Afin de mieux comprendre le contenu de cette revue technique, il convient d'acquérir quelques notions.
Bien que très brèves, les pages de cette section permettent d'avoir une approche sur la richesse d'un mélange carburant et l'importance de l'indice d'octane ainsi que les bases concernant les caractéristiques d'un moteur thermique.
L'augmentation du prix du pétrole dans un premier temps, puis les normes anti-pollution de plus en plus strictes, ont poussé les constructeurs à se tourner vers des technologies plus précises dans le contrôle du dosage carburant .
Ce dosage est caractérisé par la richesse du mélange Air / Carburant.
Le but de l'injection est de l'optimiser la richesse du mélange en fonction de l'utilisation du moteur afin d'améliorer son rendement et ainsi économiser du carburant tout en disposant d'une possibilité d'augmentation de puissance.
Pour se faire, le principe est de se rapprocher de la combustion idéale lors d'une utilisation modérée du moteur puis d'augmenter la richesse lors de la demande de puissance. De plus, cette technologie permet de couper l'injection d'essence lors de la décélération permettant d'accentuer l'économie de carburant.
Tout le principe du système injection réside sur le contrôle précis du carburant pulvérisé dans l'admission d'air du moteur permettant ainsi d'optimiser la combustion par la gestion de la richesse.
La richesse indique la valeur de proportion entre l'Air et le Carburant du mélange admis dans la chambre de combustion. La qualité de la combustion dépend principalement de ce dosage.
Elle se caractérise par 3 tendances en comparaison au mélange idéal: Pauvre - Idéal - Riche
Dosage carburant, ou FAR ( Coeff. A ) :
Le dosage carburant d'un moteur est le rapport "Masse Carburant réel" / "Masse Air réel" admis. Il peut être appelé FAR: Fuel Air Ratio (Ne pas confondre avec Air Fuel Ratio qui est l'inverse). Le FAR indique la masse de carburant consommé pour 1g d'air. Cette valeur n'est que peu utilisée à l'état brut.
Dosage théorique idéal ( Coeff. B ) :
Le dosage idéal de 1g de Carburant pour 14.7g d'Air, appelé aussi mélange "stœchiométrique", génère une combustion homogène et complète, faiblement polluante. Il permet d'assurer le meilleur rendement du moteur se traduisant par une baisse de consommation mais au détriment de la puissance.
Ce coefficient de 1/14.7 est la référence permettant de déterminer la richesse du mélange Air-Carburant.
Spécificité du Superéthanole E85: Le rapport stœchiométrique est différent: 1/9.8. Il est nécessaire d'injecter 1.5 fois plus de carburant pour éviter qu'un moteur conçu pour le Supercarburant 97 ne fonctionne en mélange pauvre.
Air Fuel Ratio, ou AFR ( 1 / Coeff. A ) :
L'Air Fuel Ratio, appelé singulièrement AFR, est le rapport "Masse Air réel" / "Masse Carburant réel" admis. C'est l'inverse de la valeur FAR. L'AFR indique la masse d'air consommé pour 1g de carburant. C'est la valeur souvent affichée par certains indicateurs embarqués et est comparée au rapport stœchiométrique 1 / Coeff. B, soit 14.7.
1 / Coeff. A < 1 / Coeff. B
1 / Coeff. A = 1 / Coeff. B
1 / Coeff. A > 1 / Coeff. B
FAR < 14.7
FAR = 14.7
FAR > 14.7
Riche
Idéal
Pauvre
➔ Moins d'Air que dans le dosage idéal
➔ Autant d'Air que dans le dosage idéal
➔ Plus d'Air que dans le dosage idéal
Exemple: AFR = 14.7 (régime stabilisé)
14.7 x ( 1/14.7)= 1
Soit :
1g de Carburant pour 14.7g d'Air
Richesse = 1 ➔ Idéal / Lambda λ = 1 / AFR = 14.7
Richesse carburant ( Coeff. A / Coeff. B ) :
La richesse est le rapport "Dosage carburant" / "Dosage idéal". La richesse indique la masse de Carburant consommé pour 14.7g d'Air. Cette valeur est peu utilisée et est remplacée par le rapport d'air Lambda (courbes) ou AFR (indicateurs).
