Comment fonctionnent les pompes à essence

Vos vacances ne font que commencer et vous vous dirigez vers les montagnes, la plage ou un autre endroit dont vous rêvez depuis des mois. Vous êtes prêt à partir, mais avant de pouvoir parcourir plus de quelques kilomètres, vous devez vous diriger vers la sortie la plus proche - il est déjà temps d'acheter de l'essence. Avec les prix de l'essence aussi volatils qu'ils l'ont été ces dernières années, il est peu probable que ce soit votre partie préférée du voyage. Il y a même une chance que l'autocollant choc à la pompe vous pousse à sauter le dîner chic de ce soir et à vous arrêter pour un repas de restauration rapide à la place. Malheureusement, dans un monde qui dépend de l'automobile pour le transport de base, le pompage et l'achat d'essence sont un mal nécessaire - pour le moment, en tout cas..

Pendant tous ces voyages à la pompe, vous êtes-vous déjà arrêté pour vous demander où le gaz dans le distributeur de station service vient ou comment il passe du distributeur au réservoir d'essence de votre voiture? Le processus n'est pas difficile à comprendre, mais les sociétés gazières se sont donné beaucoup de mal pour cacher les détails. Le pompage de gaz peut sembler être une simple question de soulever une pompe, d'appuyer sur certains boutons et parfois de faire glisser une carte de crédit dans un lecteur ou d'agiter une baguette de crédit sur un détecteur. Ce qui se passe à l'intérieur du distributeur de gaz lui-même, cependant, est un peu plus compliqué que cela.

Vous connaissez déjà la perceuse: glissez votre carte de crédit, dites au distributeur quel type d'essence vous voulez et commencez à pomper. Lorsque votre réservoir est plein, payez l'essence, remontez dans le siège du conducteur et dirigez-vous vers la route. Mais cette simple description soulève plus de questions qu'elle ne répond. Comment l'essence arrive-t-elle dans la voiture? Comment la pompe sait-elle quand arrêter de pomper? Comment mélange-t-il le mélange exact de gaz souhaité par le client? Et que se passe-t-il si vous partez accidentellement avec la pompe à essence toujours attachée à votre voiture? Continuez à lire pour le découvrir.

1. Les réservoirs de stockage d'essence
2. Le clapet anti-retour
3. Le débitmètre
4. La vanne de mélange
5. L'arrêt automatique

L'essence vendue dans les stations-service est stockée sous terre dans des réservoirs enterrés. Chacun contient plusieurs milliers de gallons d'essence. Il y a au moins deux de ces réservoirs par station et chaque réservoir contient généralement une qualité de gaz différente. Avoir les réservoirs d'essence sous terre présente un problème évident: si le gaz doit arriver à un distributeur (et au réservoir d'essence de votre voiture) situé au-dessus du sol, il doit défier la gravité pour y arriver - comme une cascade qui coule en montée. Mais déplacer le gaz de sa cachette souterraine jusqu'au niveau de la rue n'est pas aussi difficile que vous pourriez le penser.

La plupart des stations-service font le travail en utilisant l'un des deux types de pompe - une pompe submersible ou une pompe d'aspiration:

• UNE pompe submersible, comme son nom l'indique, est submergé sous la surface du liquide, où il utilise un dispositif en forme d'hélice appelé un impulseur pour déplacer le carburant vers le haut. Les pales inclinées sur la roue rotative poussent l'eau comme les pales d'un ventilateur électrique poussent l'air.
• UNE pompe aspirante déplace le gaz selon le principe de pression inégale. Un tuyau est inséré dans l'eau. Un moteur au-dessus du niveau de liquide élimine suffisamment d'air du tuyau pour diminuer la pression d'air au-dessus de l'essence. Le moteur continue d'éliminer l'air jusqu'à ce que la pression d'air au-dessus de l'essence soit inférieure à la pression d'air poussant vers le bas sur le gaz à l'extérieur du tuyau. Le poids de l'air ambiant pousse le gaz à l'intérieur du tuyau vers le haut alors même que la gravité essaie de le tirer vers le bas. Lorsque la pression d'air à l'intérieur du tuyau est suffisamment basse, le gaz monte simplement dans le distributeur hors sol.

