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"Procédé pour transformer un moteur à combustion interne, muni d'un carburateur) en un moteur alimenté par une pompe d' inj ection"
Dans les moteurs Diesel, ainsi que dans les moteurs à combustion interne à allumage indépendant, on utilise de préférence une pompe d'injection pour la formation du mélange gazeux d'air et de carburant.
Cette pompe sert à injecter le carburant sous pression par une buse tout en le pulvérisant dans
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l'air destiné à la combustion.
Dans les constructions connues de ce genre, notamment dans les moteurs d'aviation, le carburant est injecté dans la chambre d'aspiration, ou vers la. roue motrice d'un compresseur centrifuge alimentant les cylindres du moteur, ou dans la tubulure d'aspi- 'ration de chaque cylindre immédiatement devant les valves d'admission, ou encore dans les cylindres mêmes du moteur pendant la course de compression.
Ces dispositions sont irrationnelles lors- que dans les moteurs à combustion interne - moteurs de véhicules automobiles p.ex. - le carburateur exis- tant doit être remplacé par une installation à, pompe d'injection. Dans ces cas, il n'est généralement pas possible de prévoir, après coup, dans les tubulures d'aspiration d'air, couvercles ou parois des cylindres, etc., les ouvertures nécessaires à l'aménagement des injecteurs. D'autre part, ces moteurs ne possédent que rarement un compresseur dans la roue motrice duquel le carburant pourrait être injecté.
Une pareille transformation se heurte à d'autres difficultés encore. Pour le réglage du débit d'air et de carburant, il n'existe, dans les moteurs usuels à carburateur - exception faite des appareils accessoires de démarrage - qu'un seul organe de réglage ayant sa timonerie: son action s'exerce sur un étrangleur pratiqué dans le canal d'air du carburateur, et la quantité de carburant pénétrant dans le mélange gazeux dépend de la pression d'air
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existant sur un ou plusieurs points du dit canal d'air.
Le procédé, employé dans les moteurs Diesel, pour introduire de l'air en excès dans le moteur et de ne régler que le débit de carburant de la pompe d'injection ne se prête pas pour les moteurs à allumage indépendant,parce que le mélange gazeux n'est inflammable que si 1'.air et le carburant sont mélangés dans une proportion strictement déterminée.
En employant une pompe d'injection, la quanti- té de carburant doit être réglée à la pompe même. Celle- ci est installée à un endroit déterminé par les conditions d'entraînement lequel, suivant les circonstances, peut être distant du carburateur à remplacer et de la timonerie de manoeuvre de son organe de réglage.
Si le carburant est injecté directement dans le cylindre, ou s'il ne doit être injecté dans la tubulure immédiatement devant la valve d'admission que lorsque cette dernière est ouverte, la pompe d'injection doit être directement actionée par le vilebrequin du moteur à combustion. Mais tous les moteurs ne disposent pas d'un bout d'arbre libre répondant à cette condition et s'adaptant à l'action- nement de la pompe.
La présente invention concerne un procédé pour transformer un moteur à combustion interne muni d'un carburateur en un moteur à pulvérisation du carburant alimenté par une pompe d'injection.
Conformément à l'invention, l'arbre de la pompe d'injection est accouplé à un arbre existant
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dans le moteur et qui, originairement, était destiné à une autre fonction. Une tubulure de raccordement, munie d'une buse de pulvérisation alimentée par la pompe d'injection, est substituée au carburateur et connectée à sa place à la tubulure d'aspiration du moteur. L'organe de manoeuvre d'un cla.pet d'étranglement, monté dans cette tubulure de raccordement, est accouplé aux organes de manoeuvre prévus pour un clapet d'étranglement du carburateur.
Un régulateur de dépression est utilisé pour le réglage de la quantité de carburant débitée par la. pompe d'injection, et ce régulateur est connecté à la tubulure de raccordement ou à la tu- bulure d'aspiration dans un point situé entre le clapet d'étranglement de la tubulure de raccordement et les orifices d'admission du mélange gazeux dans les cylindres du moteur.
Pour faciliter le démarrage du moteur à com- bustion interne, il est judicieux d'accoupler l'organe de réglage du débit de la pompe d'injection aux organes de manoeuvre prévus pour l'enclanchement des appareils accessoires de démarrage du carburateur.
