Moteur hit-and-miss - Hit-and-miss engine

Un moteur hit-and-miss préservé :
1917 Amanco 2+1 ⁄ 4  ch (1,7 kW) « Homme engagé »

Un moteur hit-and-miss ou Hit 'N' Miss est un type de moteur à combustion interne qui est contrôlé par un régulateur pour ne tirer qu'à une vitesse définie. Ils sont généralement à 4 temps mais des versions à 2 temps ont été fabriquées. Il a été conçu à la fin du XIXe siècle et produit par diverses entreprises des années 1890 aux années 1940 environ. Le nom vient du contrôle de vitesse sur ces moteurs : ils tirent (« hit ») uniquement lorsqu'ils fonctionnent à une vitesse définie ou en dessous, et cyclent sans tirer (« miss ») lorsqu'ils dépassent leur vitesse définie. Ceci est comparé à la méthode de contrôle de la vitesse « gouvernée par l' accélérateur ». Le son émis lorsque le moteur tourne sans charge est un "Snort POP whoosh whoosh whoosh whoosh snort POP" lorsque le moteur démarre, puis s'arrête jusqu'à ce que la vitesse diminue et qu'il se déclenche à nouveau pour maintenir sa vitesse moyenne. Le reniflement est causé par la soupape d' admission atmosphérique utilisée sur bon nombre de ces moteurs.

De nombreux fabricants de moteurs fabriquaient des moteurs à rupture de charge pendant leur utilisation maximale, d'environ 1910 au début des années 1930, lorsque des conceptions plus modernes ont commencé à les remplacer. Certains des plus grands fabricants de moteurs étaient Stover, Hercules , International Harvester ( Mccormick Deering ), John Deere (Waterloo Engine Works) , Maytag et Fairbanks Morse .

Construction

Il s'agit d'un montage vidéo des moteurs Otto fonctionnant à la Western Minnesota Steam Threshers Reunion ( WMSTR ), à Rollag, Minnesota. C'est un type de moteur hit-and-miss.(2min 16sec, 320x240, 340kbit/s vidéo)

Un moteur hit-and-miss est un type de moteur à volant . Un moteur à volant est un moteur qui a un grand volant ou un ensemble de volants reliés au vilebrequin . Les volants d'inertie maintiennent le régime du moteur pendant les cycles du moteur qui ne produisent pas de forces mécaniques motrices. Les volants d'inertie emmagasinent de l'énergie sur la course de combustion et fournissent l'énergie emmagasinée à la charge mécanique sur les trois autres courses du piston. Lorsque ces moteurs ont été conçus, la technologie était moins avancée et les fabricants ont fabriqué toutes les pièces de très grande taille. Un moteur typique de 6 chevaux (4,5 kW) pèse environ 1 000 livres (454 kg). En règle générale, le matériau de toutes les pièces importantes du moteur était la fonte . De petites pièces fonctionnelles ont été fabriquées en acier et usinées selon les tolérances.

Le système de carburant d'un moteur à glissière se compose d'un réservoir de carburant, d'une conduite de carburant, d' un clapet anti-retour et d'un mélangeur de carburant. Le réservoir de carburant contient généralement de l' essence, mais de nombreux utilisateurs ont démarré les moteurs avec de l'essence, puis sont passés à un carburant moins cher, tel que le kérosène ou le diesel . La conduite de carburant relie le réservoir de carburant au mélangeur. Le long de la conduite de carburant, un clapet anti-retour empêche le carburant de retourner dans le réservoir entre les coups de combustion. Le mélangeur crée le bon mélange air-carburant au moyen d'une vanne à pointeau fixée à un piston lesté ou à ressort, généralement en conjonction avec un amortisseur à huile .

