The Drink Team … et saucisson

L'association de plusieurs passionnés permet de surmonter les difficultés inhérentes à la restauration de voitures anciennes

 

Le banc de tests du 1800 Drink Team (mise à jour le 29 Juin 2014)

Après avoir modifié un grand nombre de pièces et de paramètres pour tenter d’en faire un moteur original, vouloir l’installer directement sur la Berlinette une fois terminé relèverait de la gageure. L’accessibilité particulièrement restreinte dans le compartiment moteur de cette voiture a le don de transformer les moindres soucis  en problèmes préoccupants; c’est là son moindre défaut. Il nous fallait donc trouver un système d’étape transitoire qui nous permettrait de déverminer confortablement nos fautes de montage ou nos principales erreurs de conception! Un banc de tests était donc la solution indiquée pour nous permettre de faire les préréglages de la carburation et de son système de correction électronique, d’observer le comportement de la pression d’huile et de s’assurer après quelques montées en température que le circuit de refroidissement était bien étanche. La première étape consistait donc à construire un châssis pour supporter le moteur. Il fallait ensuite y adapter un radiateur, une batterie un mini réservoir d’essence et un tableau de contrôle. En attendant que Michel Camus nous termine l’usinage et l’installation des nouveaux sièges de soupape de notre culasse qui maintenant sur ce moteur est devenue notre dernier maillon manquant, je venais de me trouver un peu d’occupation pour réaliser un outil à la fois amusant et fonctionnel … tout à fait dans l’esprit « Drink Team ».

Le banc de tests du 1800 Drink Team (mise à jour le 29 Juin 2014) img_0571-300x225

Le châssis du banc est constitué de deux longerons en U entretoisés (pour l’instant ils sont rouillés mais Dreyfus va les poncer et les peindre cet hiver). Le moteur est supporté par quatre pattes en fer plat de forte section.

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La fonction mini réservoir d’essence est assurée par un bidon de liquide lave glace recyclé pour la circonstance en lui adaptant simplement dans le fond un raccord AN-8 … et en perçant un trou sur le bouchon

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Pour le panneau de contrôle, j’ai ressorti du grenier un morceau de tableau de bord d’un ancien prototype sur lequel subsistait un compte tours électronique, un manomètre de pression d’huile et un thermomètre de température d’eau. Ces indicateurs sont neufs mais les transmetteurs qui leurs sont associés doivent être enfouis au fond d’un tiroir … et le plus dur sera de les retrouver!

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Un radiateur de 205 récupéré dans une casse fait très bien l’affaire du point de vue encombrement si on prend la décision de le tourner de 90°. Evidemment, la sortie d’eau refroidie se retrouve située en haut … et c’est pas le top!!! Remarquez que d’origine, sur le radiateur de la Berlinette, la sortie est également située en haut; encore un mystère difficile à expliquer! Le châssis a été installé sur un ancien meuble Hi-Fi dont j’ai simplement renforcé les roulettes et ça donne une note élégante à l’ensemble. Prochaine étape : le câblage électrique du tableau de contrôle.

Indépendamment du réglage du ralenti et de quelques autres vérifications préliminaires basiques que notre banc de tests devrait nous permettre de réaliser, il  me semblait intéressant de pouvoir également simuler une charge pour observer plus finement le comportement de notre moteur.  Seule, une charge plus ou moins variable nous permettrait en effet de voir comment allait réagir notre injection Kugelfischer avec sa petite boucle de régulation. Pour cela, le plus simple était d’installer un dispositif capable de transformer directement l’énergie cinétique en énergie thermique. Le propos n’était pas de faire une mesure quelconque du couple ou de la puissance, mais d’opposer simplement une résistance mécanique en bout d’arbre. Un gros frein à disque largement dimensionné devrait donc faire l’affaire pour assurer cette fonction. Dans les difficultés à résoudre et le matériel à mettre en œuvre, il y avait l’adaptation d’un arbre en bout de vilebrequin (compatible avec les cannelures des disques d’embrayage), un palier intermédiaire suffisamment robuste et convenablement aligné pour supporter la charge de l’arbre, un gros disque et son étrier avec un maitre cylindre assorti pour actionner le frein. Voila pour le coté théorique. Voyons maintenant avec le coté pratique comment mettre tout ça en œuvre.