Si ces organes de manoeuvre font défaut, ils peuvent être remplacés, le plus simplement, par un câ.ble Bowden reliant le dit organe de réglage à un organe de manoeuvre.
De plus, l'invention se rapporte à un moteur à carburateur transformé, selon le procédé décrit, en un moteur à pulvérisation du carburant alimenté par une pompe d'injection.
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Les dessins représentent, à titre d'exemple, un moteur à carburateur transformé selon l'invention et une variante d'exécution.
La fig. 1 représente le moteur vu d'en haut.
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne
II - II de la fig. 1, représentant la tubulure derao- cordemént qui a été substituée au carburateur.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne
III - III de la fig. l, représentant la pompe d'injection du moteur.
La fig. 4 représente, vu d'en haut, une variante d'exécution des organes de manoeuvre pour , le réglage du débit de la pompe d'injection.
Le moteur à combustion représenté dans les dessins était pourvu d'un carburateur du genre connu; il a été transformé, dans la suite, pour la pulvéri- sation du carburant par une pompe d'injection.
Les quatre cylindres du moteur, réunis dans le bloc à cylindre 1, ontchacun, en 2, un orifice d'admission du mélange gazeux, réglé par un clapet d'admission non visible dans le dessin, et par le- quel un mélange inflammable d'air et de carburant est introduit, à moments fixes, dans le cylindre.
La tubulure d'aspiration 3 qui était reliée au carburateur ne subit aucune modification. Elle comporte quatre embranchements tubulaires 4,connectés chacun à l'un des orifices d'admission 2, et une ouverture d'entrée commune 6 munie d'une bride 5.
Celle-ci servait de fixation à la cage du carbu- rateur original auquel est substitué, maintenant,
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une tubulure de raccordement se composant de plusieurs pièces, notamment d'un filére à @@@ 7, d'une cage limitant la chambre de pulvéristier et d'un tuyau 9.
L'air nécessaire à la formation du mélange gazeux entre par le filtre 7 qui ne présente aucune particularité par rapport aux filtres connus et dont la construction n'est pa,s figurée en détail. Ce filtre peut être le même que celui utilisé pour le carbura- teur. Il est connecté à la chambre de pulvérisation 8 par un court tuyau en tôle 1C. La chambre 8 est limitée par un entonnoir en tôle, fermé par un cou- vercle 11. Le courant d'air du filtre 7 pénètre en tangente dans la chambre de pulvérisation à l'endroit le plus large de l'entonnoir. Au centre du couvercle 11 est soudé un bossage 12 dans lequel est vissée la. buse de pulvérisation 13.
Le carburant arrivant sous pression d'une tubulure 14 est injecté axialement par cette buse dans la chambre de pulvérisation 8 et y est pulvérisé et mélangé à l'air traversant cette chambre. Il est, ensuite, entraîné par cet air et subit une vapori- sation partielle. A l'entonnoir limitant la chambre 8, est connecté un coude 15; celui-ci est muni d'une bride 16 par laquelle il est vissé à une bride correspondante 18 du tuyau 9 par des vis 17.
A son extrémité opposée, le tuyau 9 est muni d'une bride 19 s'ajustant à la bride 5 de la tubulure d'as- piration 3 et fixée à celle-ci au moyen des tiges filetées et écrous 20. Ces tiges filetées et écrous
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sont ceux qui servaient à la fixation du carburateur.
Un clapet d'étranglement 21 est disposé dans le tuyau 9 ; est fixé à un arbre 22 qui se trouve à l'endroit même de l'arbre du clapet d'étranglement du carburateur remplacé et qui est accouplé de la même manière que celui-ci à la tringle - non figurée dans le dessin - à l'aide de laquelle le conducteur du véhicule régle l'admission du mélange gazeux au moteur.
Par l'intermédiaire d'un mécanisme à roues dentées, à chaînes ou à couroies, enfermé dans un carter 23, le moteur à combustion entraine une dynamo 24, servant à la charge d'une batterie qui fournit l'énergie nécessaire au démarreur électrique et à l'appareil d'allumage. Ces appareils ainsi que la batterie et les conduites électriques ne sont pas représentés dans les dessins. Toute l'installa- tion électrique est celle du moteur à carburateur.