Le fonctionnement du mélangeur est simple, il ne contient qu'une seule pièce mobile, c'est-à-dire le robinet à pointeau. Bien qu'il existe des exceptions, un mélangeur ne stocke pas de carburant dans un bol d'aucune sorte. Le carburant est simplement alimenté au mélangeur, où en raison de l'effet du principe de Bernoulli , il est auto-dosé dans le venturi créé sous le piston lesté par l'action de la vanne à pointeau attachée, la méthode utilisée à ce jour dans le carburateur SU .

Les étincelles pour enflammer le mélange de carburant sont créées soit par une bougie d'allumage, soit par un dispositif appelé allumeur . Lorsqu'une bougie d'allumage est utilisée, l'étincelle était générée soit par une magnéto, soit par une bobine tremblante (ou « bourdonnement »). Une bobine de buzz utilise l'énergie de la batterie pour générer une série continue d'impulsions haute tension qui sont envoyées à la bougie d'allumage. Pour l'allumage de l'allumeur, soit une batterie et une bobine sont utilisées, soit une magnéto « basse tension » est utilisée. Avec l'allumage par batterie et bobine, une batterie est câblée en série avec une bobine de fil et les contacts de l'allumeur. Lorsque les contacts de l'allumeur sont fermés (les contacts résident à l'intérieur de la chambre de combustion), l'électricité circule dans le circuit. Lorsque les contacts sont ouverts par le mécanisme de synchronisation, une étincelle est générée à travers les contacts, ce qui enflamme le mélange. Lorsqu'une magnéto basse tension (en réalité un générateur basse tension et courant élevé) est utilisée, la sortie de la magnéto est directement transmise aux points d'allumage et l'étincelle est générée comme avec une batterie et une bobine.

À l'exception de très gros exemplaires, la lubrification était presque toujours manuelle. Les roulements de vilebrequin principal et le roulement de bielle sur le vilebrequin ont généralement une coupelle à graisse - un petit récipient (coupelle) rempli de graisse et un couvercle vissé.

Un graisseur de moteur typique.
C'est un fait par Lunkenheimer

Lorsque le couvercle est vissé plus fermement, la graisse est expulsée du fond de la coupelle et dans le roulement. Certains premiers moteurs n'ont qu'un trou dans le chapeau de roulement où un opérateur injecte de l'huile lubrifiante pendant que le moteur tourne. Le piston est lubrifié par un graisseur goutte à goutte qui alimente en continu des gouttes d'huile sur le piston. L'excès d'huile du piston s'écoule du cylindre sur le moteur et éventuellement sur le sol. Le graisseur goutte à goutte peut être réglé pour s'égoutter plus rapidement ou plus lentement en fonction du besoin de lubrification, dicté par la force de travail du moteur. Les autres composants mobiles du moteur étaient tous lubrifiés par de l'huile que l'opérateur du moteur devait appliquer périodiquement pendant que le moteur tournait.

Pratiquement tous les moteurs hit-and-miss sont du style "à manivelle ouverte", c'est-à-dire qu'il n'y a pas de carter moteur fermé . Le vilebrequin, la bielle, l' arbre à cames , les engrenages, le régulateur, etc. sont tous complètement exposés et peuvent être vus en fonctionnement lorsque le moteur tourne. Cela crée un environnement désordonné car de l'huile et parfois de la graisse sont projetées du moteur ainsi que de l'huile s'écoulant sur le sol. Un autre inconvénient est que la saleté et la poussière peuvent se déposer sur toutes les pièces mobiles du moteur, provoquant une usure excessive et des dysfonctionnements du moteur. Un nettoyage fréquent du moteur est donc nécessaire pour le maintenir en bon état de fonctionnement.

