1953 : J.O de la R.F; Rapport sur alcool moteur, technologies disponibles et avis

Etude des aspects techniques du problème de l'alcool-carburant

Histoire de l'E85 / Superéthanol du XIXe siècle à nos jours

Cet article est la suite de mes recherches sur l'ajout d'alcool dans les carburant en France et sur le développement de l'injection (directe ou indirecte) en remplacement des carburateurs qui, bien que sophistiqués, étaient un frein à l'utilisation de l'alcool moteur, principalement pour des difficultés de démarrage à froid et de consommation excessive à chaud.

1940 : L'injection directe évite de réchauffer l'alcool moteur et augmente le rendement

Désolé pour la mise en page et le manque d'images, mais il s'agit d'un rapport d'une commission économique publiée au Journal Officiel de la République Française, j'ajoute le drapeau tricolore brodé du chiffre « RF » de « République française » de la présidence de l'Assemblée nationale.

Introduction

Au cours de sa séance du 12 novembre 1952, le Conseil économique a décidé de se saisir du problème posé par les excédents d'alcool, afin d'en mesurer les conséquences budgétaires, économiques et sociales et de rechercher toutes mesures susceptibles d'orienter l'ensemble de la production agricole dans un sens plus conforme à l'intérêt général.

Le Conseil a décidé de constituer, pour cette étude, une commission spéciale, laquelle a demandé que certaines parties soient confiées à d'autres commissions, afin d'en hâter l'examen. Cette commission spéciale présentera un rapport d'ensemble sur les problèmes posés par les excédents d'alcool, au cours d'une prochaine session du Conseil.

(.../...)

La direction des carburants n'a pas été entendue par la groupe de travail, cette audition ayant déjà eu lieu devant la commission spéciale. Toutefois, des renseignements complémentaires, demandés par le groupe de travail, lui ont été communiqués .par noie.

D'autre part, votre commission a utilisé les travaux antérieurs du conseil: rapports et avis du 21 décembre 1949 et du 12 juillet 1950 et a pris connaissance du rapport donnant les résultats des recherches entreprises par l'association automobile «américaine du 27 avril 1933.

Le présent rapport se propose donc de vous exposer le résultat de ces travaux et les conclusions adoptées par le conseil économique.

Rapport

C'est principalement avant la dernière guerre qu'ont été effectués, dans les laboratoires de la station nationale de recherches et d'expériences techniques de BELLEVUE, les travaux de base et les recherches de principe sur l'emploi de 1'alcool éthylique à la carburation, afin de permettre au législateur de définir les formules de carburants permettant d'écouler au mieux les excédents dont la reprise était imposée aux importateurs de produits du pétrole, par le décret du 28 février 1923.

Les études sur la stabilité à l'eau et au froid des mélanges binaires, en fonction de leur teneur en alcool, sur la distillation des mélanges essence-alcool, sur la tension de vapeur, ainsi que sur les tiers solvants, ont conduit à l'adoption, en 1935 et 1938, des formules du carburant tourisme, du carburant poids lourds et du supercarburant.

L'alcool a de nouveau été affecté à la carburation, sous forme de mélange binaire, pendant quelques mois, en 1950.

Il est utilisé actuellement dans le supercarburant ternaire.

On peut donc diviser cette étude en trois parties, selon les modes d'utilisation de l'alcool comme carburant:

1. Alcool pur;
2. Mélange binaire;
3. Mélange ternaire.

Nous vous exposerons ensuite les conclusions adoptées par le conseil économique.

CHAPITRE Ier

Alcool pur.

§ 1 er. — CARACTÉRISTIQUES DE L'ALCOOL

L'alcool déshydraté est un carburant oxygéné, qui présente les propriétés physiques suivantes, comparées à celles de l'essence.

* Courbe fixée par décret

** Actuellement 71 et 81 minimum, pour les essences du commerce.

Le mélange ternaire (essence 75%, alcool 15%, benzol 10%) donne un indice d'octane "motor method " de 81.

Les techniciens de l'automobile et des carburants ont constaté que les propriétés physiques de l'alcool entraînaient les conséquences suivantes, lorsqu'on l'utilisait comme carburant.

1. Des difficultés de démarrage, en raison de sa grande chaleur latente de vaporisation;
2. Une augmentation de consommation de carburant, du fait de son pouvoir calorifique plus faible ;
3. La possibilité d'appliquer des taux de compression plus élevés, en raison de sa grande indétonance ;
4. Des difficultés de mélange à l'essence, surtout à l'état hydraté et un manque de stabilité des mélanges d'autant plus marqué que ceux-ci contiennent moins d'alcool.

§ 2. — MODES D'UTILISATION DE L'ALCOOL PUR

Lorsqu'on veut utiliser de l'alcool pur comme carburant, dans les moteurs existants, comme cela a été souvent le cas pendant la dernière guerre, on doit tout d'abord utiliser des dispositifs spéciaux pour le démarrage: soit utiliser pendant cette opération un autre carburant plus volatil, soit réchauffer la tuyauterie d'admission, soit utiliser un starter électrique, etc...

Ensuite, le fonctionnement à l'alcool pur d'un moteur à essence n'offre aucune difficulté particulière. Toutefois, comme le taux de compression prévu pour la marche à l'essence est inférieur à celui pouvant être supporté par l'alcool, il en résulte une consommation supplémentaire d'alcool, puisque celui-ci n'est pas utilisé dans les conditions optima.

Pour utiliser convenablement l'alcool, on a deux moyens à sa disposition :

• Réchauffer le mélange carburé, selon des techniques qui ont été mises au point ;
• Augmenter le taux de compression.

On a alors une consommation d'alcool qui est nettement supérieure à celle d'essence, pour une puissance identique.

Si l'on veut apprécier exactement la valeur technique d'un carburant, il faut évidemment l'utiliser dans un appareil qui a été conçu pour lui.

Les techniciens ont donc étudié des moteurs spéciaux, dits à injection, c'est-à-dire construits en diesel, mais comportant un allumage extérieur, qui permettraient d'utiliser mieux les caractéristiques particulières de l'alcool et de résoudre du même coup les problèmes du démarrage.

Deux conceptions virent le jour, qui furent expérimentées à Bellevue.

• Le dispositif RETEL  comportait une pompe à corps unique, à moyenne pression, alimentant sous les cylindres du moteur, par l'intermédiaire d'un distributeur rotatif relié à des injecteurs ouverts. On pouvait, dans ce dispositif, modifier la proportion de combustible injecté par rapport au volume d'air aspiré et passer ainsi d'un carburant à un autre, de pouvoir calorifique différent, par un simple réglage. Les résultats obtenus, tant au banc que sur la route, ont fait ressortir l'intérêt de l'appareil Retel, qui a fonctionné correctement à l'essence ou à 1' alcool, avec une consommation inférieure à celle généralement obtenue avec un carburateur bien réglé. Un certain nombre de ces appareils a été construit avec l'appui de l'Etat. Le retour à la liberté de l'essence a fait perdre de l'attrait à ce dispositif plus onéreux qu'un carburateur.

Dispositif RETEL : A, distributeur de carburant; B, injecteur; C, commande du distributeur; D, tringlerie de commande; E, pédale de l'accélérateur; F, commande du volet d'air; G, pompe d'alimentation; H, dynamo

• Le dispositif Brandt comportait une injection par pompe à corps multiples à très haute pression, chaque corps de pompe alimentant un seul cylindre, par l'intermédiaire d'un injecteur fermé. L'alcool étant dénué de pouvoir lubrifiant, la pompe et les injecteurs étaient graissés à l'huile sous pression. Pour obtenir toute son efficacité, le dispositif Brandt a été adapté à un moteur quatre cylindres muni d'une culasse à taux de compression très élevé. Les essais officiels de ce moteur sur l'alcool éthylique, au taux de compression de 12, ont donné au banc une puissance supérieure à celle réalisée à l'essence à une compression moitié moindre. Les rendements thermiques obtenus ont été exceptionnels et, s'ils avaient été confirmés sur route, on aurait été en droit d'attendre, sur des véhicules sur-comprimés, des consommations en litres d'alcool inférieures à la consommation courante des véhicules à essence équipés de carburateurs. Les essais sur route n'ont été qu'ébauchés et la réalisation du dispositif Brandt n'a pas vu le jour industriellement, sans doute en raison du fait que les constructeurs français n'ont 'pas désiré s'orienter vers des fabrications trop éloignées des normes internationales, ainsi que du prix élevé de l'injection. D'ailleurs, quel que soit le système, il faut remarquer qu'un groupe d'injection est toujours un organe délicat. 

