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il serait juste de ranger au premier rang de ceux-ci la connaissance plus approfondie et la meilleure utilisation des phénomènes de combustion des mélanges carburants. Ce qu’il y a surtout de remarquable dans les recherches entreprises sur ce sujet, c’est d’abord l’ingéniosité qu’il fut nécessaire de montrer pour étudier des phénomènes aussi complexes, et aussi les résultats inattendus que donnèrent ces recherches et l’énorme importance des applications pratiques que l’on sut en tirer. Ces études tendent d’ailleurs non seulement à modifier la technique de la construction automobile, mais aussi ne sont pas déjà, sans influer profondément sur l’industrie même du pétrole. C’est ainsi qu’alors qu’auparavant on recherchait surtout dans les procèdes de cracking, la production d’essences paraffiniques, on s’oriente maintenant vers celles d’essences chimiques stables, ou même d’essences aromatiques dont l’utilisation des calories dans les moteurs s’est révélée bien meilleure. On conçoit donc l’importance du travail entrepris sur la détonation et la combustion dans les moteurs à explosion. Dans la présente étude, nous allons montrer comment ces recherches ont conduit à la vente au public en Amérique et en Angleterre, d’essences rendues antidétonantes, dont le succès fut considérable. On sait que le principe du moteur à explosion est de transformer les calories du carburant qui l’alimente, en travail, en utilisant la force d’expansion d’un mélange carburé préalablement dosé et comprimé, lorsqu’on l’étampe au moyen d’une étincelle électrique. Or, dans les conditions actuelles, le rendement de cette transformation qui est le rapport des calories utilisées sous forme travail, aux calories formées sous forme de carburant, n’est pas considérable et une faible proportion seulement du carburant est utilisée. La plus grosse partie est perdue soit sous forme de calories entraînées dans les gaz de combustion, soit sous forme de calories entraînées par le radiateur. On conçoit que la première idée qui orienta les ingénieurs qui s’intéressèrent à ces questions, fut d’augmenter le rendement du moteur en augmentant la force expansive des gaz brûlés. On chercha donc à comprimer plus fortement le mélange carburé, avant l’explosion. Malheureusement, l’expérience a montré qu’on parvient assez rapidement à une limite de compression initiale, car avec l’essence
les calories du carburant qui l’alimente, en travail, en utilisant la force d’expansion d’un mélange carburé préalablement dosé et comprimé, lorsqu’on l’étampe au moyen d’une étincelle électrique. Or, dans les conditions actuelles, le rendement de cette transformation qui est le rapport des calories utilisées sous forme travail, aux calories formées sous forme de carburant, n’est pas considérable et une faible proportion seulement du carburant est utilisée. La plus grosse partie est perdue soit sous forme de calories entraînées dans les gaz de combustion, soit sous forme de calories entraînées par le radiateur. On conçoit que la première idée qui orienta les ingénieurs qui s’intéressèrent à ces questions, fut d’augmenter le rendement du moteur en augmentant la force expansive des gaz brûlés. On chercha donc à comprimer plus fortement le mélange carburé, avant l’explosion. Malheureusement, l’expérience a montré qu’on parvient assez rapidement à une limite de compression initiale, car avec l’essence de pétrole, dès qu’on atteint les environs de la compression 5, des chocs se produisent dans le moteur qui rendent son emploi impossible. Ce phénomène est connu depuis longtemps et on en attribuait l’origine à un phénomène d’allumage prématuré, analogue au principe du briquet à air. Dumanois, ingénieur en chef du Génie Maritime, reprit l’étude de ce phénomène de choc, auquel il attribua une cause toute différente. Il émit, en effet, l’hypothèse que l’on pouvait le rattacher aux phénomènes d’ondes explosives, mis en valeur dès 1881 par Vielle et Berthelot. Sur ces nouvelles bases, il entreprit donc une étude de la combustion dans les moteurs à explosion. Les phénomènes de formation d’une onde explosive se réalisent dans le temps avec une vitesse considérable, de sorte qu’il était pratiquement impossible de faire sur un moteur même des études suffisamment précises pour être fécondes. En collaboration avec M. Laffitte, il entreprit une série de recherches sur le mode de formation et de propagation des ondes explosives, dans un tube cylindrique contenant des mélanges carburés divers. Nous passerons sur la description des dispositifs très ingénieux qu’utilisèrent MM. Dumanois et Laffitte. Ils employèrent une méthode d’enregistrement photographique qui leur permit de faire des mesures