Le palier 25 de la dynamo, éloigné du carter 23, est pourvu - dès l'origine ou à la suite d'une modification apportés lors de la transformation - ,d'une surface de contact 26. Sur celle-ci est centrée une pièce intermédiaire 27 qui, de son côté, présente une autre surface de contact 28. Sur cette dernière est centré le carter 29 de la pompe d'injec- tion. Le carter 29 et la pièce intermédiaire 27 sont fixés ensemble au palier 25 par des boulons non d'entraînement indiqués dans le dessin. 30 est l'arbre/ de la pompe d'injection qui est supporté d'une part, dans la pièce intermédiaire 27 et d'autre part dansle carter 29.
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Sa tête 31 dépassant la pièce 27 est aplatie et s'engage dans une rainure 33, fraisée dans la surface frontale de 1!arbre 32 de la. dynamo. Ce mode d'accouplement de l'arbre d'entraînement 30 à l'arbre 32 de la dynamo, présente l'avantage que l'arbre 32 qui, généralement, est indétachablement lié au rotor, pourra toujours être utilisé pour l'actionnement de la pompe même s'il n'émerge pas du palier 25.
L'arbre 30 est pourvu d'une roue dentée conique 34 qui engrène dans une roue dentée conique 36 portée par l'arbre 35 de la pompe. Celui-ci est supporté dans deux pièces intérieures 37 et 38 centrées dans le carter 29, et il forme une seule pièce avec le disque oscillant 39 utilisé pour actionner les pistons de la pompe. Les crosses 42 des pistons sont guidées dans des guides cylin- driques 41 disposés circulairement autour de l'axe de l'arbre 35 et parallélement à celui-ci dans la pièce intérieure 38 et dans une pièce médiane 40 également centrée dans le carter 29.
La pompe comporte plusieurs pistons 43 pour le refoulement du carburant à injecter et au moins un piston 44 pour le refoulement du lubrifiant.
Dans le dessin, un piston dephaque genre est visible. Les guides 41 et les crosses 42 sont identiques pour tous les pistons. Grâce à l'action du disque oscillant 39, les crosses et, avec elles, les pistons 43 et 44 sont animés d'un mouvement vertical alternatif.
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Dans un bloc 46, fixé au carter 29 par des vis 45, sont menagés coaxialement aux guides 41 les cylindres à carburant 47 et le cylindre à lubrifiant 48 dans lesquels fonctionnent respectivement les pistons 43 et 44. Le bloc 46 présente une chambre d'aspiration de carburant 50 reliée à la conduite d@amenée 49 (fig. 1). Le bloc 46 contient encore un coussinet 52 servant de palier à un arbre de réglage 53; celui-ci est coaxial à l'arbre 35 de la pompe et porte une roue dentée 54.
Chaque piston à carbu- rant 43 présente un bout carré 55 s'engageant dans une ouverture axiale correspondante d'une roue 56 disposée coaxialement au piston et engrénant dans la roue dentée 54, de sorte que par la rotation de 1!arbre de réglage 53, tous les pistons 43 peuvent virer sur leurs axes à angle égal, indépendamment de leur mouvement axial.
Chaque piston 43 présente à son extrémité supérieure une arête biseautée 57 et au dessous de celle-ci une rainure circulaire 58 qui communique par une rainure longitudinale 59, partant du point le plus bas du biseau, avec la chambre de travail 60 au dessus du piston. Cette chambre 60 communique par une valve à ressort 61, avec une chambre de com- pression 62. Les chambres de compression 62 associées aux cylindres à carburant communiquent librement entre- elles par des canaux 63, et elles sont toutes obturées par des bouchons filetés, à l'exception de celle fi- gurée dans le dessin qui communique avec la conduite- de pression 14 menant à la buse de pulvérisation 13.