Il y a lieu de noter que les essais auxquels il est fait référence ci-dessus n'ont pas encore fait l'objet d'une mise au point définitive et que les moteurs susceptibles d'utiliser ainsi, dans des conditions acceptables, l'alcool pur, n'ont été réalisés qu'à un très petit nombre d'exemplaires. S'il est intéressant de poursuivre ces recherches, il convient cependant de noter que les développements qui pourraient être apportés à l'application. de ces techniques dépendent principalement des conditions économiques afférentes à la production de l'alcool.

CHAPITRE II

Mélange binaire essence-alcool.

§ 1 er. — MÉLANGE CLASSIQUE

Dans la situation actuelle, on ne peut donc songer à utiliser les carburants oxygénés que sous forme de mélanges binaires ou ternaires.

De nombreuses études et des essais ont été effectués, surtout après la guerre de 1914-1918, tant par les services officiels que par des organismes privés, pour apprécier les possibilités des mélanges binaires.

Plusieurs rapports ont relaté ces travaux. Le dernier en date est le rapport établi en mai 1949 par une commission mixte, constituée par la Société des ingénieurs de l'automobile et l'Association française des techniciens du pétrole. Cette étude a utilisé les essais effectués à partir de 1933 et poursuivis depuis lors, à l'occasion des mises en distribution d'un carburant alcoolisé.

Cette commission a conclu ses travaux, en indiquant que, notamment sur le plan technique, un carburant ordinaire alcoolisé pouvait être employé en France, à condition :

• Qu'il soit étendu à toute la France, à l'exclusion du carburant non alcoolisé ;
• Qu'on soit assuré qu'il peut être livré indéfiniment;
• Que les proportions d'essence et d'alcool qui le composent restent rigoureusement constantes et choisies entre 8% d'alcool (limite extrême inférieure) et 13% maximum.

Elle a reconnu à un tel carburant les avantages suivants, comparativement à l'essence ordinaire :

1. L'obtention du nombre d'octane 68 (motor method), imposé sans avoir recours au plomb tétraéthyle, le N. 0. de route étant amélioré;
2. La constance des moteurs, au point de vue des qualités indétonantes, par le maintien d'une chambre de combustion propre, exempte de calamine.

Par contre, elle a relevé les inconvénients suivants :

1. Augmentation de la consommation tendant, avec le temps, à s établir en moyenne à des chiffres en volumes inversement proportionnels aux pouvoirs calorifiques supérieurs des carburants considérés (augmentation de 3% environ, pour un carburant alcoolisé à 10%) ;
2. Difficultés de départ accrues et mises en action plus lentes, entraînant un accroissement supplémentaire de la consommation et particulièrement sensibles sur les moteurs de conception ancienne, par temps froid et dans la marche en trafic ;
3. Usure plus rapide des moteurs par le lavage des cylindres et la dilution de l'huile de graissage ;
4. Aptitudes accentuées à la formation de tampons de vapeur dans le carburant ;
5. Séparation du mélange, ipar introduction accidentelle d'eau et aux premiers remplissages des citernes;
6. Attaque des peintures et vernis des carrosseries;
7. Décapage des citernes et réservoirs, amenant des obstructions de canalisations.

Ces conclusions ont été adoptées par tous les membres de la commission, à l'exception d'un seul, qui a formulé des réserves expresses.

La commission de la production industrielle a entendu, au cours de. ses dernières séances, sept personnalités qu'elle a choisies comme susceptibles de lui apporter un avis autorisé sur les divers aspects du problème de l'utilisation de l'alcool comme carburant. Leurs dépositions peuvent être résumées comme suit:

a) Augmentation de la consommation.

Deux des personnalités estiment que la diminution du pouvoir calorifique n'entraîne pas forcément une augmentation de la consommation, en raison principalement de la possibilité d'augmenter l'avance à l'allumage. L'une d'elles va jusqu'à penser qu'il peut y avoir, dans certains cas, diminution.
Les autres pensent, au contraire, que l'augmentation de consommation est indéniable.

b) Difficultés de départ à froid. .

Quatre des personnes entendues estiment que la présence d'alcool augmente notablement les difficultés de départ à froid.

Deux autres estiment, au contraire, que ces difficultés sont négligeables.

c) Usure des moteurs par lavage 'des cylindres et dilution de VhU/ile de graissage.

Trois des experts ont insisté sur l'usure des moteurs résultant de la mauvaise lubrification provoquée, lorsqu'on utilise du carburant binaire, par le lavage des cylindres.

d) Tampons de vapeur.

Une des personnalités conteste, la tendance à la formation de tampons de vapeur. Toutes les autres sont catégoriques sur la réalité et les inconvénients de ce phénomène. L'une d'elles considère cet inconvénient du carburant binaire comme majeur.

e) Séparation du mélange, par introduction accidentelle d'eau.

Un accord unanime est enregistré sur les dangers de séparation d'autant plus importants que le pourcentage d'alcool est plus faible.

Ce phénomène est signalé comme un inconvénient, aussi bien (pour l'automobiliste que pour la distribution,

f) Attaque des peintures et vernis.

Cet inconvénient existe, mais ne semble pas d'importance majeure. Il dépend essentiellement des peintures et vernis utilisés.

g) Action décapante de l'alcool.

La plupart des experts ont constaté que cette action entraîne, dans certains organes du moteur (pompes, carburateur), la formation de dépôts qui constituent des dangers de pannes. L'action décapante de l'alcool peut également provoquer la destruction de certains organes des pompes distributrices (gommage des clapets) ou de certains organes des moteurs (durites, membranes des pompes d'alimentation, inconvénient auquel il peut être facilement remédié par le choix de la qualité. de ces matières).

CONCLUSION

Le Conseil économique, après avoir minutieusement étudié les observations présentées par les diverses personnalités entendues, considère que les inconvénients présentés par le carburant binaire l'emportent nettement sur les avantages qu'il peut apporter.

Il estime, en conséquence, que l'utilisation du carburant binaire ne saurait être envisagée.

§ 2.  — ALCOOL UTILISÉ COMME CARBURANT D'APPOINT

Cette méthode d'utilisation de l'alcool répond ainsi à certaines idées nouvelles, selon lesquelles l'utilisation d'un supercarburant conduit à un véritable gaspillage d'un produit de qualité et que les meilleures performances ne peuvent être obtenues avec un seul carburant. De plus, cette méthode permet d'éviter les inconvénients résultant de l'emploi constant d 'un mélange binaire.

Des techniciens ont ainsi mis au point un carburateur spécial fonctionnant à dépression et qui n'injecte le second carburant d'appoint que si le conducteur appuie sur la pédale d'accélération. Ce carburateur peut être alimenté au départ d'un réservoir d'appoint, sans risque d'encombrement. Ce second carburant joue ainsi le rôle d'un supercarburant, mais à action intermittente. Pour les raisons précédentes, en effet, la quantité de supercarburant requis aux 100 km correspondrait, dans le cas de l'alcool, à 6 ou 7 p. 100 de la consommation d'essence. Un réservoir d'appoint de cinq litres suffit, qui se loge sous le capot.

Le supercarburant désiré peut être un mélange d'eau et de méthanol, comme en Allemagne, un supercarburant pétrolier, comme en Amérique, ou de l'alcool hydraté. Pour une essence à 71 d'octane, le mélange eau-méthanol permet temporairement de passer à 82. Or, la voiture peut ainsi obtenir toutes les performances que procurerait un supercarburant, tout en utilisant une essence ordinaire.