du Génie Maritime, reprit l’étude de ce phénomène de choc, auquel il attribua une cause toute différente. Il émit, en effet, l’hypothèse que l’on pouvait le rattacher aux phénomènes d’ondes explosives, mis en valeur dès 1881 par Vielle et Berthelot. Sur ces nouvelles bases, il entreprit donc une étude de la combustion dans les moteurs à explosion. Les phénomènes de formation d’une onde explosive se réalisent dans le temps avec une vitesse considérable, de sorte qu’il était pratiquement impossible de faire sur un moteur même des études suffisamment précises pour être fécondes. En collaboration avec M. Laffitte, il entreprit une série de recherches sur le mode de formation et de propagation des ondes explosives, dans un tube cylindrique contenant des mélanges carburés divers. Nous passerons sur la description des dispositifs très ingénieux qu’utilisèrent MM. Dumanois et Laffitte. Ils employèrent une méthode d’enregistrement photographique qui leur permit de faire des mesures de l’ordre de 1/80.000ème de seconde. Le but de cette étude n’est point de décrire ces travaux, mais seulement les conséquences qu’ils amenèrent. Nous nous bornerons donc, malgré leur intérêt à ne donner que les conclusions auxquelles arrivèrent ces savants. Lorsqu’on enflamme un mélange carburant, il se produit tout d’abord une combustion régulière, phénomène chimique d’oxydation, au bout d’un certain temps, variable, suivant les mélanges carburants étudiés, se développe une onde explosive. Il se produit alors la simultanée de deux phénomènes, un phénomène physique, la compression adiabatique de toute une tranche du mélange carburant, un phénomène chimique, l’inflammation spontanée résultant de cette compression. Cette combustion spontanée entraîne la combustion brutale de la tranche suivante et ainsi de suite de proche en proche. L’expérience montre que la durée de la combustion régulière est d’autant plus longue que le diamètre du tube d’essai est plus élevé! En outre, la présence sur les parois du tube, d’aspiertés ou de discontinuités sans augmentation de section, diminue la longueur de la combustion régulière. Enfin une augmentation brutale de section du tube détruit l’onde explosive et donne lieu à une nouvelle combustion régulière de durée plus longue. Ceci étant, si on étudie la longueur de combustion
une combustion régulière, phénomène chimique d’oxydation, au bout d’un certain temps, variable, suivant les mélanges carburants étudiés, se développe une onde explosive. Il se produit alors la simultanée de deux phénomènes, un phénomène physique, la compression adiabatique de toute une tranche du mélange carburant, un phénomène chimique, l’inflammation spontanée résultant de cette compression. Cette combustion spontanée entraîne la combustion brutale de la tranche suivante et ainsi de suite de proche en proche. L’expérience montre que la durée de la combustion régulière est d’autant plus longue que le diamètre du tube d’essai est plus élevé! En outre, la présence sur les parois du tube, d’aspiertés ou de discontinuités sans augmentation de section, diminue la longueur de la combustion régulière. Enfin une augmentation brutale de section du tube détruit l’onde explosive et donne lieu à une nouvelle combustion régulière de durée plus longue. Ceci étant, si on étudie la longueur de combustion régulière en fonction de la compression initiale du mélange carburant on constate que plus on augmente cette compression initiale du mélange carburant, plus on réduit la longueur de combustion régulière, ce qui revient à dire que plus on augmente la compression, plus on favorise la rapidité de formation de l’onde explosive, ce qu’on a déjà constaté sur les moteurs. On sait que pour détruire l’onde explosive, ou pour prévenir sa formation, divers moyens furent préconisés, citons, pour ceux-ci, la turbulence du mélange carburé, due à Ricardo, et le piston à gradin de M. Dumanois, dans lequel l’onde explosive était, dès sa formation, brisée par des augmentations brutales de la section de la chambre de combustion. En 1923, presque simultanément, les Américains Midgley et Boyd, et M. Dumanois s’aperçurent que certains corps avaient la curieuse propriété, lorsqu’ils étaient mélangés à l’essence de la rendre anti-détonante. Ces anti-détonants mélangés avec l’essence, dans la proportion de 1/1.000ème, permettaient d’atteindre avec elle la compression sans que la marche normale du moteur en soit affectée. Ils étaient en général constitués par des composés organiques de différents métaux. On utilisa notamment des sels de Plomb (tétraéthylate de Plomb, diphénylméthylate de Plomb, diphényldiodate, etc.), des Organométalliques d’étain,
