Le rapport stœchiométrique
C'est la proportion d'air dans le mélange air-carburant. Elle est calculée par la formulation de la réaction chimique de combustion, et s'applique à des masses de matière en réaction.
Essence SP95 : Rapport sto = 14.7
Super-Ethanol E85 : Rapport sto = 9.765 mini pour 15% seulement d'essence dans le mélange. Cette proportion variant de 15% l'été à 30% l'hiver.
Calcul du ratio conso en volume E85/SP95
Le calculateur gère des temps d'injection, ce qui se traduit par des volumes de matière injectée, et non des masse. Il faut donc tenir compte de la densité.
R = (Sto SP95 / Sto E85) x (Densité SP95 / Densité E85)
R = (14.7 / 9.765 ) x (737 g/l / 780 g/l) = 1.5 x 0,94 = 1.42.
Ce qui est souvent la valeur retenue dans les médias.
Il faut donc enrichir théoriquement de 42% pour avoir une carburation à l'E85 comparable à celle à l'essence pour un même moteur. Mais, la carburation au sto pour le SP95 provoque une surchauffe dans la chambre de combustion, contrairement à l'E85. Le SP absorbe seulement 420 KJ/kg de "chaleur" quand il se vaporise, contre 845 KJ/kg pour l'E85. Il n'est donc pas nécessaire de rouler aussi riche à l'E85 qu'au SP. Une injection conçue pour enrichir de env° 5% d'essence au dessus du rapport sto, et corrigeant la carburation dans une plage max de +/- 35% fournira une carburation à l'E85 très proche du rapport sto. Lorsque le rapport sto ne peut pas être suffisant, la carburation devient trop pauvre. Les démarrages à froid sont difficiles, le ralenti trop bas, il y a un manque de puissance, et la conduite s'en ressent. Il faut alors modifier l'injection (modif calculateur, augmentation pression d'injection...).
La "densité énergétique" (pouvoir calorifique)
C'est la quantité d'énergie en Joules (= 1 Watt/seconde) par unité de masse de matière.
Essence :
"Densité énergétique" : 32.3 MJ/kg
Densité 755g/litre
E85 (a 15% d'essence):
"Densité énergétique" : 22.9 MJ/kg
Densité 788g/litre
Pour avoir la même puissance que dans 1l d'essence, il faut consommer (32.3*0.755)/(22.9*0.788)= 1.35 litres d'E85 Si le calculateur parvient à enrichir de 42%, le gain de puissance théorique sera de 5%. Si l'enrichissement plafonne à 35%, la carburation peut être proche du rapport sto (en cas de provision prévue de sur-enrichissment à l'essence de 5%), et il ne devrait y avoir de perte sensible de puissance.
L'indice d'octane
C'est la résistance d'un carburant à l'"auto-allumage". Plus il est élevé, mieux il se comporte sous l'effet de la pression et de la chaleur. Lors de fortes charges, et en température, avec un indice faible, il peut se produire lors de l'étincelle une succession de petites explosions très audibles (phénomène de cliquetis). Le rendement du moteur chute. Il faut donc retarder l'allumage pour limiter le phénomène, ce qui diminue le rendement du moteur.
Sur un véhicule doté d'une détection de cliquetis (sorte de "micros"), le calculateur recherche l'angle d'avance limite, et retranche une marge de sécurité.
Indice d'octane SP95 : Bah c'est 95...