11 convient d'observer que, si cette méthode peut être intéressante du point de vue technique, elle ne serait susceptible d'écouler qu'une certaine quantité d'alcool,

CHAPITRE III

Mélange ternaire: essence, alcool, benzol.

Les carburants ternaires : essence, alcool, benzol, utilisés en France dès la guerre, présentent, du fait de l'introduction de benzol, des avantages d'emploi, par rapport au binaire.

Le benzol, bien que figurant en mauvaise place sur la liste des corps dénommés tiers-unisseurs, qui font accepter par l'essence un alcool contenant certaines quantités d' eau, sans entraîner une séparation, est le seul carburant pratiquement employé comme stabilisant du mélange essence-alcool. Il est préféré, en raison de son pouvoir calorifique au litre plus élevé, qui compense partiellement l'insuffisance de l'alcool à cet égard. Les mélanges contiennent 12 à 15% d'alcool et 8 à 15% de benzol incorporés à l'essence.

Le mélange ternaire constitue un supercarburant, dont l'indice d'octane (motor-method) est de 81. Il est comparable, à ce titre, au supercarburant pétrolier pur, qui titre actuellement le même indice.

Leurs caractéristiques physiques sont assez sensiblement les mêmes, avec toutefois une légère différence, en ce qui concerne la densité (0,744 pour le ternaire, 0,731 pour le supercarburant pétrolier pur), différence pratiquement sans influence.

Du point de vue de leur comportement dans les moteurs, le supercarburant ternaire et le supercarburant pétrolier donnent, dans l'ensemble, à l'utilisateur des avantages comparables.

Toutefois, la plupart des personnalités entendues par la commission de la production industrielle ont signalé que certains des inconvénients inhérents à la présence de l'alcool et mentionnés pour le mélange binaire subsistent dans le ternaire, mais à un degré nettement atténué.

a) Pouvoir calorifique.

Deux des personnes entendues ont signalé que le pouvoir calorifique du supercarburant ternaire restant, malgré la présence de benzol, un peu moindre que celui de l'essence et du supercarburant pétrolier, il était nécessaire, pour obtenir tous les avantages du supercarburant ternaire, de modifier le réglage du carburateur, ce qui implique la nécessité de ne plus utiliser d'autre carburant et rend moins facile le ravitaillement de la voiture.

Une autre a indiqué la légère augmentation de consommation qui résulte du nouveau réglage du carburateur.

b) Chaleur latente de vaporisation.

La présence d'alcool abaisse légèrement, comme l'a montré un des experts, la température de combustion. C'est la raison pour laquelle certains automobilistes, en particulier les propriétaires de voitures à performances élevées, utilisent volontiers le supercarburant ternaire.

Certains experts ont mis en évidence la plus forte chaleur latente de vaporisation du supercarburant ternaire, qui peut entraîner des difficultés de départ .à froid, ainsi qu'une durée plus longue de mise en action du moteur et de la marche sur starter, entraînant une augmentation de consommation et une dilution de l'huile de graissage, d'où résulte, à la longue, une usure et des inconvénients mécaniques.

c) Formation de tampons de vapeur.

Plusieurs des personnalités ont indiqué que la formation des barrages de vapeur reste à craindre, dans certains cas.

CONCLUSION DU CHAPITRE III

Les précisions apportées par les personnalités entendues permettent au Conseil économique de conclure que, du point de vue technique:

Le mélange ternaire constitue un supercarburant, comparable aux supercarburants pétroliers actuels, les inconvénients inhérents à la présence de l'alcool y étant très atténués;

Le développement de l'utilisation du supercarburant ternaire doit résulter du libre choix des consommateurs, auxquels les distributeurs de carburants devraient explicitement indiquer les constituants des supercarburants qui leur sont offerts.

CONCLUSIONS DU CONSEIL ECONOMIQUE

Tout d'abord, il convient de bien souligner que la solution la meilleure consisterait, sur le plan technique et sous réserve de l'aspect économique du problème, à utiliser l'alcool pur dans des moteurs spécialement construite à cet effet.

Dans le cadre d'une politique rationnelle des carburants nationaux, telle que le Conseil économique l'a définie au mois de février dernier, ces moteurs pourraient être employés dans les régions productrices, en particulier pour les tracteurs.

Il en résulterait certains avantages: d'une part, l'agriculture serait assurée de la permanence de ses approvisionnements en carburant et pourrait ainsi, en toute circonstance, répondre à sa mission, qui est de nourrir le pays; d'autre part, une large expérience du moteur à alcool permettrait certainement des fabrications à un prix concurrentiel avec les autres techniques.

Cependant, il est à craindre que de tels tracteurs avec moteur spécial à alcool ne puissent être produits à des prix acceptables.

Le Conseil n'a pas considéré comme souhaitable la mise en distribution des mélanges binaires, qui présentent plus d'inconvénients que d'avantages.

Par contre, il lui a semblé utile de souligner l'intérêt de la méthode d'utilisation de l'alcool comme carburant d'appoint, avec carburateur spécial, qui permet de conserver les avantages du supercarburant, en évitant les inconvénients de l'emploi constant du carburant binaire.

Il a estimé, en outre, que ces inconvénients sont également très atténués en ce qui concerne l'emploi constant des mélanges ternaires (essence, alcool, benzol) et que ceux-ci constituent des supercarburants comparables aux surpercarburants pétroliers actuels, toujours sous réserve de considérations économiques.

Enfin, le consommateur devant pouvoir choisir librement le supercarburant qu'il croit convenir le mieux à sa voiture, le Conseil a estimé que les distributeurs de supercarburants devraient indiquer sur leurs pompes les composants des produits qu'ils offrent à la clientèle.

Au cours de sa séance plénière du 23 juin 1953, le Conseil a tout d'abord été saisi d'une motion préalable, présentée par le groupe des travailleurs C. G. T., ainsi rédigée:

« Le Conseil économique, saisi du rapport concernant l'étude des aspects techniques du problème de l'alcool-carburant, estime qu'il y a lieu de surseoir à' l'examen de ce rapport et de l'insérer dans le rapport d'ensemble que doit présenter la commission spécialement chargée d'étudier les problèmes posés par les excédents d'alcool. »

Cette motion a été rejetée à main levée.

M. Uchard a présenté, au nom du groupe de l'agriculture, un amendement tendant à supprimer l'alinéa du premier considérant, indiquant que le faible pouvoir calorifique de l'alcool entraînait une augmentation de consommation. Le groupe de l agriculture a retiré son amendement, sur la proposition du rapporteur de préciser cette propriété de l'alcool de la façon suivante :

« b) Un faible pouvoir calorifique et une augmentation dë consommation dans l'état actuel des moteurs. »

M. Biclievon a présenté un amendement, au nom du groupe des travailleurs C. G. C., tendant à remplacer le second considérant qui était ainsi rédigé:

« Considérant que l'alcool à l'état pur peut constituer un bon carburant, à la condition d'être -utilisé dans des moteurs spéciaux conçus pour tirer parti de ses propriétés ni

Par le texte suivant:

« Considérant que de par ses propriétés l'alcool, à l'état pur, pourrait constituer un bon carburant, à la condition d'être utilisé dans des moteurs spécialement conçus, mais que les études de ces moteurs à haute compression comme celles tendant à utiliser l'alcool hydraté comme supercarburant d'appoint dans les moteurs ordinaires ne se sont pas traduites au stade industriel. »

Cet amendement a été adopté à main levée.

Un amendement présenté par M. Uchard, au nom du groupe di l'agriculture, tendait à remplacer le quatrième considérant, ainsi rédigé :

« Considérant que les inconvénients dus à la présence de l'alcool sont très atténués dans le mélange ternaire (essence, benzol, alcool), qui constitue un supercarburant convenable »;

Par le texte suivant :

« Considérant que, dans l'état actuel des recherches, le meil. leur emploi de l'alcool se trouve dans le mélange ternaire (essence, benzol, alcool), qui constitue un supercarburant particulièrement apprécié des utilisateurs. »

Cet amendement a été adopté à main levée, après remplace. ment de la fin de la phrase par les mots « qui constitue un supercarburant, comparable au supercarburant pétrolier ».

