Pompe à injection réglable 1909
Prosper L'Orange (1876-1939)
Prosper L'Orange est né le 1er février 1876 à Beyrouth, dans ce qui était alors l'Empire ottoman. Son père, le Dr Rudolf Heinrich L'Orange, issu d'une famille de huguenots français, est médecin-chef à l'hôpital Johanniter de Beyrouth. Lorsque Prosper a 12 ans, ses parents l'envoient chez des proches à Königsberg. Il y fréquente le Realgymnasium et obtient son baccalauréat. Très tôt, il s'intéresse aux moteurs. En octobre 1896, il commence des études de génie mécanique à l'université technique de Berlin-Charlottenburg et obtient son diplôme avec mention en été 1900. La même année, il prend un poste d'assistant au laboratoire de technique thermique de la TH de Berlin, où il fait des recherches sur les machines frigorifiques et épouse Hedwig Eisendick. Après avoir terminé son service militaire d'un an à Königsberg, il prend son premier poste en 1902 à Gdansk, où son fils aîné Rudolf est né la même année. En 1903, L'Orange rejoint le service métallurgique de la principauté de Stolberg à Ilsenburg. C'est là, dans le Harz, que naît le deuxième fils aîné, Harro. & nbsp ;
Dès l'année suivante, L'Orange entre à l'usine de moteurs à gaz Deutz AG à Cologne en tant qu'ingénieur d'essai pour les grandes machines à gaz et prend la direction du département d'essai deux ans plus tard. C'est là que l'on s'occupe du moteur à allumage par compression de Rudolf Diesel , car la protection de ses brevets expire en 1907/08 .
Dans le moteur Otto, le mélange air-carburant préparé est aspiré puis comprimé. Dans le moteur diesel, en revanche, le carburant est transporté par une pompe basse pression dans un pulvérisateur et injecté à haute pression sous forme de brouillard fin dans l'air hautement comprimé par un compresseur dans la chambre de combustion. En raison de la température élevée générée par la compression, le carburant s'enflamme spontanément et ne doit plus être allumé par des bougies spéciales comme dans le moteur Otto.
Certes, les premiers moteurs diesel présentent déjà un rendement élevé, mais ils sont grands et lourds en raison de cette technique complexe. Néanmoins, le moteur diesel s'établit comme deuxième forme de moteur à combustion interne à côté du moteur à explosion, même si, dans un premier temps, il ne s'agit que d'un moteur stationnaire qui entraîne d'autres machines dans les usines ou les ateliers.
Dans son département d'essai, L'Orange travaille sur une construction qui doit permettre de se passer du compresseur et donc de réduire la taille du moteur. Il relie le cylindre du moteur par des soupapes à une chambre sphérique disposée en face, dans laquelle une petite quantité s'enflamme après l'injection du carburant et assure un tourbillonnement et une répartition du reste du carburant dans l'air comprimé du cylindre.
En 1908, Deutz AG dépose le brevet dit de la postchambre(DRP 238 832), mais ne poursuit pas cette approche. Avec la construction d'une chambre de combustion divisée, L'Orange a cependant réussi le premier pas vers le moteur diesel sans compresseur.
En octobre 1908, l'ingénieur en chef Prosper L'Orange est transféré à Mannheim en tant que responsable des essais de moteurs chez Benz & Cie, l'entreprise fondée en 1871 par Carl Benz sous le nom de "Mechanische Werkstätte". Après le départ de Carl Benz en 1903 et le déménagement cinq ans plus tard de la production automobile dans la nouvelle usine de Mannheim-Luzenberg, le département de construction de moteurs stationnaires, resté dans l'ancienne usine Benz de la Waldhofstraße avec les anciennes machines, est confronté à d'importants problèmes.
La construction de moteurs stationnaires n'est pas rentable et n'est plus compétitive. On espère que le jeune ingénieur diplômé pourra donner un nouvel élan aux moteurs stationnaires. L'Orange obtient non seulement un équipement sophistiqué pour son laboratoire d'essai, mais aussi des pouvoirs étendus et le droit d'utiliser ses inventions.