Indice d'octane E85 :
Valeur estimée d'après les caractéristiques de l'éthanol pur à indice de 120 (!) : 116
Valeur couramment annoncée : 105
Avec une injection qui gère l'avance à l'allumage en fonction de la détection du "cliquetis" : Chaque point d'indice d'octane peut faire gagner 1% de surconsommation. La surconsommation théorique passe de 40% à 26%. Sur les véhicules dépourvus de détection de cliquetis, le fait d'utiliser un carburant à indice d'octane élevé améliore les conditions de reprise et de maintien en vitesse à faible régime. Ce qui permet d'adopter une conduite souple et de réduire la consommation plus facilement qu'à l'essence. Sur les véhicules non modifiés dont le calculateur ne peut enrichir de plus de 35% par exemple, mais dont la richesse obtenue et suffisante pour fonctionner à l'E85, avoir une conduite souple, permettant d'économiser 5% de carburant, peut limiter la sur-consommation à 28%. Avec une boucle de détection de cliquetis, elle peut se limiter à 15%.
Ce qui explique que beaucoup d'utilisateurs obtiennent des surconsommations proche de 20%, au lieu des 40% théoriques.
Le point d'éclair
Seules les vapeurs d'un carburant s'enflamment, et en accélérant l'évaporation du reste de carburant liquide, permettent d'avoir une combustion de tout le liquide.
Mais en dessous de la température de point d'éclair d'un carburant, celui-ci ne produit pas assez de vapeur pour s'enflammer.
Et c'est le point faible de l'E85, puisque l'éthanol qu'il contient a une température de point d'éclair à 12.9°C. On doit donc compter sur les 15% (l'été), à 30% (l'hiver) d'essence - au point d'éclair à -40°C, pour enflammer le mélange. En admettant que le mélange "décale" le point d'éclair vers le bas suivant un règle de trois, le point d'éclair de l'E85 serait de 5°C l'été, et de -3°C l'hiver. Dans la pratique, lors des départs à froid, le moteur est plus long à démarrer, mais démarre quand même...
Les véhicules roulant à l'E100 doivent avoir soit un petit réservoir auxiliaire d'essence avec un dispositif d'injection pour les départs à froid, soit un dispositif de réchauffage du carburant avant injection.
La compatibilité chimique
L'E85 est plus corrosif que le pétrole pour certains alliages métalliques, ou matières organiques (certains plastiques pétroliers, caoutchouc naturel...).
Matériaux ne devant pas être en contact avec l'E85 :
- Alliages de magnésium.
- Alliages d’aluminium non traité (Par oxydation anodique ou peinture)
- Liège et caoutchouc naturel (Circuit carburant des véhicules anciens).
Contraintes de conception du circuit carburant :
- Pompe à essence adaptée immergée anti-déflagrante (Adaptée à un carburant conducteur d’électricité).
- Canalisations en inox ou en plastique adapté.
- Réservoir, tuyauterie, et raccords en acier inox ou plastique adapté.
- Conduit de remplissage du réservoir équipé d’un anti-retour de flamme (Le clapet que l'on pousse avec le pistolet quand on fait le plein).
Ces préconisations s'appliquent déjà aux véhicules roulant au SP95 et SP98. Ces deux carburants contiennent déjà des composés oxygénés, dont 5% max d'éthanol, et 15% max d'ETBE et MTBE. Il est donc recommandé de contrôler le vieillissement des pièces plastiques, et en particulier de tuyaux souples. Mais cette recommandation est déjà mentionnée dans les notices d'utilisations des véhicules roulant à l'essence.
Au Brésil, Les conducteurs utilisent de l'E100. Comme la qualité du carburant n'est pas toujours excellente, il risque de contenir de l'eau. Ce qui provoque la formation d'acide lors de la combustion. Les constructeurs préconisent des traitements de surface des pistons et pièces de distribution (dépôt graphite par ex.), ainsi que des lubrifiants au Ph adapté (huile végétale, additifs...).
L'E85 est détergent et décolle les dépôts d'essence sur les véhicules ayant déjà un important kilométrage, en particulier dans le réservoir. Ce qui peut provoquer le colmatage du filtre de carburant. Il faut remplacer le filtre après les quelques premiers milliers de km à l'E85 pour éviter à La pompe de fonctionner à pression maximum - ce qui accélère son usure - au lieu de la pression régulée par le limiteur de pression.
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