Un autre amendement, présenté par M. Bicheron, au nom du groupe des travailleurs C. G. C., avait pour objet d'inclure dans le dispositif, après le premier paragraphe, l'idée qui était contenue dans le second considérant. L'adoption de cet amendement à main levée a entraîné l'adjonction de la phrase suivante :

« Les études pour l'emploi de l'alcool à l'état pur auraient intérêt à être poursuivies. »

Un amendement, présenté par M. Uchard, au nom du groupe de l'agriculture, tendait à remplacer le deuxième paragraphe du dispositif

« 2° Dans l'état actuel de la technique, les mélanges binaires (essence, alcool) ne doivent pas être mis en distribution »;

Par le texte suivant:

« 2° Dans l'état actuel de la documentation technique, il semble que les mélanges binaires (essence, alcool) ne doivent pas être mis en distribution. Cependant, étant donné les contradictions des opinions émises par les techniciens et l'ancienneté des expériences de 1933, il paraît souhaitable d'entreprendre de nouvelles recherches sons contrôle officiel, pour aboutir à des conclusions valables. »

Cet amendement a été modifié par le Conseil et adopté à main levée dans la forme suivante :

« Dans l'état actuel de la technique, les mélanges binaires (essence, alcool) ne devraient pas être mis en distribution. Toutefois, il pourrait être intéressant de poursuivre des recherches sous contrôle officiel. »

Le groupe des travailleurs C. G. T. a déclaré qu'il s'était abstenu de participer au débat et qu'il ne prenait pas part au vote, parce qu'il estimait qu'une étude exclusivement technique comme celle-ci n'était pas de la compétence du Conseil économique.

L'ensemble du projet d'avis a été adopté au scrutin public par 123 voix et 6 abstentions.

Avis formulé par le Conseil économique dans sa séance du 23 juin 1952.

Le Conseil économique,

Vu sa résolution en date du 12 novembre 1952, par laquelle il s'est saisi du problème posé par les excédents d'alcool;

Après avoir entendu le rapport présenté, au nom de sa commission de la production industrielle, par M. Roger Millot, sur les aspects techniques du problème de l'alcool carburant ;

Considérant que les propriétés physiques de l'alcool donnent à ce carburant les caractéristiques suivantes:

1. Une grande chaleur latente de vaporisation, qui entraîne des difficultés de démarrage;
2. Un faible pouvoir calorifique et une augmentation de Consommation, dans l'état actuel des moteurs ;
3. Un haut indice d'octane, qui autorise des taux de compression élevés dans les moteurs;
4. Des difficultés de mélanges à l'essence, à l'état hydraté et un manque de stabilité des mélanges, particulièrement lorsque ceux-ci contiennent peu d'alcool.

Considérant que, de par ses propriétés, l'alcool à l'état pur pourrait constituer un bon carburant, à la condition d'être utilisé dans des moteurs spécialement conçus, mais que les études de ces moteurs à haute compression, comme, celles tendant à utiliser l'alcool hydraté comme supercarburant d'appoint dans les moteurs ordinaires, ne sont pas traduites au stade industriel ;

Considérant que son utilisation en mélange binaire avec l'essence présente plus d'inconvénients que d'avantages;

Considérant que, dans l'état actuel des recherches, le meilleur emploi de l'alcool se trouve dans le mélange ternaire (essence, benzol, alcool), qui constitue un supercarburant comparable au supercarburant pétrolier,

Emet l'avis :

Que, du point de vue uniquement technique et indépendamment de toute considération économique :

• L'alcool à l'état pur peut être utilisé dans des moteurs qui devraient être spécialement étudiés et construits à cet effet et qui pourraient être de préférence employés dans les régions de production d'alcool. j Les études pour l'emploi de. l'alcool à l'état pur auraient j intérêt à être poursuivies ;
• Dans l'état actuel de la technique, les mélanges binaires (essence, alcool) ne devraient pas être mis en distribution. Toutefois, il pourrait être intéressant de poursuivre des recherches sous contrôle officiel ;
• Sous réserve des données économiques, les mélanges ternaires (essence, benzol, alcool) peuvent être proposés au consommateur, ce dernier gardant la liberté de choisir le supercarburant qu'il estime convenir le mieux à sa voiture; obligation devant être faite dans ce but au distributeur de supercarburants d'indiquer les composants de ceux-ci.

(.../...)

Référence J.O. du 24 juin 1953

1940 : L'injection directe évite de réchauffer l'alcool moteur et augmente le rendement

L'EMPLOI DE L'ALCOOL COMME CARBURANT POUR LES AUTOMOBILES

Histoire de l'E85 / Superéthanol du XIXe siècle à nos jours

L'alcool éthylique constitue le carburant de remplacement le plus facile à employer actuellement. Les stocks existants en 1940 ont été réservés à des services publics, et le nombre des voitures autorisées à fonctionner à l'alcool est assez restreint.

Toutefois, on fonde de grands espoirs sur l'emploi de ce carburant que l'on pourrait produire en France en grandes quantités, soit par hydrolyse du bois, soit par distillation de produits agricoles divers, faciles à produire en grandes quantités : pommes de terre, topinambours, betteraves, céréales, etc.

L'emploi de l'alcool dans les moteurs conçus pour la marche à l'essence, comme ceux des automobiles ordinaires, présente toutefois certaines difficultés. A rendement égal, la consommation d'alcool devrait être, par rapport à celle d'essence, dans le rapport inverse des pouvoirs calorifiques, 5300 cal pour l'alcool à 95° et 7600 cal pour l'essence, soit 1,4, ou 14 litres d'alcool pour 10 litres d'essence.

Des essais récents ont montré que, pratiquement, le rapport des consommations variait, pour un certain nombre de voitures, entre 1,6 et 2,5; cette mauvaise utilisation provient de ce que les moteurs essayés n'avaient pas reçu les transformations nécessaires pour la marche à l'alcool.

Nous allons indiquer ces transformations et quelques-uns des dispositifs à adopter à cet effet; nous décrirons ensuite un système particulier d'utilisation de l'alcool dans les moteurs d'automobiles : le dispositif Retel, qui présente des avantages importants.

Transformations nécessaires.

Le fonctionnement à l'alcool est caractérisé essentiellement par sa faible volatilité et par sa chaleur de vaporisation élevée. L'alcool à 95° a une chaleur de vaporisation de 309 cal/kg et l'essence de 80 cal/kg seulement.

Pour employer correctement l'alcool dans un moteur conçu pour l'essence, il faut donc :

1. Prévoir un réchauffage initial pour la mise en route par temps froid, ou bien démarrer avec un liquide plus volatil que l'alcool ;
2. Pendant la marche, fournir au système de carburation, c'est-à-dire à l'ensemble de la tuyauterie et du carburateur, un apport de chaleur six fois plus grand que celui qui est nécessaire pour le fonctionnement à l'essence.

Les principales transformations à effectuer sont donc les suivantes :

1. installer un dispositif de mise en route à froid;
2. établir une tuyauterie d'aspiration autour de laquelle circule la majeure partie des gaz d'échappement, en la réchauffant, et prévoir une prise d'air chaud sur le carburateur.

Carburateurs et dispositifs spéciaux.

Quand le moteur au repos est à une température inférieure à 25°, la mise en route ne peut se faire sur l'alcool sans un artifice, lequel consiste à emprunter de l'énergie à la batterie d'accumulateurs. Il suffit, pour un moteur de 2 litres de cylindrée, de la quantité d'énergie fournie par 120 W pendant 2 minutes, soit 4 Wh.

Fig. 1. Installation pour le fonctionnement à l'alcool d'un moteur d'automobile avec carburateur Zénith.

A, ampèremètre; — B, batterie d'accumulateurs; — C, bride réchauffée par les gaz d'échappement;  —  D, tirette du starter;— E, réservoir de départ; — F, Iloite de réchauffage; — G, bride intermédiaire; — H, arrivée d'alcool; — M, masse.