explosive, ce qu’on a déjà constaté sur les moteurs. On sait que pour détruire l’onde explosive, ou pour prévenir sa formation, divers moyens furent préconisés, citons, pour ceux-ci, la turbulence du mélange carburé, due à Ricardo, et le piston à gradin de M. Dumanois, dans lequel l’onde explosive était, dès sa formation, brisée par des augmentations brutales de la section de la chambre de combustion. En 1923, presque simultanément, les Américains Midgley et Boyd, et M. Dumanois s’aperçurent que certains corps avaient la curieuse propriété, lorsqu’ils étaient mélangés à l’essence de la rendre anti-détonante. Ces anti-détonants mélangés avec l’essence, dans la proportion de 1/1.000ème, permettaient d’atteindre avec elle la compression sans que la marche normale du moteur en soit affectée. Ils étaient en général constitués par des composés organiques de différents métaux. On utilisa notamment des sels de Plomb (tétraéthylate de Plomb, diphénylméthylate de Plomb, diphényldiodate, etc.), des Organométalliques d’étain, de bismuth, d’antimoine, de titane, de tellure, etc. Ce fut surtout le tétraéthylate de Plomb ou plomb tétraéthyle dont les effets furent les plus positifs. Au contraire, d’autres produits, comme les nitrates et nitrites organiques, le chlore, le brome, etc., augmentent la détonabilité des carburants auxquels ils sont mélangés. Ils reçurent le nom de pro-détonants. On devine l’intérêt considérable que suscitèrent ces découvertes. L’augmentation de rendement dans les moteurs, ou ce qui revient au même à travail égal, l’économie de carburants se révéla de l’ordre de 15 %. En outre, de vastes possibilités s’ouvraient dans la voie du progrès. Il devenait possible de brûler dans un moteur des mélanges d’essence et de pétrole, d’où une économie qui pouvait être considérable. Enfin, on tendait à augmenter le champ d’approvisionnement de moteurs à explosion et on pouvait prévoir le jour où les moteurs à hautes compressions seraient susceptibles de brûler des combustibles très divers, avec un rendement technique satisfaisant. Toutefois encore qu’on eût constaté les effets, on ne savait encore à quelle cause attribuer l’action assez inattendue des anti-détonants. De multiples théories furent émises pour expliquer leur rôle qui, toutes ne parvenaient pas à résoudre l’intégralité des phénomènes constatés. Un fait parut
reçurent le nom de pro-détonants. On devine l’intérêt considérable que suscitèrent ces découvertes. L’augmentation de rendement dans les moteurs, ou ce qui revient au même à travail égal, l’économie de carburants se révéla de l’ordre de 15 %. En outre, de vastes possibilités s’ouvraient dans la voie du progrès. Il devenait possible de brûler dans un moteur des mélanges d’essence et de pétrole, d’où une économie qui pouvait être considérable. Enfin, on tendait à augmenter le champ d’approvisionnement de moteurs à explosion et on pouvait prévoir le jour où les moteurs à hautes compressions seraient susceptibles de brûler des combustibles très divers, avec un rendement technique satisfaisant. Toutefois encore qu’on eût constaté les effets, on ne savait encore à quelle cause attribuer l’action assez inattendue des anti-détonants. De multiples théories furent émises pour expliquer leur rôle qui, toutes ne parvenaient pas à résoudre l’intégralité des phénomènes constatés. Un fait parut bien acquis, c’est que les anti-détonants n’ont aucune action sur la vitesse de propagation de l’onde explosive ainsi que l’ont montré MM. Dumanois et Laffitte. Il fallait donc chercher ailleurs cette explication. Il appartenait à M. Moureu, professeur au Collège de France, et à son collaborateur, M. Dufraisse, d’émettre une nouvelle théorie sur le rôle des anti-détonants qui semblait en accord absolu avec les faits. MM. Moureu et Dufraisse ont mis en lumière une curieuse propriété de certains corps comme les phénols qui, mélangés en quantité infime avec une matière oxydable ont pour effet d’en retarder ou d’en empêcher l’oxydation. Cette découverte trouva de multiples applications dans diverses branches de l’industrie. Ils eurent l’idée de rechercher si l’action anti-détonante des corps qu’ils étudiaient ne pouvait se rattacher à la théorie des anti-oxygènes. Ils montrèrent que le choc qui se produisait dans le moteur était dû à la formation et à la brusque décomposition sous l’influence de facteurs physiques (chaleur, pression, etc.), de peroxydes instables, produits d’oxydation des essences par l’air, à l’admission dans la chambre de combustion. Les anti-détonants, en jouant le rôle d’antioxydant, empêchaient la formation de ces peroxydes instables et par là même, supprimaient la formation d’une onde