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Voici l’arbre intermédiaire qui servira de lien entre le volant de notre moteur et le disque de frein qu’on se propose d’adapter à notre banc de tests. C’est un arbre primaire de boite racing d’AC Cobra que j’utilise habituellement comme centreur de disque d’embrayage et dont les cannelures sont compatibles avec les disques de 7″1/4 (185mm). A la place du pignon de première (qui est interchangeable), j’ai adapté une bride (montée à la presse) sur laquelle je pourrais fixer un disque de frein.

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Pour supporter le palier de l’arbre qu’on se propose de rajouter, il m’a semblé commode d’utiliser une cloche d’embrayage d’un bloc d’origine et de faire un calibre de centrage (ici en place) pour garantir l’alignement d’un roulement additionnel qui servira de palier intermédiaire à l’arbre de boite.

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L’étape suivante consiste à installer le gros roulement additionnel avec sa platine support en le centrant sur le calibre usiné selon les diamètres respectifs de la cloche et la cage interne du roulement en le fixant sur des plaques intermédiaires en dural, elles mêmes fixée sur la cloche d’embrayage. Il ne reste plus qu’à contrepercer dans les trous de fixation. La platine utilisée fait partie des pièces de rechange d’une boite d’AC Cobra. On voit que le roulement  qui nous servira de palier intermédiaire est largement dimensionné.

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Voila, la platine support de roulement est fixée sur la cloche d’embrayage et le roulement est parfaitement aligné sur l’axe du vilebrequin. Comme notre arbre intermédiaire est un peu trop long, il me faudra rajouter des entretoises entre la platine et la cloche pour adapter exactement sa longueur à nos besoins. Il faut que le téton en bout d’arbre s’emboite dans le roulement pilote du vilebrequin mais sans contrainte axiale.

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Curieusement, le gros arbre de boite de l’AC avait un diamètre de téton de centrage plus petit que celui du Renault et il nous a fallu adapter une petite entretoise intermédiaire pour rattraper « le coup ». Evidemment, il faudra utiliser des disques d’embrayage dont les cannelures correspondent au standard de notre arbre de boite mais on a pas mal de vieux en stock

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Après avoir récupéré et adapté des pièces dont l’origine était aussi diverse que variée, j’ai finalement pu fixer un vieux disque en bout de l’arbre de boite. Malgré son coté hétéroclite (on trouve empilés pèle mêle un couvercle de différentiel boulonné sur une bride de demi arbre de roue), l’ensemble tourne rond et sans voile.

 La prochaine étape sera de faire un montage à blanc sur le bloc moteur pour déterminer l’épaisseur des entretoises à rajouter entre la cloche et la platine de façon à avoir l’extrémité de l’arbre bien ajusté longitudinalement dans le roulement pilote en bout de vilebrequin. L’étrier sera fixé soit sur la cloche, soit sur la platine en fonction de la position du disque (c’est un étrier quatre pistons très puissant qui provient également d’une AC Cobra).

Selon le rapport de transmission utilisé, un disque de frein tourne de trois à dix fois moins vite que l’arbre moteur et l’énergie dissipée au freinage est dépendante de la masse et de la vitesse du véhicule. Dans notre montage, bien que ne disposant que d’un seul disque, le couple de freinage disponible sera très largement supérieur au couple moteur, ce qui nous laisse supposer que le bras de levier qui actionnera le maitre cylindre ne devra pas être excessif pour avoir un minimum de sensibilité

Après plusieurs essais de montage, j’ai fini par trouver une disposition compacte et monobloc regroupant la cloche, la platine support de roulement additionnel, l’arbre primaire, le disque et l’étrier du frein. Cet aménagement nous permettra par la suite d’installer ou de démonter rapidement l’option « frein en bout d’arbre ».