Dans le dispositif Zénith, qui comporte un starter de mise en marche muni d'une cuve à niveau constant (fig. 1), une tuyauterie de 8 mm de diamètre conduit l'émulsion dans une fausse bride interposée entre le carburateur et la tuyauterie; cette bride à double paroi est réchauffée par une dérivation de l'échappement. Le chauffage électrique, pour le démarrage, est réalisé par une résistance roulée en hélice et placée dans la tubulure même d'amenée du mélange d'air et d'alcool.

Dès que le moteur a démarré, on peut supprimer le chauffage électrique. Le moteur continue alors de fonctionner sans réchauffage, bien que la quantité de chaleur apportée à la bride chauffante par le courant soit tout à fait insuffisante pour assurer la vaporisation jusqu'à ce que les gaz d'échappement aient chauffé la bride à double paroi.

En réalité, la chaleur nécessaire pour produire la vaporisation de l'alcool provient alors de la compression du mélange gazeux dans le cylindre; cette chaleur suffit pour permettre le fonctionnement du moteur pendant la période critique des premiers tours, jusqu'à ce que les gaz d'échappement aient réchauffé suffisamment la bride.

Fig. 2. — Coupe d'un carburateur Solex pour le fonctionnement à l'alcool.

a, pipe de raccord d'arrivée d'essence: - b, gicleur à starter: - c, boisseau; - d, orifice d'entrée d'air; - e, pointeau: - f, orifice de glace du starter; - g, papillon des gaz: - h, gicleur d'air du starter; - i, gicleur principal ; - j, pointeau appauvrisseur ; - k, manette du pointeau.

Une autre solution consiste à utiliser un liquide plus volatil : essence, mélange d'alcool et d'acétone, etc.

Le carburateur Solex (fig. 2), permet le démarrage à l'essence et la marche normale à l'alcool; il comporte un gicleur supérieur à essence et un gicleur inférieur au gaz.

En marche normale, l'insuffisance du réchauffage a de graves inconvénients, notamment une consommation excessive d'alcool, car ce carburant arrivant alors à l'état liquide dans les cylindres y brûle incomplètement.

De plus, il y a une usure très rapide des cylindres et des segments qui provient, d'une part, d'un défaut de graissage, l'huile étant lavée par l'alcool liquide, et, d'autre part, de la corrosion provenant des produits de combustion incomplète de l'alcool, tels que l'acide acétique. Il faut donc graisser les hauts de cylindres par un dispositif de superhuilage convenable.

Comparaison du fonctionnement à l'essence et à l'alcool.

Un moteur étant bien adapté à l'alimentation à l'alcool, la consommation mesurée en calories au cheval-heure, ou aux 100 km, est sensiblement la même, que l'on emploie l'alcool ou l'essence ; cette consommation peut même être légèrement inférieure dans le cas de l'alcool, grâce à son pouvoir indétonant.

La Technique automobile d'août a donné les résultats d'essais effectués sur un moteur Peugeot type 402 B, transformé pour la marche à l'alcool; les dispositions suivantes y ont été introduites :

1. dispositif de mise en route à froid ;
2. réchauffage de la tuyauterie d'aspiration ;
3. prise d'air chaud sur l'échappement ;
4. remplacement de la culasse de série à compression 7, par une culasse spéciale, à rapport volumétrique égal à 9.

Fig. 3. Consommations d'alcool et d'essence dans le moteur d'une même voiture.

La figure 3 montre les courbes de consommation obtenues avec de l'alcool à 96° et à 99,6° et, à titre de comparaison, une courbe obtenue sur une autre voiture avec de l'essence.

Avec de l'alcool à 96° la consommation à 90 km/h est de 14,20 litres aux 100 km, contre 12,10 litres pour l'essence, et avec de l'alcool à 99,6°, de 13,30 litres.

En outre, la consommation, évaluée en calories a été très avantageuse dans, le cas de l'alcool. Entre 30 et 110 km/h, la voiture à essence consomme de 72000 à 120000 cal aux 100 km, tandis que la voiture à alcool (à 96°) consomme de 52000 à 96500 cal seulement. Avec de l'alcool absolu, la consommation en calories est encore plus réduite.

L'alcool éthylique peut donc devenir un excellent carburant, à condition que des dispositions, relativement simples d'ailleurs, soient adoptées pour obtenir sa combustion complète.

Le dispositif Retel.

Le dispositif Retel, décrit par M. Charles Faroux dans la Vie automobile du 25 juillet, a été l'objet d'une communication de l'inventeur à l'Académie des Sciences, cf annexe; il comporte l'injection directe du combustible dans le cylindre en fin de compression, avec allumage commandé; une autre communication plus détaillée sur ce dispositif a été présentée à la séance du 26 novembre de l'Académie d'Agriculture, par M. Javillier, qui a exposé les avantages du système, et indiqué que l'alcool doit devenir le carburant agricole par excellence et fournir aux exploitations rurales l'énergie nécessaire.

A la suite de cette communication, M.G. Coupan a rappelé que l'emploi de l'alcool dans les moteurs avait déjà été mis à l'étude par le Ministère de l'Agriculture dès 1901. A cette époque déjà les meilleurs résultats avaient été obtenus avec des dispositifs d'injection mécanique, comportant les réglages voulus concernant le point d'injection, le dosage du combustible, etc. Ces systèmes ont cependant disparu devant les carburateurs, parce que l'alcool et l'essence ne lubrifient pas les organes des pompes d'injection et même les dégraissent, provoquant ainsi leur usure rapide.

Le système Retel a été conçu pour donner au moteur d'automobile les avantages que confère déjà l'injection au moteur d'aviation. On sait en effet que, dans un moteur à plusieurs cylindres, la richesse du mélange d'air et de combustible formé par le carburateur varie dans d'assez fortes proportions, non seulement d'un cylindre à un cylindre voisin, mais aussi pour le même cylindre, d'une cylindrée à la suivante; d'où la nécessité, si l'on ne veut pas courir le risque d'avoir des cylindres alimentés systématiquement de mélanges pauvres brûlant mal, de maintenir le mélange carburé à un taux de richesse trop élevé, entraînant une consommation de combustible exagérée.

Le dispositif Retel, en permettant l'injection directe dans chaque cylindre de quantités égales de combustible, assure donc aux différents cylindres une alimentation identique. Il donne ainsi la possibilité de réduire la richesse moyenne des mélanges utilisés et permet, par suite, de diminuer notablement la consommation de carburant. Cet avantage important vaut quel que soit le combustible utilisé : essence, cétones, alcools, etc.

Dans le cas de l'alcool, l'emploi de l'injection supprime la nécessité du réchauffage préalable pendant la marche. Il élimine aussi l'obligation du réchauffage initial lors du démarrage à froid, car le combustible étant finement pulvérisé dans la chambre de combustion, se vaporise et s'enflamme dès les premières compressions.

Fig. 4 et 5. Alimentation d'un moteur par l'alcool, suivant le dispositif Retel, par injection directe du carburant et allumage commandé.

A, distributeur de carburant; — B, injecteur; — C, cammande du distributeur; — D, tringlerie de commande; — E, pédale de l'accélérateur; — F, commande du volet d'air; — G, pompe d'alimentation; --- H, dynamo.

Le dispositif Retel (fig. 4 et 5) comporte un distributeur A placé sur la culasse et entraîné à demi-vitesse du moteur par la transmission commandant le Delco ou une transmission analogue. Ce distributeur envoie à chacun des injecteurs B une quantité exactement dosée de carburant. Un levier C, relié par la tringlerie D à la pédale d'accélérateur E, permet de faire varier la quantité de combustible injectée. La tringlerie D actionne en même temps le volet d'admission d'air F, qui peut être simplement le papillon du carburateur si la voiture en comporte.

Le combustible, en l'espèce l'alcool, est envoyé au distributeur A par une pompe G, entraînée par le moteur, à une pression qui dépend de sa vitesse. L'ensemble est établi de façon que la quantité de combustible injectée reste exactement proportionnelle au poids d'air admis, quelles que soient la vitesse et la charge du moteur. Pour passer d'un combustible à l'autre, il suffit de modifier la position de la rotule de commande du levier C sur le curseur gradué porté par ce levier.

