Pompe à essence

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Contexte

Une pompe à essence est utilisée pour distribuer de l'essence dans les véhicules à moteur. La pompe à essence a évolué d'un mécanisme simple à un mécanisme plus élaboré et spécialisé à mesure que les automobiles devenaient populaires. Lorsque les voitures étaient rares, les conducteurs remplissaient généralement une cartouche d'essence à partir d'un baril ou d'un réservoir dans une quincaillerie, puis faisaient basculer la cartouche dans l'ouverture du réservoir d'essence de la voiture. Ce processus était peu pratique et salissant, et peut-être dangereux, car le gaz pouvait facilement fuir ou éclabousser du conteneur. La première pompe spécifiquement commercialisée pour l'essence a été adaptée d'une pompe à kérosène conçue par Sylvanus Bowser de Fort Wayne, Indiana. Bowser avait mis au point sa pompe à kérosène en 1885, et lorsqu'il a sorti la version à essence - la "pompe de stockage d'essence à auto-mesure" - en 1905, il était encore un peu en avance sur la demande des consommateurs. L'invention de Bowser fonctionnait avec une pompe d'aspiration manuelle, qui distribuait l'essence dans la voiture via un tuyau flexible. Le réservoir de stockage en métal de 50 gallons logé dans une armoire en bois pourrait être installé en bordure de rue devant un magasin.

Une invention légèrement antérieure était la pompe à dôme en verre de 1901 de John Tokheim pour le gaz ou le kérosène. Le gaz était pompé d'un réservoir de stockage jusqu'au dôme. Le consommateur pourrait mesurer la quantité visuellement, puis relâcher une valve pour laisser le gaz descendre dans un tube et entrer dans le réservoir de gaz. L'un des avantages de cette pompe était que le consommateur pouvait inspecter le gaz et s'assurer que le vendeur ne l'avait pas falsifié. La dilution était apparemment un problème courant, surtout lorsque le gaz était stocké dans un réservoir souterrain, à l'abri des regards. Dans les années 1920, de nombreux fabricants produisaient des pompes à essence similaires à celles de Tokheim et de Bowser. Les caractéristiques communes étaient les pompes manuelles, les zones de distribution de verre, les comparateurs à cadran - souvent d'une fiabilité douteuse - et une tête en forme de globe sur le dessus de la pompe, portant un logo. L'essence elle-même n'était souvent pas une marque, mais fournie par de petits revendeurs et distributeurs. Les pompes étaient voyantes et décoratives, déclarant audacieusement leur nom de marque, et les chauffeurs semblaient choisir leur station-service préférée par la pompe et non par ce qu'elle distribuait. Cela s'est inversé à la fin des années 1920, lorsque le gaz est devenu un article de marque vendu par de grandes entreprises telles que Shell et Gulf.

La première pompe à essence électrique est sortie en 1923. D'autres améliorations apportées à la technologie des pompes concernaient principalement la façon dont la quantité d'essence pompée était indiquée. À mesure que le globe de verre était abandonné, les consommateurs avaient besoin d'un autre moyen de dire combien ils achetaient. Un modèle utilisait un cadran avec des aiguilles tournantes similaires à une horloge pour indiquer les gallons distribués. En 1933, un fabricant de Fort Wayne, Indiana, a sorti une pompe avec un calculateur mécanique appelé variateur. Le variateur utilisait une roue numérique tournante pour indiquer la quantité d'essence pompée, tandis qu'une deuxième roue affichait le prix. C'était le précurseur du système utilisé aujourd'hui, qui permet aux consommateurs d'acheter facilement pour cinq dollars d'essence sans avoir à calculer des fractions de gallons. L'inventeur du variateur, la Wayne Oil Tank &Pump Company, a licencié sa technologie à la plupart des autres fabricants de pompes et, à la fin des années 1930, les roues tournantes étaient la norme dans tout le pays.

La société Tokheim, qui avait sorti l'une des toutes premières pompes à essence, a introduit le successeur du variateur en 1975, la mesure électronique. Au lieu de roues qui tournaient, un appareil électronique intérieur calculait le montant et le prix, et affichait ces informations sur un petit écran. La pompe d'aujourd'hui utilise pratiquement le même système, sauf que de nombreuses pompes peuvent également gérer d'autres transactions sophistiquées, telles que le débit du compte bancaire de l'utilisateur.

Matières premières

Il existe trois systèmes de base dans chaque pompe à essence :la partie hydraulique, qui comprend le dispositif de pompage proprement dit; l'électronique; et le cadre ou le boîtier. L'hydraulique est généralement en fonte ou en fonte d'aluminium. Le caoutchouc synthétique peut également être utilisé dans le segment hydraulique, pour les joints et les joints. La partie électronique peut utiliser des cartes de circuits imprimés et des pièces en plastique. Le boîtier extérieur de la pompe est généralement en tôle d'acier ou en acier inoxydable.