Le refroidissement de la majorité des moteurs hit-and-miss se fait par refroidissement par trémie , avec de l'eau dans un réservoir ouvert. Il y avait une petite partie de petits moteurs de puissance fractionnée qui étaient refroidis par air à l'aide d'un ventilateur incorporé. Le moteur refroidi par eau a un réservoir intégré (les plus gros moteurs n'ont généralement pas de réservoir et nécessitent une connexion à un grand réservoir externe pour l'eau de refroidissement via des raccords de tuyauterie sur le cylindre). Le réservoir d'eau comprend la zone autour du cylindre ainsi que la culasse (la plupart des cas) et un réservoir monté ou coulé au-dessus du cylindre. Lorsque le moteur tourne, il chauffe l'eau. Le refroidissement est assuré par l'évaporation de l'eau et l'évacuation de la chaleur du moteur. Lorsqu'un moteur tourne sous charge pendant un certain temps, il est courant que l'eau du réservoir bout. Le remplacement de l'eau perdue est nécessaire de temps en temps. Un danger de la conception refroidie à l'eau est le gel par temps froid. De nombreux moteurs ont été détruits lorsqu'un opérateur oublieux a négligé de vidanger l'eau lorsque le moteur n'était pas utilisé, et l'eau a gelé et a cassé les pièces du moteur en fonte. Cependant, New Holland a breveté un réservoir en forme de V, de sorte que la glace en expansion a poussé vers le haut et dans un espace plus grand plutôt que de casser le réservoir. Les réparations de chemise d'eau sont courantes sur de nombreux moteurs qui existent encore.

Concevoir

Il s'agissait de moteurs simples par rapport à la conception des moteurs modernes. Cependant, ils intègrent des conceptions innovantes dans plusieurs domaines, souvent dans le but de contourner la contrefaçon de brevet pour un composant particulier. C'est particulièrement vrai du gouverneur. Gouverneurs sont centrifuge , bras oscillant, bras pivotant, et bien d' autres. Le mécanisme d'actionnement pour contrôler la vitesse varie également en fonction des brevets existants et du régulateur utilisé. Voir, par exemple, les brevets américains 543 157 de 1895 ou 980 658 de 1911. Cependant, le régulateur n'a qu'une tâche : contrôler la vitesse du moteur. Dans les moteurs modernes, la puissance de sortie est contrôlée en étranglant le flux d'air à travers l'admission au moyen d'une vanne papillon ; la seule exception à cela étant dans les diesels et les moteurs à essence Valvetronic .

Comment fonctionnent les moteurs aléatoires

La soupape d'admission sur les moteurs à glissière n'a pas d'actionneur ; au lieu de cela, un ressort léger maintient la soupape d'admission fermée à moins qu'un vide dans le cylindre ne l'ouvre. Ce vide ne se produit que si la soupape d'échappement est fermée pendant la course descendante du piston. Lorsque le moteur hit-and-miss fonctionne au-dessus de sa vitesse de consigne, le régulateur maintient la soupape d'échappement ouverte, empêchant un vide dans le cylindre et provoquant la fermeture de la soupape d'admission, interrompant ainsi le mécanisme d'allumage du cycle Otto . Lorsque le moteur fonctionne à ou en dessous de sa vitesse de consigne, le régulateur laisse la soupape d'échappement se fermer. Lors de la course descendante suivante, une dépression dans le cylindre ouvre la soupape d'admission et laisse entrer le mélange air-carburant. Ce mécanisme empêche la consommation de carburant pendant la course d'admission des cycles "manqués".

Une explication vidéo sur le fonctionnement d'un moteur hit and miss peut être trouvée ici

Usage

Une pompe à déchets Jaeger utilisée pour pomper de l'eau sale (déchetée). Il est équipé d'un moteur Hercules de 2½ CV (1,9 kW). Ceci est un exemple d'une fonction intégrée de moteurs hit-and-miss (c'est-à-dire non ceinturés)

Les moteurs hit-and-miss produisaient des puissances de 1 à environ 100 chevaux (0,75 à 75 kW). Ces moteurs fonctionnent lentement, généralement de 250 tours par minute (tr/min) pour les moteurs de grande puissance à 600 tr/min pour les moteurs de petite puissance. Ils alimentaient des pompes pour la culture, des scies pour couper du bois, des générateurs d'électricité dans les zones rurales, du matériel agricole et de nombreuses autres applications stationnaires. Certains étaient montés sur des bétonnières. Ces moteurs ont également fait fonctionner certaines des premières machines à laver. Ils économisaient de la main-d'œuvre dans les fermes et aidaient les agriculteurs à accomplir bien plus qu'ils ne le pouvaient auparavant.