Dans l’industrie automobile, ce rapport est représenté par la lettre grecque Lambda (λ). Lambda est le rapport "Dosage idéal" / "Dosage carburant" et représente donc l'inverse de la richesse.
Coeff. A < Coeff. B
Coeff. A = Coeff. B
Coeff. A > Coeff. B
Lambda λ<1
Lambda λ=1
Lambda λ>1
Riche
Idéal
Pauvre
➔ Moins d'Air que dans le dosage idéal
➔ Autant d'Air que dans le dosage idéal
➔ Plus d'Air que dans le dosage idéal
Exemple : Lambda λ = 1.05 (économie carburant Maxi)
La valeur de richesse prends en considération la quantité carburant par rapport à celle liée au dosage stochiométrique. A l'inverse, les pays anglo-saxons, ainsi que l'Allemagne, préfèrent considérer la quantité d'air par rapport au dosage stochiométrique. De ce fait, il confient de se baser sur la valeur Lambda (courbes) ou AFR (indicateurs) qui sont beaucoup plus utilisées. Ce qui rend incohérent la notion de richesse: Plus les valeurs de Lambda λ ou AFR sont basses, plus la richesse est importante.
B - Analyse de la courbe du rapport Lambda
On s’aperçoit que λ = 1, le dosage idéal, ne représente pas la puissance maximum, ni la consommation d'essence minimum.
Lambda λ = 1 (Idéal)
Avantage
Meilleur rendement, combustion homogène et complète.
Pollution
Faible émission de polluant.
Remarque
Puissance et consommation carburant ne sont pas optimums.
Lambda λ < 1 (Riche)
Avantage
La puissance maximum est obtenue lors d'un dosage riche et se situe vers Lambda=0,86 (Richesse=1.16). Elle décroit ensuite.
Pollution
Monoxyde de carbone (CO) et à l'hydrocarbure (HC)
Remarque
Lors des phases d'accélération et vitesse maximum, il est préférable d'enrichir le mélange pour obtenir la pleine puissance du moteur. Jusqu'à une certaine limite, puisqu'un mélange trop élevé en carburant entraînera une baisse de la puissance ainsi qu'une surconsommation carburant du aux hydrocarbures imbrûlés. La combustion est incomplète, il y a risque de laver les cylindres et de casser le film de lubrification. De l'essence peut passer dans l'huile
Lambda λ >1 (Pauvre)
Avantage
Consommation carburant la plus faible à Lambda=1.05 (Richesse=0.95).
Pollution
Oxyde d'azote (NOx).
Remarque
La plage est très étroite et il est plus judicieux de chercher Lambda=1. En effet, il est néfaste pour un moteur de fonctionner en dosage pauvre car entraîne une surchauffe car la dissipation de chaleur par l'évaporation du carburant est trop faible. De plus, la puissance est diminuée.
C - Mesure des valeurs de dosage
Pour mesurer le coefficient d'air, et par conséquence la valeur de richesse du mélange, on peut donc recourir à la sonde à oxygène, dite Lambda, associée à un indicateur.
L'affichage diffère suivant le modèle d'indicateur. Il peut indiquer suivant le modèle proposé, ou le mode:
La valeur Lambda λ
➔ Lambda λ= valeur indiquée
➔ AFR = valeur indiquée x 14.7
➔ Richesse = 1 / valeur indiquée
et/ou
Le Ratio Air/Essence AFR, soit la teneur en oxygène pour 1g de carburant
➔ AFR = valeur indiquée
➔ Lambda λ = valeur indiquée / 14.7
➔ Richesse = 14.7 / valeur indiquée
Attention, il y a deux catégories de sonde oxygène dite Lambda. L'indicateur doit être donc adapté à la sonde montée.
Type de sonde
Avantage
Inconvénients
Bande étroite (type saut de tension)
Coût moindre
Moins précise
Bande large (adaptée aux injections directes et diesel)
L'indice d'octane d'un carburant représente sa capacité à résister à l'auto-allumage.
Il se définit par trois indices:
L’indice d’octane Recherche (RON - research octane number), qui représente le comportement d’un carburant à bas régime et en accélération. C’est l’indice que l’on connaît le mieux car utilisé en Europe.