Conception

Les pompes à essence sont généralement fabriquées sur une base semi-personnalisée. C'est-à-dire que bien que de nombreuses pièces puissent être pratiquement les mêmes d'une pompe à l'autre, le fabricant conçoit certains aspects de la pompe en fonction des souhaits particuliers du client. Le nombre de tuyaux et leur emplacement peuvent varier, tout comme le type et la sophistication de l'électronique et la conception du boîtier. Avant le début du processus de fabrication, les ingénieurs doivent établir les spécifications de la commande particulière. Des sous-ensembles personnalisés peuvent devoir être commandés auprès des fournisseurs, et les machines peuvent devoir être réinitialisées pour couper des pièces conformément à la conception.

Le processus de fabrication

La fabrication de pompes à essence consiste à assembler trois unités de base :l'hydraulique, l'électronique et le boîtier. Une usine de pompes à essence peut ne pas fabriquer les trois unités. En règle générale, certaines pièces sont achetées auprès d'un fabricant de buses et le tuyau d'une entreprise qui ne fabrique que des tuyaux. L'électronique peut être sous-traitée, et le fabricant de la pompe à essence n'assemble et n'installe que cette partie. En supposant qu'un grand fabricant fabrique la plupart de ses pièces en interne, cela peut être un processus typique :

Faire l'hydraulique

• 1 Les dispositifs électromécaniques qui transportent le gaz de son réservoir de stockage vers votre voiture sont généralement fabriqués en fonte d'aluminium ou en fonte. Le fer ou l'aluminium est fondu et versé dans des moules, puis laissé refroidir. Les ouvriers retirent ensuite les pièces des moules et les nettoient par abrasion. D'autres pièces peuvent être estampées dans une matrice. Des feuilles de métal sont introduites dans une machine qui poinçonne une pièce dans la forme souhaitée. Les tubes métalliques sont placés dans des machines qui les plient selon les spécifications. Les ouvriers utilisant des fers à souder assemblent des pièces plus petites en plus grandes. Lors de la fabrication de l'hydraulique, des groupes de travailleurs formés à quelques compétences spécialisées travaillent ensemble dans une cellule - une unité de peut-être quatre à 50 travailleurs - pour produire des pièces de haute qualité constante. Chaque cellule fabrique des pièces spécifiques, et les pièces sont ensuite transmises à d'autres cellules spécialisées dans l'assemblage des pièces dans l'ordre.

Assemblage électronique

• 2 L'électronique d'une pompe à essence contrôle l'affichage qui indique aux consommateurs la quantité d'essence pompée et son coût. De nombreuses pompes sont également équipées de scanners électroniques capables de lire les cartes de crédit et de débiter le compte du client. Ces appareils sont des microprocesseurs similaires à ceux utilisés dans les ordinateurs et les calculatrices. Le fabricant d'électronique les produit en faisant passer de petits morceaux rigides de matériau non conducteur, généralement du carton ou de la céramique, à travers une imprimante à souder, qui imprime un motif de chemins de circuit sur la carte. D'autres pièces sont placées à la main ou automatiquement, et la planche est chauffée dans un four. Le four fait fondre la pâte à souder déposée par l'imprimante à souder, forgeant des connexions électriques. Le fabricant de la pompe à essence ne fera peut-être rien de tout cela, mais achètera les circuits conformément aux spécifications. Les travailleurs de l'usine de pompes à essence peuvent assembler l'électronique en encliquetant ou en soudant des pièces ensemble. Ces ouvriers, comme les ouvriers hydrauliques, seraient typiquement affectés à une cellule responsable de la tête de la pompe.

Un mécanisme de pompe à essence typique.

Logement

• 3 Une fois l'hydraulique et l'électronique terminés, les ouvriers amènent les pièces dans la zone de logement de l'usine. Ici, les portes, les panneaux et les parois extérieures sont découpés dans de la tôle d'acier. Ceux-ci sont ensuite envoyés à une zone de peinture. Les ouvriers appliquent une peinture de haute qualité et résistante à la corrosion sur le boîtier, selon une conception spécifiée par le client. Les pièces peintes sont envoyées dans un four pour sécher, puis nettoyées. Ensuite, l'hydraulique est montée sur la tête électronique et toute la pompe est logée dans le boîtier. Les tuyaux sont fixés et les joints ou les joints appliqués. Les sections du boîtier sont soudées ensemble ou fixées avec des charnières. L'appareil est nettoyé et la peinture peut être retouchée. Ensuite, l'unité est inspectée et testée, puis envoyée au client pour installation.