Il fait tout d'abord équiper son département de nouvelles machines et construit en très peu de temps des moteurs monocylindriques stationnaires pour combustibles liquides et gazeux (P I à P IV), qui connaissent immédiatement un grand succès commercial.
Parallèlement, il construit un moteur d'essai avec différentes culasses pour améliorer son procédé de post-combustion. Il poursuit l'objectif de réguler la pulvérisation du carburant et donc l'alimentation en carburant de manière plus précise et plus régulière que ce qui était possible avec l'allumage explosif du carburant dans la postchambre. Il dispose une chambre hémisphérique entre l'injecteur et le cylindre. Dans celle-ci, après l'injection, une petite partie du gazole brûle au contact de la paroi sphérique chaude, créant ainsi une surpression qui propulse le reste du mélange air-diesel finement pulvérisé dans le cylindre. À des températures élevées, la combustion peut être plus régulière, ce qui permet de travailler sans à-coups, à des vitesses plus élevées et avec plus de puissance. En 1909, lorsque Rudolf Diesel rend visite à Benz & Cie dans la Waldhofstrasse pour proposer une licence de moteur de véhicule, il admire la machine expérimentale de L'Orange.
Le 14 mars 1909, Benz & Cie dépose un brevet pour le principe de préchambre de Prosper L'Orange (DRP n° 230 517). En 1910, Prosper L'Orange, qui a entre-temps déménagé avec sa famille de cinq personnes à Mannheim, dans la Stamitzstraße, à proximité de l'usine, est nommé fondé de pouvoir et, en 1912, il est appelé à siéger au conseil d'administration.
Mais il n'est pas très heureux, car le travail au sein du conseil d'administration l'accapare tellement que ses tentatives de mettre au point un moteur diesel sans compresseur prêt à être commercialisé sont réduites à néant.En 1913, il emménage avec sa famille dans une maison de la Nadlerstraße à Feudenheim. Lorsqu'il souhaite enfin poursuivre ses essais à l'été 1914, le début de la Première Guerre mondiale l'en empêche. Le réserviste Prosper L'Orange est mobilisé en août 1914, mais il est rappelé dès l'automne et chargé de développer des moteurs diesel pour les sous-marins.
Il ne peut reprendre ses essais pour améliorer le moteur diesel à préchambre qu'après la fin de la guerre. Jusqu'à présent, les gaz de combustion baignent le corps d'allumage de tous les côtés, ce qui entraîne une combustion rapide et sa destruction. Les injecteurs sont régulièrement obstrués par la cokéfaction de l'huile et doivent être remplacés. Cela entraîne des coûts et une panne du moteur. Des études sur le diesel à préchambre, développé entre-temps à l'étranger, et des essais toujours nouveaux lui permettent de trouver la cause de la cokéfaction. Celle-ci se produit lorsque le matériau avec lequel le carburant est en contact est trop chaud. Mais il ne doit pas non plus être trop froid, sinon le carburant se condense. Après de nombreux essais insatisfaisants, il parvient finalement à mettre au point un insert d'allumage en forme d'entonnoir qui est inséré dans la culasse refroidie à l'eau de manière à ce que les gaz de combustion ne parviennent qu'à sa face interne. Le risque de cokéfaction est désormais nettement réduit et l'on parvient à un allumage sûr et à une combustion optimale.
Le 18 mars 1919, le brevet de l'entonnoir est déposé et obtenu cinq ans plus tard (brevet DRP n° 397 142). En 1919, Prosper L'Orange peut encore se targuer d'un autre succès : un injecteur à aiguille nettement amélioré.