L’indice d’octane Moteur (MON - motor octane number), qui représente le comportement du carburant à haut régime et à forte charge.
L'indice anti-cliquetis (AKI - anti-knock index) ou indice antirecession de soupape (ARS) est la moyenne de l'indice RON et MON (AKI=(RON+MON)/2). Utilisé en Amérique du Nord.
CARBURANT
RON
MON
SP95
95
85
SP98
98
87
E10
95-97
85-86
E85
104
90
Un carburant à faible indice d'octane aura une tendance très forte à l'auto-inflammation. L'inverse est, logiquement, valable dans le cas d'un carburant à fort indice d'octane qui sera peu sujet à l'auto-inflammation.
Le plomb a un rôle antidétonant et servait à augmenter l'indice d'octane de l'essence. De plus, il avait aussi un rôle de lubrifiant sur les sièges de soupapes. L'inconvénient est que le chlore et le brome utilisés dans l'essence plombée ne sont pas compatibles avec les pots catalytiques devenus obligatoires en raison des normes anti-pollution.
L'absence du plomb a été compensée par les progrès de raffinage, avec l'ajout d'ether ETBE, qui ont permis d'augmenter l'indice d'octane (initialement, dans les années 2000, d'autres composants étaient rajoutés ce qui augmentait légèrement la densité et donc un léger gain de puissance).
Note: Tous les XU essence Peugeot possède des sièges de soupapes renforcés et l'usage d'essence sans-plomb est autorisé sans restriction.
L'utilisation d'un carburant facilement inflammable n'est pas synonyme de gain de puissance, bien au contraire. Ne pas confondre facilement inflammable et combustion plus rapide, ou meilleure détonation.
En effet, lors de l'utilisation d'un carburant d'indice d'octane plus faible que celui prévu lors de la conception du moteur, le mélange s’enflammera plus facilement mais de façon aléatoire lors de sa compression. Ceci provoque alors un phénomène de "cliquetis (source: INP Toulouse ENSEEIHT)".
Après l'allumage par l'étincelle, le front de flamme se déplace comprimant les gaz frais contre les parois. Certaines zones de la chambre atteignent des pressions et des températures très élevées et sont donc susceptibles d'être des sites d'auto-allumage.
Ce phénomène est destructeur, surtout à haut régime moteur, et doit être évité par la conception du moteur (limitation du taux de compression et de l'avance à l'allumage) et par le choix d'un carburant ayant un indice d'octane suffisant. L'auto-inflammation peut aussi se produire avant le déclenchement par l'étincelle si le taux d'octane est vraiment bas.
Outre une baisse de rendement du moteur, et donc de puissance, le cliquetis entraîne une détérioration du moteur du à la fatigue provoquée sur l'embiellage et le vilebrequin.
Des points de température très élevés peuvent apparaitre sur le piston et le détériorer.
Il est donc important d'utiliser le carburant préconisé par le constructeur du moteur.
A noter qu'un moteur conçu pour fonctionner au SP95 peut rouler au SP98 sans restriction, ni réglage spécifique. Dans certains cas, l'usage du SP98 sur une voiture moderne peut être bénéfique en limitant la correction lors de la détection de cliquetis faite par le calculateur (voir note).
Le moteur XU essence des 205Gti, étudié à la fin des années 70, est conçu pour fonctionner avec un indice d'octane relativement élevé (Supercarburant 97), normes en vigueur à cette période. Le SP98 est adapté pour ce moteur. Toutefois, il est possible d'adapter l'avance à l'allumage dans certains cas pour rouler au SP95.
Note: La plupart des moteurs modernes disposent d'un capteur de cliquetis (appelé aussi "knock sensor"), de type piézoélectrique, chargé de surveiller une vibration anormal provenant de la chambre de combustion. Le calculateur baissera le point d'avance d'allumage jusqu'à disparition de la vibration anormal. Ce capteur de vibration ne peut pas être rajouté sur l'injection LE2-Jetronic dont le calculateur n'a pas de contrôle sur l'allumage. Il n'a pas possibilité de contrer l'apparition du cliquetis.