Contrôle qualité

Les travailleurs inspectent la qualité des pompes à essence à de nombreuses étapes du processus de fabrication. Si des pièces sont commandées auprès de sous-traitants, celles-ci sont testées et contrôlées à leur arrivée en usine. Les matières premières, telles que l'acier du boîtier, doivent également être inspectées pour s'assurer qu'elles sont de calibre approprié et exemptes d'irrégularités. Les inspecteurs du contrôle qualité vérifient visuellement les pièces au fur et à mesure qu'elles sortent des cellules de la chaîne de montage. Lorsque toute la partie hydraulique de la pompe à essence a été assemblée, elle est testée pour les fuites. On peut y faire couler de l'eau ou de l'air sous pression. Toute fuite serait extrêmement préjudiciable au fonctionnement de la pompe, c'est pourquoi un grand soin est apporté à ce stade de sa construction pour qu'elle soit absolument étanche. De même, lorsque la partie électronique de la pompe est entièrement assemblée, sa précision est testée. Les poids et mesures dans la pompe doivent être calibrés exactement. Une fois la pompe entière assemblée, elle est à nouveau testée. Un test est un test de fonctionnement, où la machine est mise en service pendant un certain nombre d'heures ou de jours, et vérifiée pour tout défaut, en particulier les fuites. Les inspecteurs du contrôle de la qualité administrent également ce qu'on appelle un test de tenue diélectrique. Dans ce cas, un courant haute tension traverse le câblage. Tout défaut du système électrique est mis en évidence par ce test. Chaque fabricant de pompes à essence teste ses propres produits, car le fabricant veut assurer à ses clients un produit de haute qualité. Des inspecteurs externes travaillant pour Underwriters Laboratory, une agence responsable de divers produits électriques, effectuent également des tests sur les pompes à essence. Les pompes qui utilisent des fréquences radio pour identifier les véhicules relèvent également de la compétence de la Federal Communications Commission (FCC), qui administre ses propres tests.

Le futur

Les innovations actuelles dans la technologie des pompes à essence se concentrent sur trois domaines principaux. L'une respecte des normes environnementales de plus en plus strictes, notamment en détectant les fuites et en contenant les vapeurs. Un deuxième domaine où la nouvelle technologie est appliquée est la collecte de données. Cela signifie des systèmes automatisés qui peuvent vérifier le compteur kilométrique d'un véhicule et enregistrer la quantité de carburant qu'il consomme, ce qui est pratique pour les flottes de véhicules telles que celles appartenant aux entreprises de camionnage, aux forces de police et aux compagnies d'autobus. La nouvelle technologie de pompe à essence la plus fascinante est peut-être la pompe robotique qui remplit le réservoir d'essence pendant que le consommateur est assis dans la voiture.

Divers dispositifs sont en cours de développement pour récupérer les vapeurs perdues lors de la distribution de gaz. Certains sont placés dans le tuyau et d'autres dans la buse. Le défi est d'empêcher les fuites de vapeur sans ralentir la vitesse à laquelle le gaz peut être pompé. Les buses de haute technologie les plus récentes contiennent des capteurs électroniques, qui enregistrent les fuites de vapeur et de liquide, et arrêtent automatiquement la pompe si le réservoir d'essence est plein.

De nouvelles technologies entrent en jeu pour les propriétaires de flottes de véhicules. Un système expérimental est utilisé dans certaines régions du pays, où la buse de la pompe à essence peut lire des informations à partir d'un dispositif installé dans le réservoir de carburant d'un véhicule. Deux antennes cadre, une dans la buse et une dans le réservoir, communiquent par induction magnétique basse fréquence lorsqu'elles entrent en contact. Dès que le conducteur commence à faire le plein de la voiture, les antennes se connectent et commencent à envoyer des informations d'une unité électronique montée dans la voiture à un terminal de la station de ravitaillement. Le système peut enregistrer quel véhicule de la flotte est rempli, combien d'essence il reçoit, combien coûte l'essence, combien d'heures la voiture a été conduite et ce que son compteur kilométrique indique. Cela peut réduire considérablement la paperasse nécessaire pour maintenir une grande flotte commerciale. Une technologie similaire est également à l'essai pour les consommateurs individuels. Le consommateur utilise un petit appareil semblable à une radio, qui peut être accroché à un porte-clés, transporté comme une carte dans un portefeuille ou monté sur une fenêtre. La pompe à essence porte un appareil similaire qui émet un signal radio basse fréquence. Lorsque le consommateur monte, la pompe à essence lit la carte ou l'étiquette, identifiant le client et débitant un compte pour l'essence achetée.

Les premières pompes à essence entièrement robotisées ont été testées sur des consommateurs en 1997. Pour utiliser la pompe robotique, le consommateur a besoin d'un émetteur sur le tableau de bord du véhicule et d'un bouchon de réservoir d'essence spécialement modifié. Le conducteur gare la voiture près de la pompe et entre la quantité de gaz nécessaire sur un clavier similaire au clavier d'un guichet automatique bancaire (ATM). La pompe lit la marque et le modèle du véhicule à partir de l'émetteur, et un bras robotique trouve ensuite le réservoir d'essence et l'ouvre avec aspiration. Ensuite, le robot insère une buse à travers un rabat dans le bouchon du réservoir et distribue du gaz. L'ensemble du processus de remplissage est censé ne prendre que deux minutes. Parce que ce processus nécessite que les conducteurs aient deux modifications à leurs voitures - l'émetteur du tableau de bord et le bouchon de réservoir spécial - l'utilisation du système robotique peut évoluer lentement.