Moteur à combustion interne d'Otto, 1876. (modifiée par Copilot)

Le moteur à combustion interne – 1867

C’est en 1867 que le scientifique Nikolaus Otto invente le moteur à combustion interne à 4 pistons.

Une invention allemande

Nikolaus August Otto (Holzhausen 14 juin 1832 – Cologne 28 janvier 1891) est un inventeur industriel allemand, qui a développé le moteur à combustion interne à quatre temps. Moteur qui à offert la première pratique alternative au machine à vapeur comme source d’énergie. 

Il est le fondateur de la société industrielle Deutz AG (IVECO depuis 1975) et le père de Gustav Otto, cofondateur de BMW avec Karl Rapp en 1917.

Nikolaus Otto
Nikolaus Otto, inventeur du moteur à quatre temps

Otto a construit son premier moteur à essence en 1861. Trois ans plus tard, il a formé un partenariat avec l’industriel allemand Eugen Langen, et ensemble ils développèrent un moteur amélioré.

Il présenteront, à l’Exposition de Paris de 1867, un moteur atmosphérique à gaz qui constitue une amélioration significative par rapport au moteur de Lenoir. Cette machine, qui remporte la médaille d’or de l’exposition, utilise le principe du piston libre et offre un rendement trois fois supérieur à celui du moteur Lenoir.

Nikolaus Otto décrit en 1876 la course du piston en un mouvement de haut en bas dans un cylindre. A cette occasion il construira un moteur à combustion interne utilisant le cycle à quatre temps (quatre coups de piston pour chaque allumage).

Moteur à combustion interne d'Otto, 1876.
Moteur à combustion interne d'Otto, 1876.

Le moteur Otto-Langen fonctionne selon un principe original : l’explosion du mélange air-carburant projette un piston libre vers le haut d’un cylindre vertical. Ce piston, non relié directement à un vilebrequin, est ensuite ramené vers le bas par son propre poids et la pression atmosphérique, transmettant l’énergie mécanique via un système de crémaillère et d’embrayage à sens unique. Ce fonctionnement particulier permet d’exploiter plus efficacement l’énergie de l’explosion.

Le succès commercial du moteur Otto-Langen est immédiat. La société Deutz AG, fondée par Otto et ses associés, en produira plus de 5 000 exemplaires. Cette machine, bien qu’encombrante et bruyante, représente une étape cruciale dans l’évolution des moteurs à combustion interne en démontrant qu’ils peuvent rivaliser avec les machines à vapeur en termes d’efficacité. Elle prépare le terrain pour l’introduction du moteur à quatre temps qui révolutionnera définitivement l’industrie quelques années plus tard.

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Procès et polémiques autour des brevets d'Otto

En 1876, Otto dépose son premier brevet en Alsace-Lorraine, alors un des Etats allemandsCe brevet est transformé en brevet impérial allemand n° 532 en 1877[9]. Otto dépose ensuite ce brevet et ses extensions dans plusieurs autres pays, notamment en France, en Angleterre et aux États-Unis[10].

Otto et son associé Langen considèrent que ces dépôts leur confèrent un droit exclusif sur tout moteur à quatre temps. 

Pourtant, le brevet d’Otto sera infirmé en 1886 après que l’on eut découvert que Beau de Rochas avait déjà décrit ce principe dès 1862.

Durant les années 1880, ils initient plusieurs actions en contrefaçon visant les inventeurs et industriels produisant de tels moteurs, comme, par exemple, l’ingénieur Lenoir en France. Les procès correspondants, dans lesquels Otto et Langen demandent des dommages et intérêts et l’arrêt de fabrication des moteurs visés par leurs réclamations, donnent des résultats variables. À partir du milieu des années 1880, des tribunaux allemands (1884-1886[11]), français (1886[12],1889[13],1890[14]) et anglais invalident largement les demandes et le contenu des brevets d’Otto et Langen. Parmi les éléments ayant conduit à ces décisions se trouvent notamment le brevet et le mémoire de 1862 du français Beau de Rochas qui décrivent précisément le cycle et le fonctionnement d’un moteur à quatre temps[15] : même si Beau de Rochas n’a construit aucun moteur de ce type, ses publications suffisent à établir qu’Otto ne peut se prévaloir, dans ses brevets, de propriété intellectuelle sur ces principes déjà connus et publiés[h].

