PRESSURISATION ET POMPES A CARBURANTS Qui dit moteur

PRESSURISATION ET POMPES A CARBURANTS
Qui dit moteur haut de gamme, dit recherche de puissance. C'est pourquoi nous recourons souvent à des carburateurs spéciaux
et, simultanément, à des pompes à carburant. Ces accessoires, qui (apparemment) compliquent énormément la tuyauterie de nos
modèles, constituent un véritable mystère pour de nombreux aéromodélistes et font naître, chez la plupart d'entre eux, un réel
sentiment de terreur. Nous tenterons, dans ce chapitre, de vous expliquer leur raison d'être et leur mode de fonctionnement.
Schéma d'un YS Yamada avec sa tuyauterie et ses valves anti-retour.
Principes de base
Les carburateurs habituels fonctionnent selon le principe de Venturi: lorsque l'air passe par un rétrécissement (la partie la plus
étroite du "trou" du carburateur), il accélère; la pression à ce niveau diminue et le carburant est aspiré au travers d'un orifice.
Ainsi se crée le mélange carburant/air qui alimentera le moteur. Par ailleurs, la puissance d'un moteur est proportionnelle à la
quantité de carburant qu'il peut enflammer; c'est pourquoi la tendance est à l'utilisation de carburateurs de plus en plus
volumineux. Il existe, néanmoins, une limite: si le carburateur est trop gros, la vitesse du passage de l'air par le Venturi
diminuera et la pression ne sera pas assez basse pour assurer l'aspiration du carburant. La conséquence en sera un mauvais
ralenti ou un régime moteur moyen.
Il est, en outre, fréquent que le réservoir de carburant se trouve loin du carburateur, surtout dans le cas des avions et des
hélicoptères; il est possible qu'au cours des figures acrobatiques, se produise une variation du débit de carburant arrivant au
carburateur, ce qui modifie la proportion air/carburant et peut causer un arrêt moteur.
La solution à ces deux problèmes réside dans l'utilisation d'une pompe à carburant. Il s'agit d'un dispositif, plus ou moins
complexe, qui permet d'obtenir une arrivée de carburant à pression (et donc à flux) constante, indépendamment de la position du
réservoir par rapport au moteur; de plus, l'arrivée de carburant au carburateur dépend moins de la succion du moteur, ce qui
autorise l'emploi de carburateurs de diamètre supérieur.
Réservoir auxiliaire ‘’attrape-bulles’’, sur un hélicoptère.
Fonctionnement
À l'exception des systèmes équipant les moteurs Yamada (nous en reparlerons) et d'un modèle Enya à pompe à engrenages,
toutes les pompes employées en modélisme utilisent la même "source d'énergie" pour propulser le carburant: les variations de
pression produites à l'intérieur du carter. Le carter moteur est relié à la pompe par le biais d'un tuyau (le plus court possible); à
l'intérieur de la pompe se trouve une chambre, dont l'une des parois est constituée d'une membrane mobile; à l'autre bout, une
série de valves ou soupapes n'autorisent l'écoulement du carburant que dans une seule direction (vers le carburateur). Un
dispositif de régulation permet de maintenir la pression entre des valeurs déterminées. Les pompes "Perry", les moteurs dérivés
des tronçonneuses (carburateurs Tillotson et Walbro) et tous les O.S. à pompe fonctionnent selon ce principe.
Le système des moteurs Yamada est différent: la pression du carter est transmise au réservoir, une valve "anti-retour"
l'empêchant de s'en échapper. Le réservoir demeure rempli d'air sous pression, lequel propulse le mélange jusqu'au carburateur,
où un dispositif régule la pression et la quantité de mélange requises par le moteur.
1) Prise de pression sur un échappement : c'est le système le plus fréquemment utilisé pour la pressurisation du réservoir.
2) Rondelles en caoutchouc assurant l'étanchéité d'un réservoir pressurisé. Dans ce cas-ci, deux tuyaux suffisent.