Le moteur était généralement ceinturé à l'appareil étant alimenté par une large courroie plate, généralement de 2 à 6 pouces (5 à 15 cm) de large. La courroie plate était entraînée par une poulie sur le moteur qui se fixait soit à un volant soit au vilebrequin. La poulie a été spécialement conçue pour avoir une circonférence légèrement effilée du milieu à chaque bord (comme un pneu de voiture surgonflé) de sorte que le milieu de la poulie ait un diamètre légèrement plus grand. Cela a maintenu la courroie plate au centre de la poulie.

Remplacement par des moteurs gouvernés par l'accélérateur

Dans les années 1930, les moteurs plus avancés sont devenus courants. Les moteurs à volant d'inertie sont extrêmement lourds pour la puissance produite et fonctionnent à des vitesses très lentes. Les moteurs plus anciens nécessitaient beaucoup d'entretien et n'étaient pas facilement intégrés aux applications mobiles.

À la fin des années 1920, International Harvester disposait déjà du moteur modèle M, qui était une version fermée d'un moteur à volant d'inertie. Leur prochaine étape était le modèle LA, qui était un moteur totalement fermé (à l'exception du système de soupapes) doté d'une autolubrification (huile dans le carter), d'un allumage fiable des bougies d'allumage, d'un fonctionnement plus rapide (jusqu'à environ 750-800 tr/min) et surtout, léger par rapport aux générations précédentes. Alors que le modèle LA de 1½ HP (1,1 kW) pesait encore environ 150 livres (68 kg), il était beaucoup plus léger que le moteur du modèle M 1½ HP, qui se situe dans la plage de 300 à 350 livres (136 à 159 kg). Plus tard, un LA légèrement amélioré, le LB a été produit. Les modèles M, LA et LB sont gouvernés par les gaz. Au fil du temps, de plus en plus de fabricants de moteurs sont passés au moteur à carter fermé. Des entreprises comme Briggs et Stratton produisaient également des moteurs légers refroidis par air de 1/2 à 2 CV (0,37 à 1,5 kW) et utilisaient des matériaux beaucoup plus légers. Ces moteurs fonctionnent également à des vitesses beaucoup plus élevées (jusqu'à environ 2 000 à 4 000 tr/min) et produisent donc plus de puissance pour une taille donnée que les moteurs à volant lent.

La plupart de la production de moteurs à volant a cessé dans les années 1940, mais les moteurs modernes de ce type restent utilisés pour des applications où la faible vitesse est souhaitable, principalement dans les applications des champs pétrolifères telles que les vérins de pompage . L'entretien est moins un problème avec les moteurs à volant d'inertie modernes que les plus anciens en raison de leurs carters fermés et de leurs matériaux plus avancés.

Préservation

Des milliers de moteurs à volant d'inertie hors d'usage ont été mis au rebut dans les entraînements en fer et en acier de la Seconde Guerre mondiale, mais beaucoup ont survécu et ont été remis en état de fonctionnement par des passionnés. De nombreux moteurs à succès préservés peuvent être vus en action lors de salons dédiés aux moteurs anciens (qui ont souvent aussi des tracteurs anciens) ainsi que dans la section des moteurs stationnaires des foires à vapeur , des rallyes de véhicules anciens et des foires de comté (aux États-Unis ).

Les références

  • Wendel, CH (1983). Moteurs à essence américains depuis 1872 . Ligne de crête. ISBN 0-912612-22-3.

Liens externes