Le principal avantage d'une pompe submersible par rapport à une pompe d'aspiration est que la turbine peut pousser l'eau sur de plus longues distances verticales. Cependant, comme les réservoirs d'essence de la plupart des stations-service sont situés à seulement quelques pieds sous le distributeur, une pompe d'aspiration est généralement plus que suffisante pour la tâche à accomplir. Il y a plus à ce processus, cependant, et nous l'explorerons plus en détail à la page suivante.

Un merci spécial à C.R. Newlin de Franklin Fueling et Mike Hardin de Dresser Wayne pour leur aide inestimable avec cet article.

Le trajet du gaz entre les réservoirs et le distributeur hors sol n'est pas très compliqué, même s'il peut prendre quelques rebondissements mineurs. Lorsque le pompage est terminé et que le moteur de la pompe est arrêté, le gaz à l'intérieur du tuyau ne retombe pas simplement dans le réservoir. Au lieu de cela, il est maintenu à l'intérieur du tuyau par un clapet anti-retour. Le clapet anti-retour, situé au-dessus du gaz à l'intérieur du tuyau, crée un joint étanche au-dessus du fluide. Bien que le fond du tuyau reste ouvert, la pression de vide créée par le clapet anti-retour maintient le gaz en place. Il s'agit d'un processus connu sous le nom de garder la prime.

L'utilisation d'un clapet anti-retour pour retenir le gaz à l'intérieur du tuyau empêche l'usure inutile de la pompe d'aspiration et garantit qu'une alimentation en gaz restera dans le tuyau afin que le prochain client n'ait pas à attendre qu'il soit aspiré tout le temps. loin du réservoir. Cela peut sembler insignifiant, mais le processus peut prendre 10 à 15 secondes. Ce n'est en aucun cas une très longue attente, mais cela peut être une éternité lorsque vous attendez que de l'essence soit pompée.

L'alimentation qui entraîne les pompes provient généralement du même réseau électrique qui alimente les lumières et les appareils de votre maison, bien que quelques états exigent que les stations-service maintiennent une alimentation de secours en cas de panne de courant..

Maintenant que l'essence est en route vers la voiture et qu'il est temps pour le client de commencer à pomper, comment le distributeur sait-il à quel point le client a pompé? Compte tenu de la volatilité des prix de l'essence de nos jours, c'est peut-être la seule chose qui préoccupe le client. Découvrez la clé de ce mystère sur la page suivante.

Vous pouvez voir le principe du clapet anti-retour en action en insérant une paille verticalement dans un verre d'eau pour que l'eau coule vers le haut dans la paille. Une fois la paille partiellement submergée, placez le bout de votre doigt sur le dessus de la paille, formant un joint hermétique, puis soulevez la paille hors de l'eau. L'eau restera à l'intérieur de la paille, même après que la paille a été complètement retirée du verre, et ne refluera que lorsque vous relâcherez votre doigt. En effet, votre doigt sert de clapet anti-retour sur la paille.

En tant que conducteur, votre objectif principal à la pompe est de faire remplir votre réservoir afin que vous puissiez remettre votre voiture sur la route. L'objectif du propriétaire de la station-service et de l'entreprise qui fournit le gaz, cependant, est de connaître la quantité d'essence que vous avez pompée afin qu'ils puissent vous facturer correctement. C'est là que le débitmètre entre en jeu.

Au fur et à mesure que l'essence monte dans le distributeur, elle passe par un vanne de régulation de débit qui régule la vitesse d'écoulement de l'essence. Il le fait via un diaphragme en plastique qui est de plus en plus serré dans le tuyau à mesure que le débit de gaz augmente, laissant toujours juste assez de place pour que la bonne quantité d'essence passe. Si vous avez défini une quantité prédéterminée de gaz à pomper, le débit de gaz ralentira à mesure que vous approchez de la limite..