Si Otto reste le premier à avoir réalisé un moteur à quatre temps fonctionnel, d’autres constructeurs peuvent, après ces décisions judiciaires, en fabriquer sans risques de poursuites[i].

Le moteur à quatre temps

Un moteur à quatre temps (ou quatre cycles) est un moteur à combustion interne basé sur le cycle de Beau de Rochas. Le cycle à quatre temps a été breveté en 1862 par l’ingénieur français Alphonse Beau de Rochas, mais comme Otto a été le premier à construire un moteur basé sur ce principe, il est communément appelé cycle Otto.

Il a été développé par Nikolaus Otto en 1867.

Conscients de certaines limitations du moteur lancé en 1867, Otto et l’équipe de Deutz conçoivent un moteur entièrement différent, qui, présenté à l’exposition universelle de 1878, marquera l’histoire du génie mécanique[7] : il s’agit du tout premier moteur à quatre temps à allumage commandé.

Perfectionné par Gottlieb Daimler et Wilhelm Maybach en 1887, ainsi que par l’ingénieur français Fernand Forest en 1890, suivi par Rudolf Diesel en 1893.

Il est toujours le principal type de motorisation des véhicules automobiles terrestres au début du XXème siècle.

Moteur thermique 4 temps
Moteur thermique 4 temps

Le cycle de Beau de Rochas ?

Cycle Beau De Rochas
Cycle Beau De Rochas

Le Français Alphonse BEAU DE ROCHAS invente, en 1862, le cycle à 4 temps (admission, compression, combustion-détente (temps moteur) et échappement). Seulement, le carburant pouvant faire fonctionner ce moteur, n’existe pas encore ! On en reste donc aux machines à combustion externe.

Le cycle de Beau de Rochas ou cycle à quatre temps ou encore cycle d’Otto est un cycle thermodynamique théorique.

Son principal intérêt pratique réside dans le fait que les moteurs à explosion à allumage commandé, généralement des moteurs à essence tels que ceux utilisés dans les automobiles, ont un cycle thermodynamique pratique qui peut être représenté de manière approchée par le cycle de Beau de Rochas.

Le cycle à quatre temps des moteurs à explosion classiques est le cycle le plus utilisé dans le domaine des transports et de l’industrie (automobile et camions, générateurs, etc.).

Le principe a été défini par Beau de Rochas puis implémenté successivement par Nikolaus Otto, Étienne Lenoir et Rudolf Diesel.

Description

Ce cycle est caractérisé par quatre temps ou mouvements linéaires du piston :

Point mort haut (PMH), départ.
Point mort haut (PMH), départ.
1 - admission.
1 - admission.
2 - compression.
2 - compression.
Le carburant est enflammé.
Le carburant est enflammé.
3 - détente.
3 - détente.
4 - échappement.
4 - échappement.
  1. Admission :
    Le cycle commence à un point mort haut, quand le piston est à son point le plus élevé. Pendant le premier temps le piston descend (admission), un mélange d’air et de carburant est aspiré dans le cylindre via la soupape d’admission.
  2. Compression :
    La soupape d’admission se ferme, le piston remonte (compression) comprimant le mélange admis.
  3. Combustion-détente :
    Le mélange air-carburant est alors enflammé, habituellement par une bougie d’allumage, aux environs du deuxième point mort haut (remontée complète du piston).L’expansion des gaz portés à haute température lors de la combustionforce le piston à descendre pour le troisième temps (détente). Ce mouvement est le seul temps moteur (produisant de l’énergie directement utilisable).
  4. Échappement :
    Lors du quatrième et dernier temps (l’échappement) les gaz brulés sont évacués du cylindre via la soupape d’échappement poussés par la remontée du piston.
Moteur thermique 4 temps
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Des années 20 aux années 60

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Origine france
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La majorité des pompes, en service dans l'hexagone des années 20 aux années 60, furent d'origine française.
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1921

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L'ancêtre de la pompe à essence apparaît il fût appelé la « jauge mesureuse ». C'était un piston bi-directionnel qui aspirait l'essence du stockage inférieur puis refoulait ce produit vers le réservoir de l'automobile.
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BERGOMI (Italie)

Pompe Bergomi (Italie) de 1921
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Pompe Bergomi | enseigne Agip | 1921
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Pompe de la marque AGIP (groupe ENI)
Il s'agit ici de pompe sur chariot-citerne (dit « le char romain »)

COURTIOUX (France)

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Dans certains cas ou l'on ne pouvait pas installer de pompe fixe, soit que les lieux étaient trop exigus, soit que la municipalité ne les autorisaient pas, alors il y avait ces chariots mobiles dit "chars romains": une pompe rotative manuelle fixée sur un chariot. Une marque éponyme, fut créé en 1921 par des Français, les frères Courtioux.