La transformation d'une voiture pour utiliser ce système est facile ; le montage du dispositif peut être fait de la même façon que celui de l'appareil d'allumage Delco, symétriquement par rapport à cet appareil.

La pompe d'injection peut être fixée sur la dynamo et entraînée par courroie.

La culasse du moteur doit comporter les bossages nécessaires au passage des injecteurs, ce qui nécessite, pour certains moteurs, le remplacement de la culasse, tandis que sur d'autres moteurs les injecteurs peuvent être placés directement.

Des essais prolongés ont montré que l'injection directe à allumage commandé permet d'obtenir des résultats remarquables : la marche est régulière, le moteur n e fatigue pas et le départ à froid est instantané.

Le dispositif utilisé avec l'essence a produit une augmentation de puissance de 10% et une économie d'énergie calorifique de 12%. Avec de l'alcool à brûler à 90°, l'augmentation de puissance a été de 6%. Avec de l'alcool éthylique à 95°, d'un pouvoir calorifique de 6600 cal/kg, l'augmentation de puissance a été de 24 %, la diminution d'énergie calorifique de 13,8%

En utilisation sur une voiture, le dosage exact du carburant et de l'air à tous les régimes se traduit, outre une économie très importante de combustible, par une qualité des reprises et une souplesse de marche remarquables.

Annexe : L'emploi de l'alcool éthylique dans les moteurs à injection directe avec allumage commandé (Note de M. René RETEL)

Au cours d'essais sur moteurs destinés à déterminer les possibilités d'emploi des différents carburants de remplacement, j'ai été amené à utiliser l'alcool éthylique hydraté. Cet alcool, d'une densité de 0,816, titrait 75°. Il était injecté directement dans le cylindre du moteur d'essai à l'aide d'un dispositif spécialement construit.

Le moteur utilisé était un monocylindre à 4 temps, d'une cylindrée de 2,645 litres, dont le rapport volumétrique pouvait être modifié à volonté entre 6 et 8. Au cours des essais, on mesurait au maximètre les pressions maxima de combustion, et l'on notait les pressions marquées par l'appareil lorsque les combustions prenaient une allure détonante.

Les essais de base effectués au carburateur avec de l'essence, densité 0,750, pouvoir calorifique 10700 calories au kilogramme, ont permis d'obtenir, à la vitesse de 2 000 t/mn et pour un rapport volumétrique de 6, une puissance de 46,6 ch. Pour ce régime, la pression de combustion était de 38,5 kg/cm2. Les pressions de détonation enregistrées dépassaient 80 kg/cm2 et caractérisaient un moteur à limite de fonctionnement normal.

Alimenté à l'alcool injecté, le même moteur, sans aucune modification, a donné pour la même vitesse de fonctionnement et un rapport volumétrique de 8, une puissance de 60,3 ch. La pression moyenne de combustion était de 43 kg/cm2 ; il n'y avait pas de détonation.

La pression moyenne, qui était de 7,93 kg/cm2 dans le premier cas, a atteint 10,30 kg/cm2 dans le second, soit une augmentation de 29,9%. Cette augmentation est due à l'emploi simultané de l'alcool éthylique et de l'injection directe.

Les mesures faites en faisant varier les rapports volumétriques et en utilisant des combustibles différents montrent que cette augmentation provient principalement :

1. De l'augmentation de remplissage du moteur par suite d'un refroidissement plus énergique de l'air admis. La masse de combustible utilisée est, en effet, plus importante dans le cas de l'alcool que dans celui de l'essence. De plus, la chaleur latente de vaporisation est plus élevée. Pour ces deux raisons, le poids d'air de la cylindrée augmente d'environ 5%.
2. De l'énergie calorifique comparativement plus élevée que fournit l'alcool pour un même poids d'air utilisé. Dans le cas de l'alcool éthylique pur, ce supplément d'énergie est de. 6,6%. Ce chiffre a été obtenu en prenant 100° comme température inférieure d'évolution des gaz du cycle et 6720 cal/kg comme pouvoir calorifique de l'alcool à cette température.
3. De la régularité d'alimentation plus grande donnée par l'injection. Il en résulte une meilleure utilisation de l'air de chaque cylindrée, d'où une augmentation de puissance de l'ordre de 5%
4. De l'accroissement de rendement thermodynamique résultant de l'augmentation du rapport volumétrique de 6 à 8, soit un gain de. 11,5%

La puissance se trouve donc finalement augmentée dans le rapport de 1 à (1,05 X 1,066 X 1,05 X 1,115) = 1,31, soit un gain de 31%.

Il est important de remarquer que, malgré l'augmentation très grande de la pression moyenne, les pressions maxima n'augmentent que de 11%, passant de 38,5 à 43 kg/cm2. Ce fait est lié à la rapidité de la propagation de la flamme dans le cylindre.

Il montre que le procédé de l'injection directe avec allumage commandé, tout en permettant des rapports volumétriques élevés, conserve des combustions progressives évitant les montées en pression dangereuses auxquelles conduit l'auto-inflammation du combustible dans les moteurs du cycle Diesel.

Les essais précédents, effectués de décembre 1940 à février 1941, ont été repris sur un moteur à 4 cylindres de 85 mm d'alésage, 105 mm de course, alimenté suivant le même principe ; ils ont donné des résultats du même ordre.

Le dispositif d'injection ayant été établi de manière à maintenir la proportionnalité de la quantité de combustible injectée au poids de l'air admis aux différents régimes de marche, le moteur a pu servir à l'équipement d'une voiture automobile.

Les résultats des essais effectués avec cette voiture confirment entièrement les résultats trouvés au banc.

L'augmentation de puissance résultant de l'emploi de l'alcool injecté atteint pratiquement 20% de la puissance obtenue avec le carburateur et l'essence. L'essence injectée procure une augmentation de 10% L'économie d'énergie réalisée est de l'ordre de 15% dans les deux cas.

Ces résultats sont de nature :

1. A orienter l'industrie automobile dans la voie de la construction de moteurs à injection directe avec allumage commandé ;
2. A développer l'utilisation de l'alcool dans les moteurs, l'alcool étant un carburant de haute qualité.

(.../...) suite de l'histoire sur 1953 : J.O de la R.F; Rapport sur alcool moteur, technologies disponibles et avis

Référence de l'article :
L'emploi de l'alcool éthylique dans les moteurs à injection directe avec allumage commandé
1940 : L'injection directe évite de réchauffer l'alcool moteur et augmente le rendement
1953 : J.O de la R.F; Rapport sur alcool moteur, technologies disponibles et avis

Le fonctionnement de l'alcool dans les moteurs Diesel

Caractéristiques comparées gazole/éthanol

Dans les moteurs diesel, la combustion est spontanée, la compression adiabatique de l'air introduit dans le cylindre provoquant une température largement supérieure à celle d'inflammation spontanée du gazole (280° C).

La température d'inflammation spontanée de l'éthanol est plus élevée que celle du gazole (460° C) mais encore inférieure à celle de l'air, donc n'induit pas de difficulté particulière à sa combustion.

Par contre la volatilité de l'éthanol est nettement plus forte que celle du gazole : L'éthanol distille complètement à 78° C (corps pur) alors que le gazole distille 50% de sa masse avant 270° C et le reste avant 380° C.

La volatilité de l'éthanol rend donc difficile son introduction et sa répartition sous forme de fines gouttelettes dans les chambres de combustion, par suite de la forte compression de 1'air qui volatilise prématurément ces gouttelettes.

Indice de cétane

Les gazoles sont caractérisés, tout comme l'essence avec l''indice d'octane, par un indice spécifique permettant d'apprécier leurs qualités de combustion, l'indice de cétane..

Plus l'indice de cétane est élevé, plus la combustion s'effectue progressivement et la marche du moteur est plus régulière et sans cognements. L'indice de cétane du gazole, en France, est supérieur à 50%. Or l'indice de cétane de l'éthanol n'est que de 5% ce qui interdit l'usage exclusif de cet alcool dans un diesel conventionnel.