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En fin de course descendante de chaque piston 43, c.à.d., dans la, position du piston fi- gurée dans le dessin, un canal 64 partant de la. chambre d'aspiration 50 débouche, immédiatement au dessus de l'extrémité supérieure du piston, dans la chambre de travail 60 du piston respectif. Dans la position du piston figurée dans le dessin, la chambre 60 est donc remplie de carburant. par contre, pendant la course ascendante du piston, la communi- cation entre la chambre 50 et la chambre 60 sera interrompue aussi longtemps que la surface de plis- sement du piston comprise entre le biseau 57 et la. rainure circulaire 58 recouvre l'embouchure du canal d'aspiration 64.
Pendant ce trajet de course ascen- dante, le piston 43 refoule le carbureant à travers la valve 61, la chambre de compression 62, le cas échéant un canal 63, la conduite de pression 14 et la buse de pulvérisation 13 dans la chambre de nulvéri- sation 8 d'oû il est admis au moteur sous forme d'un mélange gazeux d'air et de carburant.
Suivant la position acquise par la rotation du piston 43 et à cause du biseau de l'arête 57, la course du piston, pendant la-quelle le carburant est refoulé dans la chambre de compression 62, est plus ou moins longue et la quantité du carburant refoulé plus ou moins élevée, de sorte que la quantité dé- bitée par la pompe d'injection peut être reliée simple- ment par la. rotation de l'arbre régulateur 53.
Lorsque le piston est tourné à gauche de façon à ce que la rainure longitudinale 59 recouvre
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l'embouchure du canal d'aspiration 64, ce dernier ne sera plus obturé et il n'y aura plus de flux de carburant vers la chambre de compression.
La lib-ération du canal par la rainure circulaire 58 provoque une diminution de la pression dans la chambre de travail 60 ; pression atteindra celle régnant dans la chambre d'aspiration 50 et la valve 61 sera fermée par son ressort. Elle restera fermée pendant toute la course descendante du piston 43, de sorte que du carburant sera aspiré hors de la chambre d'aspiration 50 à travers le canal 64 et accumulé dans la chambre de travail 60, tandis que si l'embouchure de ce canal est fermée, une dépression sera créée dans la chambre 60, dépression s'égalisant par l'affluence de carburant à la réou- verture du canal 64.
La partie inférieure du carter 29 est aména- gée en réservoir à lubrifiant. Le remplissage et, en cas de dépassement du. niveau 66 prévu, la vidange du suphs se fait par un syphon 65 qui est obturé par une vis de fermeture 67. Dans le carter 29 et le bloc 46 est pratiqué un canal d'aspiration d'huile 68 qui part d'un point sous le niveau d'huile du réservoir et débouche latéralement dans le cylindre à lubri- fiant 48 à une hauteur qui permet à ce canal de communiquer avec la chambre de travail 69 du piston à huile 44, lorsque ce piston se trouve en fin de course descendante. Pendant la course ascendante du piston 44, l'embouchure du canal 68 est obturée par la surface de glissement du piston, interrompant
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ainsi cette communication.
Celle-ci reste également interrompue lorsque le piston atteint en fin de sa. course a.scendante la position représentée dans le dessin. La chambre 69 communique par un clapet de retenue 70 avec une chambre de compression 71 qui, elle même est reliée par un canal 72 à un espace de compression 73. De celui-ci, partent des canaux 74 aboutissant chacun à l'un des cylindres à, carburant 47.
Chaque piston à carburant 43 présente une rainure 75 qui,grâce à sa largeur, communique a.vec le canal 74 pendant toute la course motrice du piston 43. De la chambre de compression 71 part, en outre, une ouverture d'étranglement 76 qui débouche dans une conduite 77 menant au réservoir de lubrifiant.
Pendant la course descendante, le piston à lubrifiant 44 provoque une dépression dans sa, cha,mbre de travail 69. Vers la fin de sa course descendante, ce piston libère l'embouchure du canal 68 et la pression atmosphérique refoule le lubrifiant, par ce canal, dans la chambre 69.Pendant la, course ascendante du piston 44, cette huile est refoulée, à. travers la valve de retenue 70, dans la chambre de compression 71 et retourne en grande partie au réservoir par l'ouverture d'étranglement 76 et la conduite 77. Il se produit, de ce fait, une pression de refoulement dans la, chambre 71, pression augmentant avec la vitesse du moteur. Cette même pression s'exerce aussi dans le canal 72, l'espace de compression 73, les canaux 74 et les rainures 75 des pistons 43.