Ce tuyau contient également le débitmètre, qui est une chambre en fonte ou en aluminium contenant une série d'engrenages ou un simple rotor qui coche des unités de gaz lors de leur passage. Les informations sur le débit de gaz sont transmises à un ordinateur situé dans le distributeur, qui affiche la quantité de gaz mesurée en dixièmes de gallon. Lorsque la température du gaz change - par exemple lors de journées particulièrement chaudes et froides - la densité du gaz peut changer, provoquant une erreur dans la quantité de fluide mesurée par le débitmètre. L'ordinateur compense cette erreur en tenant compte de la température du gaz car il enregistre le débit et ajuste le prix en conséquence.

L'usure du compteur peut dégrader sa précision au fil du temps, c'est pourquoi des inspections périodiques sont nécessaires. En règle générale, les inspecteurs utiliseront un récipient d'un certain volume, y pomperont du gaz et compareront la quantité contenue dans le récipient avec la quantité mesurée sur le distributeur. Si les quantités ne correspondent pas, le débitmètre devra être recalibré et éventuellement remis à neuf ou remplacé. Bien que les réglementations pour l'étalonnage des pompes proviennent du National Institute for Standards and Technology (NIST), les inspections proprement dites sont effectuées localement, généralement par le Département des poids et mesures d'un État..

Maintenant que le gaz coule et que le débit a été mesuré, il ne reste plus qu'une étape: faire entrer le gaz dans la voiture du client. Mais c'est un processus plus délicat que vous pourriez penser. Par exemple, que faire si le client ne sait pas quand arrêter de pomper? Va-t-il être trempé dans une éruption potentiellement mortelle de carburant emballé? Découvrons sur la page suivante.

L'une des premières choses qu'un client remarquera à la pompe est la variété des choix proposés. Dans la plupart des cas, un distributeur offrira plusieurs qualités de gaz - parfois jusqu'à cinq - chacune avec un indice d'octane différent. L'indice d'octane souhaité est généralement choisi simplement en appuyant sur un bouton. Cela signifie-t-il qu'il y a cinq réservoirs souterrains différents alimentant ce distributeur, chacun offrant une qualité de gaz différente? Ce n'est généralement pas le cas. En fait, le distributeur peut produire autant de qualités qu'il le souhaite à partir d'aussi peu que deux réservoirs souterrains, à condition qu'un réservoir contienne le plus haut degré d'octane disponible à cette station et que l'autre contienne le plus bas. Les qualités sont mélangées à la pompe - un peu comme vous mélangez du gin et du vermouth pour faire un martini - produisant une sorte de cocktail d'octane. La proportion précise dans laquelle les qualités sont mélangées détermine l'octane du gaz qui entre dans le réservoir du client.

Cet exploit de barman de pompe à essence est réalisé par quelque chose appelé un vanne de mélange. Cette vanne a des entrées composées de deux qualités d'essence, chacune provenant de réservoirs différents. Une seule barrière mobile appelée chaussure est connecté aux deux de manière à pouvoir être déplacé sur les entrées avec un seul cliquet motorisé. Lorsque le cliquet ouvre une valve, il ferme l'autre valve dans une proportion précise mais opposée. Cela signifie que lorsqu'une vanne est, par exemple, ouverte à 90%, l'autre vanne est ouverte à 10%, créant un mélange composé de 90% d'un octane et de 10% de l'autre. En déplaçant le cliquet d'avant en arrière, la vanne de mélange peut produire n'importe quel indice d'octane de gaz, allant du plus élevé au plus bas niveau stocké dans les réservoirs - et tous les octanes intermédiaires.

Continuez à lire pour savoir comment le distributeur s'assure que vous ne débordez pas la capacité d'essence de votre réservoir.

Au fur et à mesure que le client pompe le mélange d'essence de son choix dans le réservoir d'essence de la voiture, un certain nombre d'accidents peuvent survenir, la plupart attribuables à une erreur humaine..