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On voit ici que la mise en place ou la dépose du bloc cloche d’embrayage/arbre primaire/disque de frein sont facilitées en ouvrant la partie radiateur/tableau de bord façon portefeuille. Il faut simplement au préalable démonter les durites d’eau (4 colliers), l’étrier de frein (2 vis), un tirant latéral (1 vis) et déconnecter le petit faisceau électrique qui alimente la bobine d’allumage et collecte l’indication du compte tours et de la température d’eau. L’embrayage actuellement en place est un tri-disques racing compatible avec les cannelures de l’arbre primaire improvisé.

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Détail du montage de la platine support de roulement et de l’étrier de frein sur la cloche d’embrayage. On distingue ici les entretoises de fixation qui nous permettent d’adapter la position du roulement à la longueur de l’arbre primaire qui on le rappelle provient d’une boite d’AC Cobra.

Selon nos estimations – je devrais plutôt dire nos espoirs - le couple maxi de ce moteur devrait se situer autour de 180mN aux environs de 6000 tr/mn. J’avais dit au début de cet article que le propos de ce banc de tests n’était pas de mesurer la puissance maxi ou le couple de notre moteur car le système de freinage en bout d’arbre ne nous permettrait certainement pas de dissiper 150kW (c’est la puissance maxi attendue) en permanence, mais tout simplement de faire quelques pics de charge. Cependant, l’installation d’une simple jauge de contrainte sur l’arbre primaire (à l’image du principe d’une clé dynamométrique électronique) ne devrait pourtant pas être trop compliquée à réaliser et devrait nous permettre de mesurer les valeurs des pics de couple résistants de nos tests à venir. Connaissant le régime moteur, cette mesure de couple pourrait ensuite nous permettre de calculer aisément la puissance correspondante et constituerait une première approche chiffrée des caractéristiques de notre moteur. La seule difficulté que je voyais dans cette installation c’était la mise en œuvre des contacts tournants (balais) pour récupérer le signal de la jauge de contrainte que je comptais coller sur l’arbre primaire (il est suffisamment long pour avoir une torsion significative proportionnelle au couple). L’étalonnage de cette jauge et le contrôle de sa linéarité pourrait se faire aisément en statique avec une clé dynamométrique à affichage digitale. Une autre possibilité pour la mesure du couple plus facile électriquement à mettre en œuvre mais un peu plus compliqué du point de vue mécanique, était de mesurer l’effort de réaction dans le support de l’étrier de frein. Cette solution permettait d’effectuer la mesure du couple résistant sur une partie fixe (donc beaucoup plus commode pour réaliser les connections sans faire appel à des balais ou autres systèmes d’induction imposés pour les mesures sur pièces tournantes) mais en contrepartie, nous obligeait à revoir la conception du point fixe de l’étrier pour pouvoir y incérer une jauge de déformation dans une zone représentative de l’effort du couple de freinage. Quelle que soit la solution que nous allions retenir, l’idée était en l’air et il ne nous restait plus qu’à la mettre en œuvre; ça allait nous occuper l’esprit quelques temps!

Finalement, pour des raisons de commodité de mise en œuvre, nous avons retenu la solution de la jauge de déformation en position fixe en la collant sur un nouveau support d’étrier de frein (dont le module d’élasticité est bien sur compatible avec les efforts attendus). L’étape suivante sera de faire un affichage de cette mesure. Une bascule électronique de ménage de récupération devrait pouvoir nous fournir l’afficheur avec son circuit intégré pour convertir les ohms de la jauge en kilogrammes … et.tant pis si elle n’affiche pas des mètres Newtons .

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Principe de la mesure du couple moteur avec notre frein de Prony « électronisé » 

En attendant le retour des axes de culbuteur et des goujons partis chez TTM-Hacer pour un traitement thermique (trempe à l’huile et revenu) qui devrait nous permettre de terminer la phase « montage moteur », on s’occupe comme on peut. Un peu en souvenir de mon passé de motard, mais surtout pour le fun, j’ai installé aujourd’hui une commande des gaz originale sur notre banc de test. Sur, ça va faire sourire les copains du Drink Team. Ensuite, j’ai installé le maitre cylindre qui va actionner les 4 pistons du gros étrier de frein. Cette commande est similaire à celle d’un frein à main hydraulique mais avec un levier inversé pour avoir un sens d’action plus confortable.