nouvelle théorie sur le rôle des anti-détonants qui semblait en accord absolu avec les faits. MM. Moureu et Dufraisse ont mis en lumière une curieuse propriété de certains corps comme les phénols qui, mélangés en quantité infime avec une matière oxydable ont pour effet d’en retarder ou d’en empêcher l’oxydation. Cette découverte trouva de multiples applications dans diverses branches de l’industrie. Ils eurent l’idée de rechercher si l’action anti-détonante des corps qu’ils étudiaient ne pouvait se rattacher à la théorie des anti-oxygènes. Ils montrèrent que le choc qui se produisait dans le moteur était dû à la formation et à la brusque décomposition sous l’influence de facteurs physiques (chaleur, pression, etc.), de peroxydes instables, produits d’oxydation des essences par l’air, à l’admission dans la chambre de combustion. Les anti-détonants, en jouant le rôle d’antioxydant, empêchaient la formation de ces peroxydes instables et par là même, supprimaient la formation d’une onde explosive. Cette théorie, extrêmement séduisante, semble être absolument d’accord avec les faits, et explique très simplement des phénomènes qui, on l’a vu, sont assez complexes. Dès 1923, aux Etats-Unis, l’Ethyl-Gasoline Co mettait en vente de l’essence contenant une très faible quantité de plomb tétraéthyle. Le succès en fut très vite considérable, et il semblait que l’essence anti-détonante dût rapidement conquérir le marché américain, lorsqu’en 1924, un accident se produisit dans un laboratoire de fabrication de plomb tétraéthyle à New-Jersey qui causa une série d’empoisonnements dont cinq furent mortels. Cette nouvelle suscita aux États-Unis une campagne de presse extrêmement vive où l’emploi des anti-détonants fut très vivement critiqué. On accusait le plomb tétraéthyle de constituer un danger public d’abord par sa nocivité propre, ensuite par le risque que faisaient courir aux habitants des grandes villes, ces poussières de plomb métallique finement divisé qui seraient déversées par les gaz d’échappement des automobiles. La campagne prit une telle ampleur que le gouvernement américain suspendit la vente de l’essence anti-détonée, jusqu’à ce que les résultats des travaux d’une Commission d’hygiène fussent connus. Les recherches qui furent faites dans ce domaine par la Commission de sept savants qui avaient été désignés par le gouvernement américain,
considérable, et il semblait que l’essence anti-détonante dût rapidement conquérir le marché américain, lorsqu’en 1924, un accident se produisit dans un laboratoire de fabrication de plomb tétraéthyle à New-Jersey qui causa une série d’empoisonnements dont cinq furent mortels. Cette nouvelle suscita aux États-Unis une campagne de presse extrêmement vive où l’emploi des anti-détonants fut très vivement critiqué. On accusait le plomb tétraéthyle de constituer un danger public d’abord par sa nocivité propre, ensuite par le risque que faisaient courir aux habitants des grandes villes, ces poussières de plomb métallique finement divisé qui seraient déversées par les gaz d’échappement des automobiles. La campagne prit une telle ampleur que le gouvernement américain suspendit la vente de l’essence anti-détonée, jusqu’à ce que les résultats des travaux d’une Commission d’hygiène fussent connus. Les recherches qui furent faites dans ce domaine par la Commission de sept savants qui avaient été désignés par le gouvernement américain, les conduisirent à admettre que l’on avait beaucoup exagéré les dangers de l’emploi d’éthyl-essence. Tout d’abord, il convenait de remarquer que les accidents qui avaient eu des conséquences mortelles avaient eu lieu dans une usine de fabrication de plomb tétraéthyle. Cela n’impliquait nullement que l’essence éthylée, où la dose d’anti-détonant est infime, pût présenter la même nocivité. Il était à remarquer d’ailleurs qu’aucun accident n’avait été enregistré chez les vendeurs d’éthyl-essence. La Commission étudia successivement les différents modes suivant lesquels le plomb pouvait pénétrer dans l’organisme humain et y amener des perturbations graves. On soumit notamment des animaux à l’action des gaz d’échappement de moteurs alimentés à l’essence éthylée. Certains sujets furent exposés sept mois et demi à douze mois, pendant une durée de trois à six heures par jour. Des observations journalières démontrèrent qu’à aucun moment on n’eut à constater des traces d’empoisonnement par le plomb ou des changements pathologiques dans les tissus. L’analyse des gaz montrait d’ailleurs qu’un mélange carboné air-essence éthylée avait une teneur en plomb de 0,014 à 0,015 % et que sur cette quantité 75 % du plomb était retenu par les organes du moteur. D’autre part, il fut démontré que le plomb restant dans