Par un calcul approprié des dimensions de l'ouverture
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d'étranglement 76 il sera toujours possible de maintenir la pression d'huile dans les rainures 75 constamment supérieure à la pression maximale du les carburant régnant dans/chambres de travail 60; cette dernière est determinée par la pression qui se produit dans la chambre de compression 62 et qui, par suite de l'effet du refoulement dans la buse 13, dépend également de la vitesse du moteur. Ainsi quel que soit le régime du moteur, l'huile s'écoulera toujours à travers les rainures 75 dans les chambres 60 en suintant le long des surfaces de glissement des pistons 43, tandis que, inversement, toute infiltra- tion de carburant le long de ces surfaces sera empê- chée.
Ceci est de grande importance parce que la ben- zine, employée préféramment comme carburant, n'a que de mauvaises qualités lubrifiantes.
La pompe d'injection ayant plusieurs cylin- dres pour le refoulement du carburant, la course de compression de chaque piston 43 s'étendant sur une partie considérable d'un demi-tour de larbre 35 de la pompe notamment pour des grandes quantités de carburant débitées, et les chambres de compression 62 et la conduite de pression 14 disposant conjointement d'un espace assez grand par rapport au volume de carburant refoulé à chaque course motrice de l'un des pistons 43, le carburant s'écoule de la buse 13 en jet relativement constant, surtout aux vitesses de régime élevées.
D'autre part, le volume de la conduite s'étendant entre la buse 13 et les orifices d'admissicn
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2 exerce un effet de compensation de sorte que le mélange gazeux disponible à ces orifices est assez et uniforme, quant à la quantité/à la composition du mélange, pour un tour complet du moteur. Il n'est donc pas nécessaire d'adapter la marche de la pompe aux temps du moteur.
Sur l'arbre de réglage 53 de la pompe est monté un levier 78 qui sert à tourner cet arbre par l'action d'un régulateur de dépression. Ce régulateur se compose d'un carter 79, dont l'intérieur est divisé, par une membrane flexible 80, en deux espaces 81 et 82. L'espace 81 communique par une tubulure 83 avec la partie du tuyau 9 disposée derrière le clapet d'étranglement ?1, et l'espace 82 est constamment en communication avec l'extérieur par une ouverture 84 pratiquée dans le carter 79 La partie médiane de la membrane 80 est insérée entre deux plaques de renforcement 85 Portés par une tringle de commande 86 articulée au levier 78. -Dans l'espace 81, un ressort de compression 87 est intercalé entre le fond du carter et la ploue 85 et agit sur la tringle 86 de façon à.
déplacer le levier 78 dans la position de débit maximum de la pomne d'injection. Un collier 88 prévu sur 1a tringle 86 dans l'espace 82 coopère avec le carter 79 poux limiter le déplacement de celle-ci dans le sens susindiqué.
Le but du régulateur de dépression est d'adapter la quantité de carburant débitée par la pompe d'injection à la quantité d'air aspirée par le moteur à travers les orifices 2, quantité variant
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suivant le régime du moteur et la position du clapet d'étranglement 21. De cette façon on détermine la composition appropriée du mélange gazeux qui con- vient à l'inflammation et à la combustion ration- nelle.
Lorsque la vitesse du moteur est petite et le clapet d'étranglement 21 largement ouvert, la dépression règnant dans la partie du tuyau comprise entre ce clapet et les orifices d'admission 2 est minime et la quantité d'air aspirée à chaque tour du moteur est grande. Cette dépression agit sur la membrane 80 dans l'espace 81'du régu- lateur de dépression; la différence de pression entre les espaces 81 et 82 ne suffit pas pour attirer la tringle 86 et le levier 78 à l'encontre du ressort 87 dans la position de débit réduit de la pompe d'injection. Celle-ci refoule donc à chaque tour une grande quantité de carburant qui correspond à la.grande quantité d'air aspirée.