SATAM (France)

L'histoire de la marque SATAM (1/3 -> histoire de Satam)

1921 fut l'année de création d'une nouvelle société française, la «Société Anonyme pour Tous Appareillages Mécaniques» plus connue sous le nom de SATAM, dont l'emblème sera un diable avec un tridents.

Tout au long de sont histoire SATAM fut fabricant de distributeurs d'essence, d'huile et de lait, de pompes, de compresseurs rotatifs, de matériel frigorifique et de voitures électriques...

  • Usine à La Courneuve.
  • Maison mère de Cocitam (Côte d'Ivoire), de Cosetam (Sénégal), de Socatam (Cameroun), de Matam (Maroc).
  • Absorption de Hardoll en 1924, de Carbox en 1930,
  • ...
  • Part bénéficiaire au porteur (société Satam), 1926
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    Station essence Bowse 1921. Archives Fondation Berliet / Lyon
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    1923

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    GILBERT & BARKET Manufacturing Company / Gilbarco (Springfield, Mass, USA)

    Gilbert et Barker n ° T-176. La pompe a été construite en 1923
    Gilbert et Barker n ° T-176. La pompe a été construite en 1923
    La pompe, une Gilbert et Barker n° T-176, a été construite en 1923.
    Vendu : 4 199 $
    Le réservoir en verre normalement transparent a viré au violet, indiquant que du dioxyde de manganèse était utilisé dans le processus de fabrication du verre. Ce processus a été éliminé au milieu des années 1920 (cela prouverait que cette pompe a été fabriquée AVANT 1925).
    Comme vous pouvez le constater, la pompe n’est pas vidée. Le groupe de pompage et la tuyauterie sont d'origine et intactes [cela donne une valeur plus importante à l'objet].
    Elle comprend un globe, un tuyau, une buse et une indication des prix (non illustré).
    La pompe est originaire de l'est du Colorado. Je [MSE Incorporated 661matt] l'ai acheté en 1987 à un antiquaire et l'ai ensuite fait restaurer par un professionnel. C'était à l'origine une pompe à essence Bay, mais aucune reproduction du globe d'origine n'était disponible. (Du moins à cette époque). Je voulais la restaurer comme une Bay car c’était une marque de gaz bien connue là où j’avais vécu. Alors j’ai choisi d’en faire une pompe Mobil. Cette pompe a TOUJOURS été conservée à l'intérieur depuis sa restauration. Il y a quelques égratignures (pas de bosses), épargnée par le tremblement de terre de Northridge en Californie en 1994 et par la chute de débris. (Traduction automatique Google.)
    Source : www.ebay.com

    WAYNE Tank and Pump CO. (U.S.A.)