Dans les mélanges gazole/éthanol, cet indice évolue de même inverse au pourcentage d'alcool. On atteint très rapidement des indices de cétane trop faibles pour alimenter correctement le moteur : 

A 15% d'éthanol, l'indice tombe au-dessous de 40, rendant le fonctionnement impossible.

Miscibilité

L’éthanol se mélange assez bien avec le gazole, ce qui rend possible son incorporation jusqu'à cette valeur limite de 15%.

Viscosité

L'inconvénient majeur de l'éthanol est sa viscosité.

La viscosité de l'éthanol. est très faible, 6 fois moins élevée que celle du gazole, provoquant des grippages des pistons, de la pompe d'injection et des aiguilles d’injecteurs.

On connaît les propriétés dissolvantes de l'éthanol pour les huiles et les graisses. Par conséquent une lubrification spéciale doit être installée, notamment au niveau des organes d'injection.

A la lueur de ces caractéristiques, assez défavorables, examinons les différentes solutions proposées actuellement par les motoristes.

Diesels conventionnels 

L'utilisation de l'éthanol est possible, jusqu'à des taux d'incorporation de 15% moyennant les aménagements précédemment cités pour la lubrification. En outre, l'indice de cétane du mélange a peine supérieur à 40, ne facilitant pas la combustion, il est nécessaire de faire appel à des additifs, type pro-cétanes.

Le pouvoir calorifique de l'éthanol étant inférieur à celui du gasoil (7000 kcal/kg contre 10400) le rendement du moteur s'en trouve affecté.

Diesels assistés 

Pour faciliter la combustion, le mélange présentant un indice de cétane inférieur, on assiste cette dernière au moyen d'un point chaud (bougie chauffante).

Il s'agit donc d'une modification importante du moteur par la mise en place d'un système spécial de réchauffement permanent de la chambre de combustion d'où un renforcement de la batterie et de l'alternateur, en plus, bien entendu de la lubrification spéciale évoquée plus haut.

Diesels modifiés

Deux solutions sont proposées :

Le MOTEURGARO

Inventé en France par Georges Agache et Roger Oswald, d'où son nom, patronné par l'ANVAR et dont les essais ont été menés au « Moteur Moderne » et au CEMAGREF sur différents moteurs.

Ce moteur est en fait un diesel transformé en moteur à allumage commandé avec une injection comparable à celle d'un moteur essence moderne :

• réduction modérée de 20 à 14 du taux de compression
• installation d'un système complet d'allumage : bobine distributeur bougies
• modification de la forme des chambres de combustion pour obtenir la turbulence nécessaire
• lubrification spéciale de la pompe d'injection.

Moyennant ces modifications, ce moteur peut fonctionner soit avec de l'éthanol pur, soit en mélange avec le gazole, même avec une certaine tolérance d'eau.

Comparativement avec un moteur diesel, où la richesse est rarement supérieure à 0,6 (excès d'air), le Moteurgaro travaille à richesse 1.
Le potentiel calorifique de l'éthanol est utilisé à son maximum, ce qui confère à ce moteur des performances supérieures à cylindrée égale, à un diesel conventionnel. Le gain de puissance est similaire à celui obtenu par la présence d'un turbo.

Le rendement thermique est meilleur mais, bien entendu, la consommation plus élevée à cause du pouvoir calorifique inférieur de l'éthanol.

Le système Dual Fuel

Ce système, développé par Renault et par Deutz et sa filiale Caterpillar Energy Solution, consiste à introduire simultanément du gazole et de l'éthanol dans la chambre de combustion :

• le gazole, au travers du système classique et non modifié de l'injection diesel ;
• l'éthanol soit sous forme d'une « fumigation » mélange préalable d éthanol et d'air à travers un carburateur, soit par une injectton directe dans les cylindres, ou indirecte dans les pipes d'admission. On peut ainsi faire varier, d'une manière continue, les pourcentages respectifs de gazole et d'éthanol.

Par le procédé de fumigation, le taux de substitution de l'éthanol au gazole peut atteindre 50%. En injection directe, ce taux peut atteindre 80%, mais on peut difficilement le dépasser, une injection préalable et suffisante de gazole dans la chambre de combustion (injection-pilote) étant nécessaire pour amorcer le processus de combustion de l'éthanol.

• Au ralenti et aux faibles charges, le gazole assure seul le fonctionnement.
• Aux fortes charges, le pourcentage d'éthanol devient prépondérant.

Dans ce cas, la consommation spécifique s'avère inférieure a celle obtenue avec le gazole utilisé seul, l'éthanol étant carburé à richesse 1.

Cette amélioration du rendement aux fortes charges prédispose ce moteur à être utilisé à poste fixe et à puissance maximum, installation de pompage par exemple.

La substitution de l'éthanol au gazole explique par ailleurs Une réduction notable des fumées et des odeurs. mais pas pour autant la pollution (formation d'aldéhydes).

Référence : Comptes rendus de l'Académie d'agriculture de France 1987

Les 7 caractéristiques de l'alcool moteur

La recherche d'un carburant national a toujours été une priorité de la France depuis le début du 20ème siècle pour des raisons d'indépendance vis à vis des pays producteurs d'essence de pétrole.
On est passé par le benzol, le méthanol, l'alcool moteur, ETBE à diverses proportions plus ou moins imposées (entre 7% et 50%). Ce n'est pas une nouveauté.
Le fait que cette politique typiquement française depuis 12 ans soutienne l'agriculture est le petit bonus qui arrange tout le monde.
L'incorporation obligatoire d'alcool a été bien plus importante qu'aujourd'hui entre les 2 guerres.

De nos jours, on nous laisse la liberté de choisir entre :

• du SP98 composé à 85% d'essence de pétrole et 15% d'ETBE (50% alcool 50% isobutène)
• du SP95 composé à 96% d'essence et 4% d'alcool
• du SP95-E10 composé à 93% d'essence et 7% d'alcool
• de l'E85 composé de 15 à 35% d'essence et 65 à 85% d'alc

Bien que les moteurs à essence n'aient pas été étudiés pour un fonctionnement à l'alcool, il est possible, sous certaines conditions, d'utiliser l'éthanol comme carburant.

• A de faibles proportions en mélange (de 7% à 10% avec l'essence), l'éthanol autorise un fonctionnement correct du moteur, avec un rendement pratiquement inchangé.
• A de plus fortes proportions, il convient de modifier les moteurs : système d'alimentation en carburant, réchauffage des organes d'alimentation et lubrification adéquate.
• L'usage exclusif de l'éthanol dans les moteurs à allumage commandé (type essence) requiert l'étude et la construction d'un moteur spécifique pour bénéficier du surplus de rendement possible avec l'alcool moteur.
• L'utilisation de l'éthanol dans les moteurs actuels et/ou dans les moteurs futurs est plus un problème économique qu'un problème technique désormais pratiquement résolu.

Parmi les quatre alcools (méthanol, éthanol, propanol et butanol), seul l'éthanol retient aujourd'hui l'attention car sa principale source d'obtention est la biomasse (bien que le méthanol puisse être aussi utilisé comme carburant).

L'éthanol, communément appelé alcool éthylique, est obtenu par là fermentation des sucres, de l'amidon des grains ou de la fécule des tubercules, de la cellulose, ou même de résidus comme la mélasse ou les bagasses. L'éthanol peut aussi être obtenu par synthèse de l'éthylène, après une distillation préalable des goudrons de houille.