B - Adaptation au SP95
Le SP95 étant plus inflammable, il faut moins d'avance pour limiter la pression et la température lors de la compression.
XU5J/A (180A-180Z-B6A-B6B-B6D): Taux de compression 9,8:1
Peugeot autorise l'utilisation du SP95 à la condition de diminuer l'avance à l'allumage de 2°. Bien que ce réglage permet d'éviter la fatigue des éléments mécaniques du moteur, il entraine une légère baisse du rendement moteur.
XU5JAK (B6E): Taux de compression 9,25:1
Peugeot autorise l’utilisation de SP95 ou SP98 sans modification du réglage de l'avance à l'allumage. Le point d'auto-inflammation du SP95 est limité par un taux de compression descendu ainsi qu'un allumeur spécifique à ce moteur.
XU9J1 (DFZ): Taux de compression 8,4:1
Peugeot autorise l’utilisation de SP95 ou SP98 sans modification du réglage de l'avance à l'allumage. Le point d'auto-inflammation du SP95 est limité par un taux de compression descendu ainsi qu'un allumeur spécifique à ce moteur.
XU9JA (D6B): Taux de compression 9,6:1
Peugeot n'autorise pas l'utilisation du SP95. La modification de l'avance à l'allumage pour utiliser ce carburant engendrerait une baisse de rendement non négligeable. La puissance serait alors fortement diminuée avec un fort risque de "raté" et de désagrément moteur.
XU9JAZ (DKZ): Taux de compression 9,2:1
Peugeot autorise l’utilisation de SP95 ou SP98. Le point d'auto-inflammation du SP95 est limité par un taux de compression descendu ainsi qu'une avance d'allumeur spécifique, géré par la cartographie du Motronic (pas de réglage possible).
Moteur préparé :
Dans le cas d'un moteur préparé par une augmentation des compressions, il convient d'augmenter l'indice d'octane pour supporter la pression.
A noter que les moteurs possédant un fort taux de compressions ne peuvent pas fonctionner avec un indice d'octane inférieur à 100.
Ainsi, seule une augmentation de l'indice d'octane permet de faire fonctionner ces moteurs de façon optimum.
De plus, le SP98 aura tendance à mieux vieillir. En effet, quand un carburant vieillit, son indice d’octane diminue. Le SP98 sera donc moins sujet à ce problème que le SP95 s’il stagne dans le réservoir pendant plusieurs mois. C’est pour cette raison que le SP98 est recommandé lors de l'hivernage de sa GTi.
Des additifs carburant, appelés souvent "booster d'octane" à rajouter au SP95 permettent de retrouver les performances du moteur tout en évitant le risque de détérioration du moteur.
300ml de Booster d'octane Mecatech TC2 remonte l'indice d'octane de 5points pour 60l de carburant.
Afin de remonter l'indice d'octane de 3points (SP95 vers SP98), 3ml de cet additif est nécessaire par litre de carburant rajouté, soit:
Booster d'octane Mecatech TC2
10 litres de SP95 rajoutés = 30ml d'additif TC2 à rajouter pour passer en SP98
20 litres de SP95 rajoutés = 60ml d'additif TC2 à rajouter pour passer en SP98
30 litres de SP95 rajoutés = 90ml d'additif TC2 à rajouter pour passer en SP98
40 litres de SP95 rajoutés =120ml d'additif TC2 à rajouter pour passer en SP98
50 litres de SP95 rajoutés =150ml d'additif TC2 à rajouter pour passer en SP98
C - L'essence SP95-E10 et Superéthanol E85
Ces 2 carburant sont normalement incompatibles avec les moteurs de la génération dite "Youngtimer". L’éthanol en teneur importante détériore les durites, joints, membranes, et certains alliages d’aluminium léger.
Le superéthanole E85 nécessite l’adaptation du circuit d’alimentation en essence en raison d'un rapport stœchiométrique différent (9.8). Il est nécessaire d'injecter 1.5 fois plus de carburant (14.7/9.8) pour éviter qu'un moteur conçu pour le Supercarburant (ou SP98/95) ne fonctionne en mélange pauvre
Ne pas rouler avec ces 2 carburants, sauf si modification du moteur.
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N'hésitez pas à nous
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