Enfin, en 1921, L'Orange réussit à construire la pompe à injection réglable qui injecte le carburant de manière ciblée dans le cylindre. Cette pompe est étanchéifiée pour la première fois sans presse-étoupe, et ce uniquement par le fait que le piston et la chemise sont ajustés au millimètre près. Une prouesse mécanique à l'époque. Cette pompe à injection permet désormais de modifier en continu le débit et de régler avec précision la puissance du moteur. L'Orange a ainsi atteint son objectif : la construction d'un moteur diesel sans compresseur à grande vitesse, capable de propulser également des véhicules routiers de manière fiable, robuste et économique en termes de consommation.
Le 1er janvier 1922, Benz & Cie vend le département "Construction de moteurs stationnaires" à un groupe financier berlinois. L'entreprise cédée s'appelle désormais "Motorenwerke Mannheim AG, vormals Benz, Abteilung stationärer Motorenbau" et est dirigée par Prosper L'Orange. MWM construit désormais les plus gros moteurs diesel et Benz & Cie les petits moteurs de véhicules.
Après une série d'essais, le nouveau moteur diesel à préchambre de L'Orange est monté en 1922 sur un tracteur agricole à trois roues, sous la forme d'un moteur à deux cylindres et quatre temps d'une puissance de 25 ch. L'entreprise de Mannheim le développe en collaboration avec le fabricant de tracteurs munichois Sendling. Lors de l'exposition agricole de Königsberg, le tracteur S 6 de Benz-Sendling trouve immédiatement preneur et est produit en série à partir de mars 1923.
En avril 1923, le premier moteur diesel produit en série pour des véhicules utilitaires démarre avec une petite série de moteurs diesel à quatre cylindres et à préchambre de type OB 2. Le 10 septembre 1923, le premier camion diesel du monde, le camion Benz 5 K 3 équipé d'un moteur à quatre cylindres et à préchambre de type OB 2 de 45 ch, effectue son voyage inaugural dans la ville vallonnée de Gaggenau. Comparé à un véhicule à essence de même type, le diesel permet de réaliser des économies de carburant sensationnelles. En période de forte pénurie de carburant, sa grande rentabilité en fait un succès. Le pétrole brut nécessaire à la combustion est moins cher que l'essence et peut également être distillé à partir de goudron de lignite. (1913 Friedrich Bergius, Kohleverflüssigigung) Comme le moteur diesel n'a pas besoin d'allumage ou de carburateur, son entretien est également beaucoup plus simple et moins coûteux. La Benz 5 K 3 est produite pendant 10 ans. Il existe également en version à plateau de 5 tonnes avec le moteur diesel 4 cylindres OB 2.
En 1924, MWM présente son tracteur routier, affectueusement appelé "cheval moteur" , équipé d'un moteur diesel de 18 CV. Lors d'une démonstration, il tracte 5 tonnes de remorque sur le Königstuhl à Heidelberg.
En tant que directeur général de MWM, L'Orange n'a cependant plus le temps de poursuivre ses recherches pour perfectionner la technique d'injection. Lorsque Daimler et Benz fusionnent et que Knorr-Bremse AG München devient actionnaire majoritaire de MWM, L'Orange quitte l'usine de moteurs fin 1925 et étudie la physique à l'université de Heidelberg en tant qu'auditeur libre pendant deux semestres.
En 1926, il dépose des brevets pour une pompe adaptée à de nombreux types de moteurs et ose se mettre à son compte. Avec un banquier de Mannheim comme associé, il fonde en 1927 la société "REF Apparatebau GmbH" à Stuttgart-Feuerbach et fabrique avec succès des pompes d'injection et des buses pour les moteurs diesel sans compresseur, et plus tard des buses d'injection à courant continu pour les moteurs d'avion. Les produits sont également très demandés à l'étranger.
Avec la crise économique mondiale, l'entreprise connaît cependant de telles difficultés que L'Orange se voit contraint de vendre son entreprise et ses brevets à Robert Bosch AG en 1932. Dès lors, L'Orange travaille depuis son bureau privé comme consultant, par exemple pour Klöckner-Humboldt-Deutz. C'est également de Deutz que provient la machine d'essai pour son dernier projet, le moteur diesel sans pompe.