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Indépendamment du coté amusant de cette commande des gaz, je trouve que la sensibilité du dosage est plus fine avec la main qu’avec le pied … et ce ne sont pas nos amis les motards qui nous dirons le contraire. 

La simulation de la charge (freinage)  sur le banc est faite par un levier façon « machine expresso « disposé à main gauche et qui agit sur l’étrier du frein. C’est la disposition la moins malcommode que j’ai trouvée pour conduire nos tests. Sous les quelques appareils de mesure de notre tableau de bord simplifié, on a installé la petite platine de régulation électronique qui est sensée optimiser le fonctionnement de la pompe à injection mécanique. Il nous manque encore l’indicateur de l’analyseur des gaz d’échappement mais il est en cours d’approvisionnement. Ce sera un des tout derniers modèles avec un temps de réponse très rapide et Dreyfus  s’en occupe personnellement!

A quelques détails prêts, la phase de montage du moteur est maintenant presque terminée. On va donc pouvoir commencer la phase de tests qui devrait être au moins aussi passionnante que les précédentes. Pour un premier test, histoire de se mettre en confiance, nous avons décidé de ne pas mettre la barre très haute et on s’est contenté de faire tourner le moteur à vide avec le démarreur électrique pour vérifier le comportement de la pression d’huile. Ce test fut riche d’enseignement: comme je n’avais pas serrer le banjo du raccord de la petite durite d’huile qui va graisser les pistons de la pompe Kugelfischer (c’était dans le but de purger l’air de cette durite), j’ai fait une grosse tâche d’huile par terre! Même à froid, c’est incroyable la quantité d’huile qui peut s’échapper en quelques secondes par un petit trou de 3mm de diamètre avec une pression de 1 bar. Du coup, c’est sur, la petite durite est bien purgée!

Image de prévisualisation YouTube

Etape 1: test de la pression d’huile et contrôle du circuit. Anomalies relevées: le banjo de l’arrivée d’huile sur la pompe à injection n’était pas serré; un raccord aviation du by-pass provisoire du radiateur d’huile était défectueux (c’était une vieille durite de récupération).

Le lendemain, la surprise est de constater une nouvelle petite tâche d’huile  sur la cloche d’embrayage à l’aplomb du palier d’arbre à cames. Curieux, je démonte la poulie et le constat est pitoyable:

-   »mais quel est le gougnafier qui m’a monté ça? » 

Dreyfus, l’œil goguenard me dit le plus sérieusement possible:

- « je ne suis pas sur, mais il me semble bien que c’est toi »!  

Ah c’est pas bien de vieillir; je n’ai plus mes yeux de 20 ans.

Enfin, le remplacement de ce joint quand le moteur est sur le banc n’est pas une grande entreprise et force est de constater que le coup de faire un banc de tests était une bonne idée pour valider le travail d’ouvriers pas toujours consciencieux.

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… Mais quel est le gougnafier qui m’a monté ça!

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Heureusement, l’accessibilité mécanique sur le banc de tests nous transforme l’évènement en simple intermède!

Le test suivant a été de vérifier le circuit d’essence. Là, avant de mettre la pompe électrique sous tension, j’ai vérifié deux fois que tous les raccords du circuit étaient bien serrés. Dans un premier temps, la pompe ne s’amorçait pas et tournait dans le vide et il m’a fallu desserrer un raccord coté refoulement pour purger l’air du circuit: les tests se suivent mais ne se ressemblent pas! Finalement la pompe s’est amorcée mais s’est arrêtée au bout de deux secondes pour cause de surpression. Sans débit, le régulateur deux voies ne pouvait pas remplir sa fonction de limitation de pression et il nous faudra vraisemblablement rajouter une petite ligne de retour permanent pour rendre le tandem pompe/régulateur opérationnel. Je croyais qu’une ligne de débit mini était prévue d’origine dans la tête hydraulique de la pompe Kugelfischer mais ou bien elle est bouchée, ou bien elle n’existe pas! En attendant de faire ce contrôle, le réglage du régulateur de pression est réalisé en connectant sa sortie directement sur le retour de notre mini réservoir d’essence.