    En 1923, les concepteurs et les ingénieurs de la Wayne Tank and Pump Company introduisirent un nouveau style de pompe à essence visible, le 490. Cette nouvelle pompe 490 était présentée comme le modèle le plus récent de Wayne, le plus beau et la plus belle pompe à essence visible du monde. La 490 était la première version d'une série de pompes visibles appelée série 490, qui inclurait à terme les pompes 491, 491-F, 492 et 492-F. Nous aborderons les différentes différences entre ces modèles plus tard dans cet article, mais pour le moment je vais me concentrer sur la première et la plus rare version, la 490. Avant 1923, la plupart des fabricants de pompes à essence (y compris Wayne) avaient mis davantage l'accent sur l'efficacité fonctionnelle et la sécurité de leurs pompes à essence et moins sur leur forme, leur beauté et leur aspect esthétique. Entre 1918 et 1922, il semblait que de nombreux fabricants de pompes produisaient divers modèles d'aspect très similaire. La plupart de ces modèles comportaient des côtés ronds ou ovales, effilés et droits, tandis que quelques-uns étaient carrés. Dans le but de créer une pompe à essence plus esthétique, Wayne décida de fabriquer une pompe plus décorative qui se démarquerait de la concurrence. Lorsque les zones résidentielles aisées ont commencé à se développer dans la plupart des villes américaines au début des années 1920, il est devenu nécessaire de construire des stations-service plus modernes pour répondre aux besoins des automobilistes de ces zones. Wayne n'a pas tardé à reconnaître que ces nouvelles stations-service et les pompes à essence utilisées dans ces nouvelles stations devraient refléter la beauté architecturale des zones environnantes. En outre, de nombreuses sociétés pétrolières étaient en expansion et réaménageaient les stations-service existantes afin de les adapter à l'architecture environnante et, espérons-le, entraîneraient le nouvel automobiliste dans une allée plus sophistiquée. Alors que les innovations les plus évidentes du Wayne 490 concernaient son apparence, Wayne n'a pas tardé à souligner que cette nouvelle pompe privilégiait la vitesse, la précision, la commodité, l'économie, l'efficacité et la sécurité. Tous ces attributs étaient liés au fait que le Wayne 490 était actionné par pression atmosphérique et non par levier à main ou moteur électrique. Des extraits du texte de certaines publicités d'usine originales du Wayne 490 décrivent nombre des caractéristiques positives du Wayne 490 et s'expliquent d'elles-mêmes: Cette nouvelle pompe Wayne économique et efficace constitue un grand pas en avant dans la distribution d'essence. Dix gallons, visibles, actionnés par l'air comprimé sur un réservoir auxiliaire. Les colonnes architecturales à cannelures sont d'une simplicité simple, et la pompe est aussi efficace et précise à la fois qu'elle est belle. Exact à la fin, comme le sont toujours les pompes Wayne, et beaucoup plus rapides à la livraison. Toutes les pièces entrant en contact avec le liquide sont du fer galvanisé ou du laiton, éliminant ainsi complètement tout risque de rouille. Equipé du célèbre filtre positif Wayne, qui garantit une essence absolument exempte d’impuretés. Construit pour répondre à toutes les exigences des ingénieurs de sécurité et des responsables des poids et mesures. Soutenu par la garantie positive de Wayne. À tous les points de vue, cette nouvelle pompe séduit l’intérêt renouvelé de Wayne pour son leadership dans le secteur des pompes. Ils incarnent les principes les plus récents et fixent de nouvelles normes de rapidité, de précision, de commodité et d’économie. Ils sont beaux et d’apparence frappante, joliment finis et, en raison de leur design épuré et de leurs lignes, ils sont beaucoup plus faciles à repeindre que les pompes ordinaires. Leur rapidité de livraison dépasse de loin toutes les autres pompes du marché, ce qui constitue un avantage très pratique dans les gares achalandées. Sous tous les angles de la beauté et du service, ces nouvelles pompes ajoutent un nouvel éclat au prestige de longue date des équipements Wayne. L’apparence frappante de cette belle nouvelle pompe Wayne n’est que l’une de ses nombreuses caractéristiques supérieures. Sa précision, sa vitesse et son économie de fonctionnement sont supérieures à la beauté des pompes ordinaires. C'est un triomphe distinct pour Wayne, un compagnon digne des célèbres pompes Wayne qui ont déjà reçu l'approbation des exploitants de stations-service et du public des automobilistes. Le modèle 490 est un distributeur visible de 10 gallons exploité par le nouveau système de pression d’air Wayne qui présente de nombreux avantages par rapport aux autres méthodes de fonctionnement électrique. Ainsi, vous voyez que cette nouvelle pompe Wayne ajoute une grande économie à ses nombreuses autres qualités souhaitables. Comme toutes les autres pompes Wayne, le modèle 490 est conçu pour répondre à toutes les exigences des ingénieurs en matière de sécurité et des responsables des poids et mesures. Entièrement garanti et soutenu par une entreprise de trente ans d'expérience et une distribution mondiale. Aux pétroliers: Voir cette pompe avant d’acheter. C’est le moyen le plus économique d’acheter et