Ses fils Rudolf et Harro fondent en 1933 la société "Gebrüder L'Orange Motorzubehör GmbH" et se spécialisent dans le développement et la fabrication de systèmes d'injection. La société L'Orange GmbH reste dans la famille jusqu'en 1978 et est le leader mondial de la technologie d'injection pour les gros moteurs à 4 temps. Elle s'appelle aujourd'hui Woodward L'Orange.
Après la fusion des sociétés Daimler-Motorengesellschaft et Benz & Cie. , la préférence est donnée au moteur à préchambre de L'Orange, car il est plus léger et moins cher que le moteur diesel à injection d'air comprimé de Daimler. Les brevets de L'Orange constituent également la base de la première voiture de tourisme diesel produite en série au monde, la Mercedes-Benz Type 260 D (W 138). Sa présentation au Salon de l'automobile de Berlin en février 1936 fait sensation. Sa rentabilité et sa fiabilité exceptionnelles font rapidement de la Mercedes-Benz 260 D un modèle à succès. C'est surtout en tant que taxi qu'elle est convoitée. Elle ne consomme que 9,5 litres aux 100 km et atteint une vitesse maximale de 90 km/h. Avec un seul plein, elle peut parcourir jusqu'à 500 km, ce qui est un avantage vu le peu de stations-service de l'époque.
L'Orange résume ses inventions dans son seul ouvrage long et imprimé. Il le publie en 1934 et l'intitule modestement non pas "M e i n Beitrag", mais "E i n Beitrag zur Entwicklung der kompressorlosen Dieselmotoren" (Contribution au développement des moteurs diesel sans compresseur).
Le sénat de l'université technique de Karlsruhe, convaincu par les performances scientifiques de L'Orange, souhaite lui décerner le titre de docteur honoris causa, mais il a d'abord du mal à convaincre les instances du parti d'honorer ce non-membre du parti au nom français. Le 28 février 1939, L'Orange se voit finalement décerner le titre de docteur honoris causa par la TH Karlsruhe, aujourd'hui l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), pour l'ensemble de son œuvre.
Prosper L'Orange, précurseur du moteur diesel moderne, meurt de manière inattendue le 30 juillet 1939 à Stuttgart. Un avis de décès d'une page entière est publié dans la revue Motortechnische Zeitschrift MTZ qu'il avait fondée peu de temps auparavant et qui est toujours éditée aujourd'hui. Sa tombe dans le cimetière forestier de Stuttgart est ornée d'une pierre avec son portrait.
Prosper L'Orange s'est consacré à la réalisation du rêve de Rudolf Diesel d'utiliser un moteur diesel rapide et compact pour propulser une automobile et il lui est donné de voir le triomphe de ses inventions. Rudolf Diesel ne verra pas le succès de son moteur. Au bord de la ruine économique, il disparaît en 1913 à bord du paquebot postal Dresden, lors de la traversée entre la Hollande et l'Angleterre. Mais il était persuadé qu'un jour, le moteur diesel alimenterait aussi les voitures.
Jusque dans les années quatre-vingt-dix, le principe de préchambre de Prosper L'Orange constitue la base du développement des moteurs diesel économiques. Prosper L'Orange a également eu l'idée de l'injection à rampe commune, introduite en 1997, dès 1937. Qui s'étonnera que Woodward- L'Orange compte parmi les principaux fournisseurs de systèmes à rampe commune.
Il est dommage que les manipulations des gaz d'échappement il y a six ans aient jeté le discrédit sur le moteur diesel, économique et durable. Selon la volonté des politiques, le moteur à combustion devrait même bientôt appartenir au passé. Ne jette-t-on pas le bébé avec l'eau du bain ? Le moteur électrique tant vanté est-il vraiment plus respectueux de l'environnement ? Pourtant, il existe désormais de nouveaux moteurs diesel qui émettent jusqu'à 80 pour cent d'oxydes d'azote en moins qu'il y a six ans. Mais c'est une autre histoire.