Installation et réglage
Les moteurs dérivés des tronçonneuses disposent d'une pompe intégrée au carburateur, et ne nécessitent donc aucune
installation. Pour les moteurs Yamada, l'installation est très simple : il suffit de connecter la sortie de pression au réservoir (une
soupape anti-retour y est intercalée) et la sortie d'alimentation de ce dernier à la prise de carburant, située sous le carburateur.
L'étanchéité du système doit être parfaite; dans le cas contraire, du carburant sous pression s'échappera, par la fuite, dans tous
les sens...
L'installation des O.S. est plus délicate, car, outre les tuyaux habituels, elle nécessite un tuyau qui connecte le carter à la pompe,
plus deux autres supplémentaires: l'un permet le renvoi du carburant excédentaire et l'autre, reliant le corps du carburateur à la
pompe, fait office de senseur et mesure le vide régnant au niveau du diffuseur. Il est, de toute manière, recommandé de lire
attentivement les instructions.
Les systèmes que nous venons de décrire sont "d'origine" (autrement dit, ils accompagnent le moteur). Mais il se peut que nous
souhaitions installer une pompe sur un moteur "normal"; dans ce cas, il y a de fortes chances que nous devions faire appel à une
pompe "Perry". Cette pompe consiste en un cylindre à trois connexions: l'une, dans le bas, sera portée au carter moteur. La
deuxième constitue l'entrée de carburant provenant du réservoir, et la troisième, la sortie de carburant vers le carburateur. Ces
deux dernières sont séparées par un écrou hexagonal, qui permet de réguler la pression de la pompe (nous verrons comment).
Les pompes d'origine sont préréglées et, comme le spécifient les manuels d'instructions, il ne faut pas y toucher (surtout dans le
cas des O.S.). La seule pompe à carburant "réglable" est la Perry. Personnellement, l'emploi d'une telle pompe (connectée à un
carburateur Dynamix, qui a la réputation d'être compliqué) ne m'a pas posé de problème: il suffit, en suivant les instructions, de
tourner l'écrou de réglage jusqu'à ce qu'il se trouve à 2 mm du bord de la carcasse de la pompe... et le tour est joué! Dans le cas
où la carburation nous semblerait trop riche, il suffit de desserrer l'écrou 1/4 de tour à chaque essai, jusqu'à obtention du résultat
souhaité. Nous devrons seulement veiller à ne pas trop serrer l'écrou, car nous risquons alors de casser la membrane interne et
de rendre notre pompe totalement inutilisable.
La connexion d'une pompe "Perry" au carter moteur doit être la plus courte possible.
Réglage du carburateur
Si nous équipons un moteur "conventionnel" d'une pompe à carburant, il est fort probable que nous devions à nouveau régler la
carburation; comme, lors de l'installation d'une prise de pression sur un échappement, il faudra normalement fermer le gicleur
principal jusqu'à un certain point. Les moteurs équipés d'une pompe d'origine (comme les O.S. ou les tronçonneuses) se règlent
comme d'habitude et ne présentent pas de difficultés. Dans tous les cas, la carburation est nettement moins sensible à la position
du modèle (ce qui est l'un des effets recherchés).
1) Les carburateurs des moteurs à essence et étincelle, comme ce Zenoah, intègrent une pompe à carburant.
2) Pompe et régulateur (ne pas y toucher!) d'un OS 120 à quatre temps.
Entretien
Les pompes à carburant permettent d'améliorer certains éléments de la carburation et, parfois, les performances du moteur. En
contrepartie, notre modèle comprend un nouveau composant, fort précis, dont nous devrons prendre soin.
Les pompes renferment des soupapes, des membranes et de petits conduits susceptibles de s'obstruer ou de s'encrasser. Pour
pallier ces inconvénients, rien de tel que les "mesures préventives". Bien évidemment, le carburant doit être de bonne qualité, et
soigneusement filtré. De plus, il est conseillé d'installer un bon filtre entre le réservoir et le carburateur, et d'en vérifier
régulièrement l'état.
