Pourquoi l'E85 fonctionne-t-il si bien ?
(avec un moteur adapté ...)
En 2007/2008, aux débuts de l'E85, en France, nous avons eu la chance de nous appuyer sur les expériences des Etats-Unis et de la Suède pour progresser plus vite dans la compréhension de l'alcool-moteur car nous avions oublié en 50 ans notre histoire française des carburants destinés à l'automobile.
J'ai retrouvé mes notes et une copie du forum de l'époque qui m'avaient permis de monter mes tableaux de calculs à l'époque. J'avoue que je ne comprenait pas grand chose à l'époque et je n'avais aucune idée de l'antériorité de l'utilisation de l’éthanol ou du méthanol dans un moteur à combustion.
Voulez- vous en savoir plus ?
LTFT et consommation
J'avais juste la certitude, 10 ans après que ces formules fonctionnaient et que toutes mes lectures d'articles sérieux, scientifiques et documentés sur le Net validaient les calculs de consommations, de puissance sans jamais expliquer clairement pourquoi.
J'ai retrouvé mes notes et une copie du forum de l'époque qui m'avaient permis de monter mes tableaux de calculs à l'époque. J'avoue que je ne comprenait pas grand chose à l'époque et je n'avais aucune idée de l'antériorité de l'utilisation de l’éthanol ou du méthanol dans un moteur à combustion.
Voulez- vous en savoir plus ?
LTFT et consommation
J'avais juste la certitude, 10 ans après que ces formules fonctionnaient et que toutes mes lectures d'articles sérieux, scientifiques et documentés sur le Net validaient les calculs de consommations, de puissance sans jamais expliquer clairement pourquoi.
Effet "Pouvoir énergétique"
Un volume donné d'E85 contient 73% de la valeur énergétique en BTU (1 British Thermal Unit = 1055 joules) pour un même volume d'essence.
- Dans une voiture au Sans Plomb, vous avez besoin d'un poids d'air égal à 14,7 fois le poids du carburant pour atteindre le lambda 1 (le mélange de combustion idéal).
- Avec E85 il vous faut seulement 9,765 fois la masse d'air par rapport à la masse de E85.
- Donc, en d'autres termes, vous avez besoin de 1,5 fois (14,7 / 9,765) la masse d'éthanol pour une même quantité d'air.
Mais attention, ce sont des valeurs de masse, pas des volumes !
Effet "Masse"
L'éthanol est plus lourd que l'essence.
La masse d'un litre d'essence est d'environ 737 g à 15 ° C, la densité de E85 est de 780 g / l à 15 ° C. Cela signifie que nous avons besoin (737/780) * (14,7 / 9,765) = 1,42 fois plus de volume de E85 par quantité d'air.
C'est comme ça que calcule le calculateur d'injection pour déterminer le LTFT !
La masse d'un litre d'essence est d'environ 737 g à 15 ° C, la densité de E85 est de 780 g / l à 15 ° C. Cela signifie que nous avons besoin (737/780) * (14,7 / 9,765) = 1,42 fois plus de volume de E85 par quantité d'air.
C'est comme ça que calcule le calculateur d'injection pour déterminer le LTFT !
Maintenant que nous savons que la quantité d'énergie provenant de la combustion de l'E85 n'est que de 73%, cela voudrait dire 1,4 * 0,73 = 1,02 et donc le moteur devient 2% plus chaud avec E85 ?
Non, car il y a deux autres choses à prendre en compte:
A -- Combien de carburant faut-il par km?
D'après le contenu énergétique que vous attendez (1 / 0,73 = 1,37), une voiture a besoin de 37% de carburant en plus pour parcourir la même distance et ainsi produire la même quantité de chaleur.
En réalité, une voiture fonctionnant sur E85 pur consomme environ 30% de carburant en plus, donc vous ne mettriez que 1,3 x 73% = 95,4% d'énergie (chaleur) pour faire la même chose !
En d'autres termes, le moteur devient plus efficace avec E85.
En d'autres termes, le moteur devient plus efficace avec E85.
Comment est-ce possible ?
Il y a plusieurs raisons, une des raisons telles que la combustion est plus complète et que le réglage optimisé de l'allumage sans risque de détonation (les véhicules modernes ont une marge de +/-4% en général) , etc.
Il y a plusieurs raisons, une des raisons telles que la combustion est plus complète et que le réglage optimisé de l'allumage sans risque de détonation (les véhicules modernes ont une marge de +/-4% en général) , etc.
B -- La chaleur latente de la vaporisation de l'éthanol par rapport à l'essence
La chaleur latente de vaporisation est la quantité de chaleur absorbée et nécessaire pour évaporer un liquide à un gaz.
Dans un moteur à combustion, les combustibles liquides refroidissent la charge d'admission et la chambre de combustion lorsqu'ils sont évaporées.
Cela rend la charge d'admission plus dense et fournit plus d'énergie par volume dans le moteur.
L'effet de refroidissement aide également à arrêter la détonation et réduit les températures des composants du moteur et de l'huile servant à les refroidir.
