne le projet. En 1895, Cockerill acquiert les droits sur un autre moteur à gaz, le moteur Delamare-Deboutteville-Malandrin.

En 1859, Étienne Lenoir dépose le « brevet d'un moteur à gaz et à air dilaté », un moteur à combustion interne à deux temps, dérivé d'une machine à vapeur, qui utilise le gaz de houille. Il est suivi par un moteur à essence.

En 1867, le gaz d'éclairage est encore utilisé par Nikolaus Otto dans un moteur à gaz de quatre mètres de haut qui développe une puissance de 3 chevaux. Pour ce moteur, il reçoit la médaille d'or des moteurs à gaz à l' Exposition universelle de 1867 à Paris [2]. Les grands constructeurs automobiles, Deutz AG, Daimler AG, Mercedes-Benz, et BMW sont redevables aux innovations du moteur à gaz apportées par celui-ci et à la création de la « Gasmotoren-Fabrik Deutz AG » ( Deutz AG), fondée par Otto en 1872.

Le moteur à gaz concurrence la vapeur pour des puissances de plus en plus élevées et il finit par remplacer celle-ci. Il investit les usines où on peut l'alimenter en gaz issu des cokeries (gaz riche) ou en gaz de haut fourneau (gaz pauvre) où il peut actionner les soufflantes et dynamos. Toutefois le gaz de haut fourneau est pauvre, difficile à allumer et chargé de poussières.

Machine soufflante S.A.John Cockerill de 158 tonnes avec un seul cylindre développant une puissance de 600 chevaux, grand prix à l' Exposition universelle de 1900 à Paris

Le , le français Édouard Delamare-Deboutteville dépose le premier brevet concernant une automobile. Il s'agit d'un véhicule de transport mis au point en 1883 avec l'aide de Léon Malandin: pourvu d'une banquette avant et d'une plate-forme arrière, il est équipé de quatre roues, d'un moteur bicylindre horizontal fonctionnant au gaz de pétrole, d'une transmission aux roues arrière par chaîne, d'un arbre de transmission et d'un différentiel [3]. En 1895, un moteur de 4 ch Delamare-Deboutteville et Malendrin est acheminé à Cockerill, ensuite modifié pour qu'il puisse produire 8 ch.

Le , la société John Cockerill à Seraing, qui préfère perfectionner des modèles existants [4], acquiert le monopole de fabrication de leur moteur, le « Simplex », dont on a beaucoup discuté à l'époque des applications tant au gaz pauvre de gazogène qu'aux gaz les plus divers, tels que le gaz de bois, gaz de naphteetc. Des expériences menées à Cockerill sur les gaz de haut fourneau montrent qu'à puissance égale un moteur à gaz consomme 10 fois moins que la chaudière alimentant la machine à vapeur la plus perfectionnée. En 1898, Cockerill produit un moteur 200 chevaux monocylindre.

En 1899, c'est une machine soufflante de 158 tonnes avec un seul cylindre développant une puissance de 600 chevaux, qui obtient le grand prix à l' Exposition universelle de 1900 à Paris. En 1920, l'usine possède trois centrales électriques d'une puissance 35 000 kW, distribuant 162 millions de kWh, produit par des groupes électrogènes fonctionnant au gaz, de 5 200 kW chacune [5]. À l' Exposition universelle de 1905, à Liège, une machine de 1 500 ch est exposée. Elle côtoie des machines à vapeur, des turbines à vapeur et des moteurs diesels [6].

Voiture équipée d'un gazogène

Vers 1920, Georges Imbert (1884 - 1950) invente le gazogène à bois, très utilisé en Europe jusqu'à ce que le pétrole devienne plus économique. Les gazogènes, descendants directs des thermolampes de Lebon, libèrent le moteur à gaz de la dépendance de l'usine à gaz. Durant la Seconde Guerre mondiale, l'Allemagne ayant fait main basse sur une grande partie de l'essence et sur tout le charbon, des gazogènes furent ajustés aux flancs des camionnettes [7].

En 1886, Gottlieb Daimler brevète le premier moteur essence à explosion quatre temps et signe le premier véhicule motorisée à quatre roues. À partir de 1897, le gazole concurrence le gaz avec le moteur Diesel, invention de Rudolph Diesel (1958-1913). La vapeur un moment détrônée revient également en force avec les turbines à vapeur.

L'idée d'utiliser le gaz dans les moteurs revient en force à partir de 1970 ( moteur à hydrogène notamment). Le protocole de Kyoto, signé le 11 décembre 1997, vise à la réduction des émissions de gaz à effet de serre dont fait partie le dioxyde de carbone, donne une nouvelle justification à la recherche de carburants alternatifs, dont l'hydrogène, et pour les constructeurs automobiles, la production de véhicules propres parmi lesquels se trouve le véhicule à hydrogène. La BMW Hydrogen 7, présentée pour la première fois au salon de Los Angeles en novembre 2006, serait la première voiture de série fonctionnant à l'hydrogène [8].

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