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En attendant de régler notre problème de ligne de  débit d’essence minimum, la sortie du régulateur de pression a été provisoirement relié en direct sur le retour du réservoir. Un diaphragme limite le débit à quelques litres par minutes et nous a permis de régler le seuil de la pression d’utilisation (ici, on est réglé autour de 2 bars).

Après vérification du distributeur hydraulique de la pompe à injection Kugelfischer, celui-ci est bien prévu d’origine avec un petit retour d’essence permanent pour garantir un débit minimum à la pompe à essence. Le trou n’était pas bouché, mais  la nouvelle pompe à essence que nous avions installé avait un débit plus conséquent que celle d’origine (presque trois fois supérieur) et du coup, la restriction du circuit retour de la Kugelfischer était maintenant trop petite. En augmentant le diamètre  de 0,8 à 2 mm, on multipliait la section de passage – et donc le débit – par six, ce qui devrait en principe grandement améliorer le comportement de la pompe à essence en absence de charge . Et puis si ce calcul n’était pas bon, il serait toujours possible de revenir en arrière en installant un gicleur  de carburateur  d’un diamètre plus modeste. La suite du test prouva que nous avions vu juste: le pompe à essence moteur à l’arrêt tournait maintenant régulièrement avec une pression en aval du régulateur à 2,4 bars. Nous avions hâte de recevoir notre nouveau joint spi d’arbre à cames pour pouvoir continuer nos premiers tests.

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Voici l’orifice de restriction de la ligne de retour dans le distributeur hydraulique de la pompe à injection tel que prévu d’origine par Kugelfischer. Le trou n’était pas bouché, mais le diamètre était trop petit pour être compatible avec notre pompe à essence à haut débit

La mise en place d’un nouveau joint spi sur le palier d’arbre à cames ne pose pas de difficulté particulière … quand on lui accorde un minimum d’attention!

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Un joint spi naturel bien noir, sans rouge à lèvre pour garantir une bonne étanchéité du palier vient d’être installé. La grosse rainure que l’on aperçoit à l’intérieur dans la partie supérieure du palier sert à évacuer l’huile sous pression vers la première baignoire de l’arbre à cames, évitant ainsi que la pression d’huile ne puisse s’accumuler dans la partie borgne du palier.

Nous voici donc de nouveau prêt pour continuer nos tests. L’étape suivante étant le contrôle des compressions, il fallait simplement au préalable installer les tiges de culbuteur et régler le jeux de ceux-ci. La procédure de ce contrôle est très simple: on visse le raccord du compressiomètre dans le puits de bougie, on actionne le démarreur électrique 3 secondes gaz ouverts en grand et on lit la pression maxi mesurée. On répète ensuite l’opération sur le cylindre suivant.

Cyl 4

Test de compression du cylindre N°4: on mesure 9,4 bars. A noter que sur les moteurs sportifs, l’angle de RFA (Retard Fermeture Admission)  étant plus important que sur un moteur de tourisme, la compression statique ne se fait que sur 1/4 de tour environ et bien que doté d’un rapport de compression plus élevé, cette mesure est finalement plus modeste. Il est en effet courant d’avoir des pressions maxi comprises entre 10,5  et 11 bars sur des moteurs de tourisme ayant un rapport de compression de 9/1.

Cyl 3

Test cylindre N°3: 9,5 bars

Cyl 2

Pour le cylindre N°2, on lit également 9.4 bars … jusque là, tout va bien

Cyl 1

Ici, les choses se gâtent: avec seulement 8,3 bars,  il nous manque un gros bar sur le cylindre N°1.

En général, les fuites de compression proviennent soit d’une mauvaise étanchéité des sièges de soupape, soit d’une usure excessive de la segmentation ou – mais sur un moteur qu’on vient de refaire c’est quand même plus rare – d’un joint de culasse défectueux (on oubli volontairement la culasse poreuse ou le segment cassé). Après avoir démonté et remonté deux fois la culasse pour contrôler sièges de soupape et piston sans trouver de défaut mais sans non plus obtenir la moindre amélioration, le constat est sans appel: c’est la découpe fantaisiste de notre joint de culasse soi-disant « spécial 1800″ qui est responsable de la fuite. On avait déjà eu une alerte avec ce joint en constatant quelques défauts d’alignement qu’on avait rattrapés en reprenant à la dremel quelques trous de vis de culasse pour balancer correctement les alésages de cylindre sur les chemises du bloc, mais apparemment, le mal était plus profond et ça n’a pas été suffisant!