C'est aussi la raison pour laquelle de nombreux concepteurs de moteurs (turbo) rendent le mélange très riche à pleins gaz (WOT), pour refroidir le moteur avec du carburant et pour éviter la surchauffe du moteur à pleine charge.
Cela rend la charge d'admission plus dense et fournit plus d'énergie par volume dans le moteur.
L'effet de refroidissement aide également à arrêter la détonation et réduit les températures des composants du moteur et de l'huile servant à les refroidir.
C'est aussi la raison pour laquelle de nombreux concepteurs de moteurs (turbo) rendent le mélange très riche à pleins gaz (WOT), pour refroidir le moteur avec du carburant et pour éviter la surchauffe du moteur à pleine charge.
La moindre chaleur latente de vaporisation est également la principale raison pour laquelle les moteurs de voitures au GNC et au GPL sont beaucoup plus chauds, détruisent le haut moteur et produisent plus de NOx.
La chaleur latente de vaporisation de l'essence est d'environ 150 Btu / gal pour E85, elle est de 359 BTU / gal pour l'essence.
Pour une quantité donnée d'éthanol refroidit le moteur 2,4 fois plus (au minimum) !
Si vous ajoutez le fait qu'il y a plus de carburant (1,4 fois plus à pleins gaz), vous verrez un effet de refroidissement de 2,4 x 1,4 = 3,36 autant que de l'essence!
Pour une quantité donnée d'éthanol refroidit le moteur 2,4 fois plus (au minimum) !
Si vous ajoutez le fait qu'il y a plus de carburant (1,4 fois plus à pleins gaz), vous verrez un effet de refroidissement de 2,4 x 1,4 = 3,36 autant que de l'essence!
Pas étonnant que l'éthanol améliore l'efficacité énergétique des moteurs, il fonctionne comme un intercooler!
Références
Concernant le GPL vous omettez de préciser qu'il s'agit de GPL gazeux, dont la chaleur latente est partie dans le vapodétendeur.
RépondreSupprimerEn effet le GPL a une chaleur latente de vaporisation similaire l'essence ce qui contredit votre écrit.
Le butane est a 385kj/Kg et le propane 420kj/kg environ quand l'essence est a 420Kj/kg
Quand l'essence est a 400kj/Kg.
Comme on injecte plus de GPL pour les mêmes raisons que l'ethanol on se retrouve avec une meilleur chaleur latente de vaporisation.
Cependant celle-ci est très faible en regard du pouvoir calorifique des carburants.................
420Kj/Kg de chaleur latente pour le SP contre 43MJ/Kg de pouvoir calorifique.............à peine 1%
Pour l'E85, chaleur latente : 850j/Kg, contre 27MJ/Kg on est a 3%, même si à l'E85 on injecte plus de carburant je ne vois pas comment vous tomber sur le chiffre que l'E85 refroidit 2.4fois plus le moteur.....
2.4 fois de "pas grand chose", ça reste pas grand chose au final dans tous les cas.
Ca n'empêche cependant pas d'avoir une température de combustion et à l'échappement bien plus basse, mais combiné par le volume supérieur plus que par les 2% de chaleur latente en plus qui sont négligeable face au pouvoir calorifique.
Flo.
Bonjour Flo,
RépondreSupprimerReprenons ensemble les bases :
Les EGT (températures de gaz d'échappement) et les capteurs de température du haut-moteur (culasse) trouvés sur le Net montrent que par rapport au SP :
Au GPL : la température augmente de 150 à 200°Le
A l'E85 : La température diminue de 50 à 100°
Il faut bien essayer de l'expliquer ces 100° d'écart !
GPL et E85 ont globalement le même indice d'octane. inutile de chercher un argumentaire, même l'ECU spécifique du GPL ne le gère pas.
Un moteur moderne au GPL consomme +15% selon les témoignages, qu'au SP mais avec une souplesse accrue et une moindre puissance.A 25 ou 30% de conso en plus, un moteur modifié GPL délivrera la même puissance.
Un moteur moderne à l'E85 consomme +25% de plus qu'au SP, avec une souplesse accrue et une puissance légèrement supérieure.
Donc il y a un truc.
Ce truc, en plus des raisons non explicitement relatées dans ce vieux post provient de l'augmentation du rendement thermoïonique de l'alcool-moteur par rapport au SP et au GPL.
Par rapport à l'essence de pétrole, en parlant en masse et non pas en volumes (litres) :
L'alcool augmente le rendement du moteur de 10% à 20% par rapport à un calcul théorique basé sur le PCI (Pouvoir Calorifique Supérieur)
Le GPL évacue plus sous forme de chaleur inutile son avantage en PCI et fait baisser le rendement du moteur.
En gros, à puissance égale, en France avec les avantages fiscaux, ça revient au même, sauf que l'E85 préserve le moteur, consomme plus en litres, mais est plus efficace en masse.
J'ai fait quelque posts historiques depuis ce article.