Si, au contraire, la vitesse du moteur est élevée ou le clapet d'étranglement 21 presque fermé, ou si les deux circonstances coincident, le moteur ne peut aspirer qu'une petite quantité de mélange gazeux, c.à.d. une quantité d'air réduite par tour, et il se produit une plus forte dépression en aval du clapet d'étranglement; celle-ci se transmet aussi à l'espace 81 du régulateur de dépression, de sorte que la pression atmosphérique agissant sur la membrane 80 dépasse la force antagoniste du ressort 87 et déplace la tringle 86 - à gauche dans le dessin -
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de façon à réduire la quantité de carburant débitée par la. pompe d'injection conformément à la cuantité d'air réduite.
Le réglage du moteur, est donc assuré uniquement par la, rotation du clapet d'étranglement 21 qui peut être actionné par le conducteur à l'aide de l'arbre 22.
Pour le démarrage du moteur lorsrue le clapet d'étranglement 21 estpresque fermé, 11 est, toutefois, désirable d'injecter uac quamtité de carburant relativement grande, c.à.d. d'aspirer une petite quantité d'un mélange gazeux très riche en carburant. Cela. est possible en utilisant 1a disposition représentée en fig. 4. Dans cette disposition, le levier de réglage 78 de la pompe d'injection est articule à, une douille 90 par un tourillon 89.
Dans cette douille est guidé une tige 91 reliée à la tringle de commande 86 du régulateur de dépression et présentant une glissière 92 dans laquelle peut se déplacer le tourillon 89 lorsque le levier 78 atteint une position dans laquelle la quantité de carburant débitée par la pompe d'injection est plus grande que celle qui correspondrait à la position de la tripgle de commande 86. 1'extrémité de la. tige 91 est munie d'un écrou 93 contre lequel s'appuie un ressort 94.
Celui-ci tend à déplacer la douille 90 et par cette dernière le tourillon. 89 fixé au levier 78 dans le sens d'une réduction de débit de la. pompe d'injection (vers la gauche dans le dessin), de sorte que le tourillon 89 bute à l'extrémité de la glissière
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92, position dans laquelle la quantité débitée correspond de nouveau à celle déterminée par la position de la tringle de commande 86.
Pour pouvoir dépasser le débit déterminé par la position de la tige 86, le levier 78 est muni, à son extrémité libre, d'une rallonge 95.
L'extrémité de cette rallonge présente un oeillet tra- versé par un câble Bowden 96. Ce dernier porte lors à son extrémité un taquet 97 qui,/de la-traction du câble, vient s'appliquer contre la rallonge 95.
Lorsque la traction du câble est augmentée, le levier 78 est tourné dans le sens d'une augmentation. de débit de la pompe ; douille 90 se déplace alors sur la tige 91 et comprime le ressort 94 dès que la tringle 86 du régulateur de dépression a atteint la position limite pour plein débit. Lorsque le câble 96 est relaché, le levier 78 revient dans la po- sition correspondant à celle de la tringle 86 et le taquet' 97 s'écarte davantage de la rallonge 95 du levier 78, de façon qué ce dernier puisse être ramené par le régulateur de dépression en position de débit réduit. L'extrémité du manchon du câble Bowden est fiée à la pompe, en 98.
On trouve les câbles Bowden munis d'organes ' de manoeuvre adéquats sur beaucoup de moteurs à carburateur, pour actipnner les dispositifs accessoires de démarrage. Lors de la transformation du mo- teur, l'extrémité de ce câble, qui était connectée au carburateur, peut être déplacée aisément vers la pompe et connectée à celle-ci suivant la, méthode
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décrite.D'autre part, si le moteur ne posède pas de câble Bowden ou si le câble existant no neut être dirigé vers la pompe, il y aura toujours la possibilité de monter un nouveau câble sans augmenter les frais de transformation.
Enfin, il y aura lieu de remarquer que la.
.conduite de dépression menant au régulateur peut être connectée aussi bien à la tubulure d'aspiration exis- tante qu'à la tubulure de raccordement remplaçant le carburateur. Tel est le cas, notamment, lorsque ce canal d'aspiration est muni d'une pièce de raccordement pour la connexion d'une tubulure de dépression menant à un régulateur d'allumage ou, en cas d'un véhicule à moteur, à un essuie-glaces, à. un mécanisme de commande de transmission, ou à un dispositif de freinage.