Ensuite, il faudra prendre un minimum de précautions en cas d'une utilisation prolongée, notamment éviter que s'y forme un
dépôt d'huile séchée. Nous vous conseillons de nettoyer la pompe au méthanol et d'y laisser le produit, en bouchant les orifices au
moyen de silicone, par exemple, pour éviter qu'il ne s'évapore. Vous pourrez ainsi garder votre pompe en parfait état pendant de
longues années.
Sortie de pression et arrivée de carburant sous pression sur un carter de Yamada 45
Pressurisation
Après avoir passé en revue les techniques les plus précises et les plus sophistiquées permettant d'obtenir, grâce à la pompe, un
apport de carburant indépendant de la position du réservoir, il est temps de se poser la question: existe-t-il une technique plus
simple ? Oui, il en existe une, et extrêmement bon marché. Elle consiste à pressuriser le réservoir de carburant. Cette méthode
permet de maintenir une pression positive dans le réservoir lorsque le moteur est en fonctionnement. Cette surpression est
transmise au carburant qui alimente le carburateur; pour différentes raisons, assez complexes (dont le fait que les variations de
pression du carburant à son arrivée au carburateur et les dérivées de la position du réservoir sont inversement proportionnelles à
la pression du système), la carburation est beaucoup plus stable lorsqu'il y a pressurisation dans le réservoir.
Les conséquences sur le fonctionnement de notre moteur sont évidentes: lorsqu'en vol, notre appareil change de position, l'effet
d'enrichissement ou d'appauvrissement du mélange est nettement moins marqué; de plus, la pressurisation autorise l'emploi de
carburateurs plus volumineux, ce qui se traduit par un apport supplémentaire de puissance. Comme dans le cas des pompes à
carburant, l'installation d'un système de pressurisation oblige à réajuster la carburation, par le serrage plus ou moins accusé du
gicleur principal.
1) Carburateur à papillon du même moteur. Son diamètre est impressionnant. Plus gros que celui d'un "60" normal.
2) A droite, la valve anti-retour : elle évite que le réservoir perde de sa pression.
Systèmes de pressurisation
Ils sont de deux types. Sur les modèles à vol circulaire, on utilise des réservoirs élastiques, que l'on remplit à pression. Le
réservoir est constitué d'un tube de caoutchouc ou d'une tétine de nourrisson hermétiquement connectée au carburateur. Le
remplissage est effectué au moyen d'une seringue... et au prix de beaucoup de patience. La méthode est très efficace, mais le
remplissage est particulièrement fastidieux, et du carburant sous pression peut s'échapper à la première fausse manoeuvre. De
plus, cette technique ne vaut que pour les petits moteurs et les réservoirs de faible contenance, comme ceux utilisés dans
certaines catégories de vol circulaire (combats et, parfois, courses de vitesse). Elle n'est pratiquement pas utilisée en RC.
Une autre méthode de pressurisation consiste à tirer profit de la pression positive générée dans le moteur, au niveau soit du
carter soit de l'échappement. La pression du carter est pulsative et élevée. Il est possible de l'utiliser - par le biais d'un système
de soupapes - mais la carburation obtenue n'est pas excellente; c'est pourquoi cette technique a été abandonnée.
Régulateur de pression sous le même Yamada. Ce système a plus de 25 ans, mais reste l'un des plus efficaces.
De nos jours, la grande majorité des moteurs utilisent la pressurisation provenant de l'échappement. Cette dernière est bien
moins importante que celle générée par le carter, mais elle est plus stable et varie selon le régime moteur: maximale à pleins gaz
et minimale au ralenti.
La plupart des échappements de série sont munis d'une prise de pression d'environ 2 mm de diamètre. Le principe est simple: la
prise de pression est reliée au réservoir au moyen d'un tuyau de silicone. Le réservoir doit être parfaitement étanche et son
éventuel bouchon de remplissage, hermétiquement fermé. Ce système fonctionne parfaitement sur la plupart des avions et des
hélicoptères, et confère une carburation stable au moteur.