Au plaisir de vous relire
Les températures données pour le GPL sont des températures au GPL gazeux, pas au GPL liquide, forcément qu'en GPL gazeux la température est plus élevée, puisqu'on injecte un carburant chauffé par le vapodétendeur et qui a perdu toute sa chaleur latente de vaporisation avant même d'être injecté. mais il ne faut pas globaliser au GPL de façon large. Pas besoin de chercher autrement à expliquer ces 100°C d'écart.
RépondreSupprimer"selon les témoignagnes (...)", personnellement même en injection liquide je n'ai jamais consommé "seulement" +15% au GPL.
Aucun calculateur d'origine ne sait utiliser les indices d'octane favorable que ce soit E85 ou GPL, puisque les calculateurs GPL se "contentent" de leurrer les injecteurs d'essence, en aucun cas ils ne modifient sur l'avance à l'allumage comme il faudrait le faire.
Hormis une programmation spécifique, comme le faisait SAAB sur ses versions flexfuel, un moteur prévu au SP95 ne tirera aucun avantage de l'indice d'octane du GPL ou E85 puisque sa courbe d'allumage est prévu pour du SP95.
Le capteur de cliquets n'est là que pour surveiller en aucun cas pour "améliorer" l'avance à l'allumage.
Le RON plus favorable de l'E85 pourrait permettre une avance à l'allumage supérieure de 5°, mais celà ne se ressentirai que lorsque le moteur est sollicité dans les fortes charges.
Et uniquement dans ce cas là on peut avoir +4% de performance sur un moteur atmosphérique.
Vous indiquez :
" L'alcool augmente le rendement du moteur de 10% à 20% par rapport à un calcul théorique basé sur le PCI (Pouvoir Calorifique Supérieur)
Le GPL évacue plus sous forme de chaleur inutile son avantage en PCI et fait baisser le rendement du moteur. "
Je ne vois pas comment un carburant augmente de 10 à 20% le rendement du moteur..........
De plus le GPL n'a absolument rien à voir dedans car vous comparez du GPL injecté réchauffé qui a perdu toute chaleur latente ce qui rend la comparaison totalement inappropriée contrairement à une injection liquide de GPL.
Pour revenir a ma remarque initiale oui la température d’échappement baisse à l'E85, mais celle-ci est plus le résultat d'une quantité de carburant injecté en (bien) plus grande quantité que de la chaleur latente (qui comme vu précédemment est absolument négligeable), même s'il y a un gain même léger / SP95
Vous parlez de " l'augmentation du rendement thermoïonique de l'alcool-moteur par rapport au SP " je suis preneur d'explications un d'un lien pour me démontrer l'augmentation du rendement de 10 à 20% grâce à un calcul basé sur le PCI
Pour info :
Chaleur latente
SP95 420Kj/Kg - 315Kj/L
GPL, 400Kj/Kg - 727Kj/L
Ethanol, 850Kj/Kg - 1075Kj/L
PCI :
SP95 42,5MJ/Kg
GPL : 46MJ/Kg
Ethanol : 26,9Kj/Kg
% Chaleur latente / PCI :
SP95 : 0.98%
GPL : 0.86%
E85 : 3,15%
Densité :
SP95 : 0.75 Kg/L (1,33L/Kg)
GPL : 0.55 Kg/L (1,81L/Kg)
Ethanol : 0.79 Kg/L (1,27L/Kg)
PCI par litre :
SP95 : 318,75MJ/L
GPL : 253MJ/L (il faut 1.25 fois plus de L pour la même énergie)
Ethanol : 212,51MJ/L (il faut 1.50 fois plus de L pour la même énergie, soit bien +40% en volume à l'E85 ou )
Chaleur latente par Litre à Iso énergie :
SP95 : 315KJ pour 318MJ soit 0,099% de l'énergie dissipée
GPL : 909KJ pour 318MJ soit 0,28% de l'énergie dissipée, mais 2.88 fois plus que le SP95
Ethanol : 1613KJ pour 318MJ soit 0,51% de l'énergie dissipée mais 5,12fois plus que le SP95.
Je ne vois pas comment cette augmentation du rendement de 10 à 20% serait probable, aucun constructeur n'y sont arrivés même sur des moteurs turbocompressés avec une avance optimisé (cf saab).
Soit +16% sur un moteur turbocompressé avec optimisation et +4% de puissance en plus sur un moteur atmosphérique avec optimisation (optimisation = augmentation de l'avance à l'allumage)
Flo.
BONJOUR J'ai lu vos échanges très chiffrés et mathématique ! je me permet perso avec humilité de vous faire part de mes essais de passage a L E85 avec reprogrammation de l'ecu en gros sur deux voitures différentes essence moteur a injection c'est le jour et la nuit . Placebo ?? donc un exemple une punto 1225 cm cube 85 CV Injection double arbre a came en tete filtres neufs 0 A 100 en 13 sec avec reprog et E85 11,5 sec 0 à 100 départ arrêté mm endroit avec une bmW 1800 I serie 3 10 s en normal et 9,2 avec E85 au gps en essayant d'etre le plus rigoureux possible
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