Par exemple, les cendres chaudes d'une cigarette allumée pourraient mettre le feu à l'essence, c'est pourquoi fumer à proximité d'un distributeur d'essence est illégal dans la plupart des juridictions. Laisser le moteur de l'automobile en marche pendant le pompage de l'essence n'est pas illégal, mais cela ne veut pas dire que c'est une bonne idée: même des dysfonctionnements mineurs du moteur pourraient créer des étincelles ou une brève explosion de flamme qui pourrait enflammer le gaz. Les étincelles d'électricité statique peuvent également présenter un danger, c'est pourquoi vous devez toucher le châssis de la voiture avant de faire fonctionner la pompe pour décharger toute accumulation d'électricité statique. N'attendez pas non plus à l'intérieur de la voiture par temps froid pendant que l'essence est pompée - le simple fait de glisser sur le siège d'auto pourrait générer une charge statique comparable à celle générée en marchant sur un tapis moelleux.

Si un client distrait s'éloigne avec la buse toujours insérée dans le réservoir, le tuyau est conçu pour se briser en deux morceaux. L'un reste avec la voiture et l'autre avec le distributeur. Les clapets anti-retour des deux côtés du point de rupture empêchent le carburant de s'échapper de l'une ou l'autre moitié.

Lorsque le client retire la poignée de la pompe de sa place sur le côté du distributeur, cette action active un interrupteur qui démarre le fonctionnement du distributeur. (Dans certains cas, l'interrupteur est à ressort et s'active automatiquement; dans d'autres, le client doit soulever un petit levier manuellement pour commencer le processus.) À ce stade, le client insère simplement la buse dans le réservoir d'essence de la voiture et tire le levier. . L'arrêt du flux de gaz est tout aussi simple - le client n'a qu'à relâcher le levier pour couper le flux de carburant.

Mais que faire si le réservoir se remplit de façon inattendue à ras bord et que l'essence menace de déborder? Comme le sait quiconque a déjà utilisé une pompe à essence, la pompe s'éteint automatiquement. Mais comment la pompe sait-elle quand arrêter de pomper?

Lorsque le niveau de gaz dans le réservoir augmente, la distance entre la buse du distributeur et le carburant diminue. Un petit tuyau appelé un venturi court le long de la buse de gaz. Lorsque l'extrémité du tuyau de venturi est submergée dans le gaz ascendant, elle étouffe la pression d'air qui maintient la poignée de la buse ouverte et arrête le flux de gaz. Malheureusement, cet arrêt peut parfois se produire avant que le réservoir ne soit plein car le gaz qui s'écoule rapidement recule sur son chemin dans le réservoir. Cela peut entraîner l'ouverture de la poignée de gaz avant la fin du pompage, laissant le client ennuyé presser à nouveau la poignée et risquer la possibilité d'un débordement. Une courte pause permettra au gaz de continuer dans le réservoir et à la buse de la pompe de recommencer à verser du gaz.

Pour plus d'informations sur le carburant et l'efficacité énergétique, consultez les liens à la page suivante.

C'est la partie de la pompe à essence qui a le plus visiblement évolué au fil des ans. Jusqu'à il y a quelques décennies, les roues en rotation avec des chiffres indiquaient le nombre de gallons et le prix de l'essence lorsque la pompe fonctionnait. Dans les années 1970, des écrans LCD lumineux sous la forme d'écrans à sept segments ont commencé à apparaître. (Les segments de l'écran pourraient être éclairés par ordinateur pour former divers chiffres et parfois des lettres de l'alphabet.) Ces interfaces utilisateur relativement simples sont progressivement remplacées par des affichages vidéo informatiques à part entière, de nombreuses variantes fonctionnant sur des systèmes d'exploitation tels que Microsoft Windows. Ces écrans peuvent offrir des informations, afficher la quantité de gaz vendue et même diffuser des publicités et mener des conversations simples avec des clients amusés..

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Sources

• C.R. Newlin. Entretien personnel. Réalisé le 22/06/2008.
• Mike Hardin. Entretien par e-mail. Réalisé le 23/06/2008.
• Division Wayne, Dresser Industries. «Comment fonctionnent les systèmes de distribution d'essence». No de pièce 920061 Rév A. Sept. 1995.