d’opérer, en plus d’être une classe à part en tant que vendeur. Il est logiquement destiné au leadership de toutes les pompes visibles. Aujourd'hui, le Wayne 490 est l'un des pompes à essence les plus rares et les plus recherchées aux États-Unis. Seulement un très petit nombre (2000-3000?) De ces pompes visibles ont été produites entre 1923 et 1924, et on ne connaît actuellement que trois ou quatre de ces unités dans les collections de pompes. Comme vous pouvez probablement le constater d'après les illustrations de Wayne 490 dans cet article, la pompe Wayne 490 est très similaire en conception et en style aux pompes Wayne 491 et 492, mais elle est totalement différente en taille et en détail. La différence la plus évidente réside dans le fait que le diamètre de la colonne cannelée est beaucoup plus petit que celui des colonnes 491 et 492 plus larges. De plus, toutes les pièces moulées, nuances claires, etc. sont similaires mais totalement différentes sur la 490 par rapport aux 491 et 492. Même les indicateurs de gallon sont très différents. Les indicateurs de gallon sur le 490 (le tout premier indicateur de Wayne) sont en fonte et la plupart des indicateurs de gallon sur les 491 et 492 sont construits en aluminium. Maintenant des informations sur les 491 et 492. En 1924, Wayne avait abandonné le dessin original 490 au profit des nouvelles versions plus grandes 491 et 492. En raison du succès rapide de la 490, Wayne étendit considérablement la production des nouvelles versions 491 et 492. Ils ont également commencé à promouvoir les nouvelles versions en tant que descendants de la belle et ancienne architecture grecque. Plus précisément, le bulletin de vente de la série Wayne 490 faisait souvent référence à la magnifique colonne ionique des pompes. Ces faits sont intéressants et quelque peu paradoxaux, car ces pompes de la série 490 sont si communément appelées aujourd'hui pompes à colonne romaine, pompe corinthienne, etc. ces grandes pompes comme pompes à colonne grecques, ou pompes ioniques. Tout comme vous ne pouvez pas enseigner de nouveaux tours à un vieux chien, je suppose que le titre incorrect de Pompe à colonne romaine est probablement là pour rester. Les citations suivantes tirées de la publicité originale de Wayne apporteront un éclairage supplémentaire sur le contexte architectural et les fonctions spécifiques des différents modèles de la série 490. L'idée derrière la conception de la série 490 de pompes visibles de Wayne est la beauté architecturale. Les designers de Wayne ont repris leur inspiration dans l'architecture de la Grèce antique. En recherchant l'ordre de copie le plus pratique et le plus beau à copier, les concepteurs de Wayne ont choisi l'ordre ionique. La colonne ionique est particulièrement applicable en raison de sa base large et de son beau capital, les deux étant reliées par une colonne cannelée légèrement effilée vers le haut. Aucun architecte des temps modernes n'a pu surpasser la beauté de la colonne ionique. Quoi de plus approprié pour la conception d'une pompe visible? Une telle colonne a été choisie par l'architecte Callicicrates pour le Temple de la victoire sans ailes sur l'Acropole à Athènes, en Grèce. Série 490 - Cette série de pompes offre les types à pression d'air et à commande manuelle, ainsi que des capacités de 10 gallons et de 5 gallons, le tout dans un même design magnifique, ne différant que par le mode d'utilisation et la taille du récipient en verre . La série 490 comprend les éléments suivants: 491 à 10 gallons, à commande pneumatique; 491-F - 5 gallons, à commande pneumatique; 492 - 10 gallons, actionnés manuellement; 492-F- 5 gallons, actionné manuellement. L'une des meilleures caractéristiques des modèles 491 et 492 est le système de vannes à verrouillage Wayne. Ce système se compose de deux vannes et de deux poignées de vannes, une pour desservir la voiture et une pour évacuer l’essence supplémentaire vers le réservoir de stockage. Ce système de vannes fonctionne avec trois indicateurs de débit de vannes à emboîtement. Ce système complexe constitue souvent le plus gros défi pour les collectionneurs qui restaurent ces pompes aujourd'hui. Avant la fermeture, toutes ces grandes pompes utilisent un cylindre en verre de 12 "x 26" et, en général, toutes les pompes de la série 490 sont très coûteuses et difficiles à restaurer. Nous estimons que les versions 491 et 492 de la série 490 valent environ la moitié moins que la version originale 490 que nous avons appréciée dans la première partie de cet article. Alors qu'il existe probablement entre deux et trois cents pompes de ce type aux États-Unis, les versions 491-F et 492-F sont plus rares. Tout comme il n’existe que trois ou quatre des 490 pompes originales, je ne connais que trois ou quatre des versions 492-F, et je n’ai entendu parler que d’une pompe 491-F qui existe aujourd’hui. Il est intéressant de noter que bon nombre de ces pompes ont été exportées en Australie, y compris plusieurs des versions cinq gallons.
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    Pompe essence Eco, 1923. Archives Fondation Berliet / Lyon.
    Pompe essence Eco, 1923. Archives Fondation Berliet / Lyon.
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