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On avait déjà eu une alerte avec ce joint en constatant quelques défauts d’alignement qu’on avait rattrapés en reprenant à la dremel quelques trous de vis de culasse … 

En regardant en détail sur le joint la communication des trous de cylindre (qui sont volontairement décalés) et les passages d’eau (qui eux ne le sont pas)  on s’aperçoit que le trou de passage d’eau du cylindre N°1 se retrouve d’une part à cheval sur la collerette de la chemise et que d’autre part, comme le diamètre de l’alésage est majoré, qu’il arrive au ras du trou de passage d’eau dans la culasse (moins de 1mm de porté)

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Détail de l’espace résiduel entre le bord du joint de culasse « spécial 1800″ du cylindre N°1 et le passage d’eau coté culasse. Le cylindre N°2 est moins mal mais c’est pas terrible quand même.

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Empreinte du joint coté bloc qui nous montre que le passage d’eau du joint est à cheval sur la collerette du cylindre.

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Coté cylindres 3 et 4, les choses se passent normalement: les trous de passage d’eau sont correctement situés et offrent une portée de contact suffisante qui n’interfère pas avec la collerette des cylindres 

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Le défaut d’étanchéité du joint défectueux est mis en évidence en installant une valve de chambre à air sur une petite plaque de fermeture fixée à la place de la pompe à eau et en mettant le circuit de refroidissement sous pression d’air (environ 1 bar). Le joint de culasse est pris en sandwich avec notre plaque de rectification et l’ensemble est serré au couple de 75 mN. Un peu d’eau savonneuse a été badigeonnée autour du joint dans la zone critique.

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La fuite de compression est là où il y a des bulles: à cet endroit, le passage d’eau n’est qu’à 1 mm du bord du joint. C’est sur, il faudra faire quelque chose car on ne peut pas laisser ce montage dans l’état!

A suivre …

Après un intermède de remise en forme de la culasse par les bons soins de Michel Camus et la mise en place d’un nouveau joint fait sur mesure, nous étions de nouveau prêt à reprendre nos tests préliminaires à la mise en service de ce moteur. Les compressions étaient maintenant bonnes et l’étape suivante était de vérifier le fonctionnement des injecteurs. Ce test qui se présentait pourtant comme une simple formalité nous a également apporté son lot de surprises. Comme pour une bougie, on peut facilement vérifier un injecteur en le démontant du collecteur d’admission en en observant le jet d’essence qu’il pulvérise quand on actionne le démarreur. Curieusement, les nôtres bavaient mais ne pulvérisaient pas. Je me suis alors souvenu des propos de notre ami Bernard Bourdon qui lors d’une visite m’avait dit à propos des flexibles de nos injecteurs: « méfie toi de ces flexibles, certains se gonflent avec la pression et ça ne transmet pas intégralement les impulsions de la pompe ».  J’étais pourtant convaincu qu’avec des flexibles prévus pour supporter 1500 bars nous étions à l’abri des problèmes. Et bien pas du tout! Après avoir remplacé les durites flexibles par du tube acier rigide, les choses sont rentrées dans l’ordre et nos injecteurs pouvaient maintenant cracher leur venin.

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L’avantage des durites hydrauliques souples c’est leur facilité de mise en œuvre et ça ne transmet pas les vibrations … mais elles ont un effet capacitif parfois préjudiciable!

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Ici, nous avons du revoir notre copie et revenir à la solution des tubes en acier qui sont quand même plus longs à installer … mais qui marchent beaucoup mieux!

Image de prévisualisation YouTube

 

Un petit lien vidéo de notre dernier test des injecteurs

 

 

Dans :
Par nanard289
Le 10 novembre, 2013
A 22:05
Commentaires : 0
 

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