est infime, pût présenter la même nocivité. Il était à remarquer d’ailleurs qu’aucun accident n’avait été enregistré chez les vendeurs d’éthyl-essence. La Commission étudia successivement les différents modes suivant lesquels le plomb pouvait pénétrer dans l’organisme humain et y amener des perturbations graves. On soumit notamment des animaux à l’action des gaz d’échappement de moteurs alimentés à l’essence éthylée. Certains sujets furent exposés sept mois et demi à douze mois, pendant une durée de trois à six heures par jour. Des observations journalières démontrèrent qu’à aucun moment on n’eut à constater des traces d’empoisonnement par le plomb ou des changements pathologiques dans les tissus. L’analyse des gaz montrait d’ailleurs qu’un mélange carboné air-essence éthylée avait une teneur en plomb de 0,014 à 0,015 % et que sur cette quantité 75 % du plomb était retenu par les organes du moteur. D’autre part, il fut démontré que le plomb restant dans le moteur se déposait sous forme de croûtes dures de bromure de plomb le long de la tuyauterie d’échappement et que le bromure de plomb ne pouvait être absorbé par la peau. De même, on enduisit d’essence éthylée la peau d’animaux divers, pendant une durée de six à huit mois, les résultats furent encore négatifs. Une autre accusation qu’on avait portée, était le danger que pouvait présenter pour les employés de garage, les quantités d’essence éthylée répandues sur le sol. L’expérience montra que la faible teneur de l’essence en plomb éthylé rendait toute crainte à ce sujet absolument inexistante. Les résultats de cette enquête concluaient donc à la faible valeur des critiques et des accusations portées contre l’essence éthylée. La vente au public fut donc continuée et les statistiques montrent que, depuis 1925, son emploi rencontre auprès du public américain une faveur grandissante. Au début de 1928, l’Angleterre, à son tour, envisagea la vente de l’éthyl-essence au public. Les mêmes accusations contre la nocivité de l’éthyl-essence furent portées de différents côtés et le ministère de l’Hygiène nomma une Commission sous la direction de Sir Frederick Willis pour enquêter à ce sujet. Ses conclusions tendent à confirmer ceux de la Commission
les résultats furent encore négatifs. Une autre accusation qu’on avait portée, était le danger que pouvait présenter pour les employés de garage, les quantités d’essence éthylée répandues sur le sol. L’expérience montra que la faible teneur de l’essence en plomb éthylé rendait toute crainte à ce sujet absolument inexistante. Les résultats de cette enquête concluaient donc à la faible valeur des critiques et des accusations portées contre l’essence éthylée. La vente au public fut donc continuée et les statistiques montrent que, depuis 1925, son emploi rencontre auprès du public américain une faveur grandissante. Au début de 1928, l’Angleterre, à son tour, envisagea la vente de l’éthyl-essence au public. Les mêmes accusations contre la nocivité de l’éthyl-essence furent portées de différents côtés et le ministère de l’Hygiène nomma une Commission sous la direction de Sir Frederick Willis pour enquêter à ce sujet. Ses conclusions tendent à confirmer ceux de la Commission américaine. D’autre part, on sait que depuis plusieurs années, l’Allemagne a autorisé l’emploi de fer carbonyle, anti-détonant découvert et fabriqué par l'Interessen Gemeinschaft. Il serait intéressant que la France entre dans la voie qui a été tracée par l’Amérique, l’Angleterre et l’Allemagne. Dans la série de travaux qui tendent à transformer la technique du moteur à explosion, les anti-détonants jouent un rôle, il est vrai, provisoire. Leur influence au point de vue théorique fut immense et attira l’attention des savants sur un domaine exceptionnellement intéressant. Ils ne constituent qu’un stade, dans la longue série de perfectionements qui conduira au moteur surcomprimé, et susceptible de brûler indifféremment des huiles de toutes provenances. Mais il ne faut pas oublier que leur emploi généralisé se traduirait immédiatement, pour la France, par une économie de carburant. Ils permettraient d’utiliser immédiatement des mélanges d’essence et de pétrole, ainsi que le fait M. Dumanois, dans un moteur de série, et par là permettraient pour toute la France de réaliser une économie de 150 à 200 millions par an, ce qui est loin d’être négligeable. Enfin, l’usage usuel de compressions plus élevées dues à l’emploi d’essence éthylée, donnerait aux constructeurs d’automobiles une nouvelle impulsion pour pousser plus