L'utilisation de l'éthanol n'est pas au stade expérimental pour les moteurs à allumage commandé comme on peut le constater avec ce rapide historique :

• Avant la guerre de 1914-1918, les autobus parisiens. utilisaient un mélange binaire composé de 50% d'éthanol et de 50% de benzol (le benzol est un mélange de benzène, de toluène et de xylène, issus de la distillation des goudrons de houille) ;
• Tout de suite après la guerre, le Service des Poudres, ayant un stock d'alcool inutilisé, le gouvernement a préconisé comme carburant un mélange d'alcool et d'éther, la natalite ;
• Entre les deux guerres, il a existé un « carburant poids lourds », binaire lui aussi, composé d'essence et d'alcool, carburant qui présentait malheureusement l'inconvénient de se séparer en deux phases - la démixion - en cas d'hydratation intempestive de l'alcool ;
• L'arrêté ministériel du 25 juillet 1933 autorisait pour « l'essence tourisme » une proportion d'alcool comprise entre 11 et 15%, 15% étant la limite pour les supercarburants de l'époque. Il était en outre précisé, dans cet arrêté, que l'alcool devait être rectifié au moins à 99,5% (l'alcool «pur» vendu dans les pharmacies n'est rectifié qu'à 96%). Cette rectification poussée étant justifiée par le souci d'éviter la démixion évoquée plus haut.
• Le « supercarburant », quant à lui, était un mélange ternaire constitué de 70% d'essence, de 15% d'alcool et de 15% de benzol.
• Pendant la guerre de 39-45, beaucoup de moteurs ont fonctionné soit avec de l'alcool hydraté, soit en mélange avec l'essence. La consommation d'alcool a représenté, durant cette période, un tiers de la consommation totale de carburant.
• Après la guerre, l'arrêté du 16 août 1950 imposait aux Pétroliers une incorporation de 10% d'alcool dans leur carburant. mais à l'issue d'essais portant sur plusieurs milliers de véhicules, il est apparu que cette proportion était trop élevée, car elle aurait entraîné des modifications dans l'architecture des moteurs. et que 7% étaient une limite raisonnable pour les moteurs existants.
• Le décret du 4 octobre 1983 a autorisé l'incorporation dans les supercarburants de l'éthanol à un taux inférieur à 7%, « éthanol absolu» qui requiert néanmoins l'addition d'un co-solvant (alcool tertiobutylique).

Aujourd'hui, l'injection (directe ou indirecte) a remplacé les carburateurs et les calculateurs des moteurs adaptent la combustion à des taux d'alcool moteur compris entre 0% et 100%.

Caractéristiques comparées essence/éthanol

1, - La température d'auto-inflammation

C'est la température à laquelle le mélange air/carburant s'enflamme spontanément.

Pour l'essence, cette température, 380° C, étant supérieure à celle provoquée par la seule compression adiabatique du mélange dans le cylindre, l'étincelle de la bougie s'avère nécessaire pour provoquer la combustion. La température d'auto-inflammation du mélange air/éthanol étant encore plus élevée, 460° C, on conçoit immédiatement que la combustion de l'éthanol demandera une "ambiance" encore plus chaude (bougies chaudes en particulier).

2. - La volatilité

La volatilité représente, en quelque sorte, la proportion de carburant vaporisable à une température donnée.

La comparaison des courbes de volatilité de l'essence et de l'alcool fait apparaître qu'aux faibles températures, l'alcool se vaporise moins bien que l'essence, donc que les démarrages à froid seront plus difficiles, mais que l'éthanol, mélangé à l'essence à hauteur de 10%, abaisse la température de volatilité du mélange dans la gamme des températures normales de fonctionnement du moteur, rendant plus aisées les reprises et plus agréables les accélérations.

3. - La tension de vapeur

La tension de vapeur représente, en quelque sorte, la facilité d'évaporation de la fraction la plus volatile du carburant.

Plus la tension de vapeur est élevée, plus cette fraction de carburant s'évapore facilement.
Or l'éthanol présente une tension de vapeur 4 fois plus faible que celle de l'essence, ce qui aggrave nettement son cas dans les processus de démarrage à froid.

4. - La chaleur de vaporisation

C'est le nombre de calories nécessaires pour évaporer un gramme de carburant.

Plus la chaleur de vaporisation est élevée, plus il faut chauffer le carburant, dans le carburateur/injecteur et les tubulures d'admission du moteur, avant son introduction dans les cylindres, pour assurer sa complète vaporisation.

Or l'éthanol a une chaleur de vaporisation 8 fois supérieure à celle de l'essence, impliquant ipso. facto, pour un bon fonctionnement, une ambiance thermique adéquate.

Les pays chauds, comme le Brésil, sont à cet égard, particulièrement favorisés : meilleur remplissage des cylindres.

5. - La densité

L'éthanol est légèrement plus dense que l'essence et cela suffit pour induire des irrégularités dans le fonctionnement du moteur les mini-gouttelettes, incomplètement vaporisées dans les tubulures d'admission, plus denses que celles de l'essence, ayant plus de difficultés à se répartir équitablement entre les différents cylindres.

6. - Le pouvoir calorifique

Quantité de chaleur dégagée par l'oxydation complète de 1 kg de carburant. n'est que de 7000 kcal pour l'éthanol, comparativement aux 11200 kcal de l'essence.

Il faudrait donc, pour obtenir la même puissance théorique, substituer à 1 litre d'essence environ 1,4 litre d'éthanol.

Substitution qui fait immédiatement penser aux modifications a, apporter au moteur, pour obtenir la même puissance. et au réservoir pour garantir la même autonomie.

7. - La résistance à la détonation

Sans entrer dans le détail du processus de la combustion de l'essence, rappelons brièvement que les moteurs modernes, a taux de compression élevé, pour améliorer leur rendement, travaillent en permanence à la « limite du cliquetis », phénomène de détonation du carburant, par suite de la décomposition brutale de péroxydes formés au contact des points chauds de la culasse et de la bougie d'allumage.

Pour repousser ce phénomène, on augmente l'indice d'octane essence, par un raffinage plus poussé, mais aussi et surtout par l'incorporation d'antidétonants, comme le plomb tétraéthyle, interdit aujourd'hui dans la majorité des pays car responsable, avec les imbrûlés, des pollutions que l'on sait.

Or, l'éthanol présente un indice d'octane plus élevé que les carburants usuels (indice recherche 135).
Indice d'octane
L'essence ordinaire étant à 92 d'octane, le super à 98. L'addition d'éthanol à l'essence a permis d'éliminer le plomb tétraéthyle des carburants.

L'examen de ces 7 caractéristiques comparées nous montre que l'éthanol employé en mélange avec l'essence de prétrole dans les moteurs à essence actuels, n'est favorable que dans 2 cas :

• Une facilité des reprises et des accélérations en marche normale, moteur chaud ;
• Une capacité d'augmenter l'indice d'octane.

Par contre, les inconvénients sont plus nombreux et plus difficiles à maîtriser, sauf par des dispositions spéciales.

• Démarrages plus difficiles par temps froid ;
• des irrégularités de fonctionnement, auxquelles il faut ajouter des risques de « tampon de vapeur » dans les tubulures lorsque la pression atmosphérique est faible (montagne) ;
• Notons aussi que si les émissions de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures imbrûlés sont pratiquement inchangées ou en légère baisse, les émissions d'aldéhydes sont plus importantes. Or, les aldéhydes, oxydés, produisent des acides !
• La lubrification ne pose pas de problème jusqu'à des taux d'incorporation de 15%. Au-delà des précautions doivent être prises au niveau des points de graissage et de l'adéquation des huiles.
• La tenue des matériaux doit aussi être prise en compte, l'éthanol attaquant les matériaux non ferreux, tels que les alliages zinc-aluminium du carburateur et les élastomères des canalisations modernes.
• Le pouvoir calorifique plus faible conduit à des modifications du carburateur/injecteur et des injecteurs ainsi qu'un éventuel surdimensionnement du réservoir
• Notons enfin le phénomène de démixion dont la solution réside dans une stabilisation par des co-solvants, tels que le TBA (Tertio Butyl Alcool) qui provient de la filière pétrole, et que la démixion intéresse aussi le stockage aussi bien en raffinerie que chez les pompistes (nécessité de cuves étanches à l'air humide).

(.../... à suivre)

Référence : Comptes rendus de l'Académie d'agriculture de France 1987

Fluidité de circulation : impact conso E85

En général, un moteur essence est plus sensible à la conduite du conducteur qu'un moteur diesel. Le phénomène est amplifié à l'E85 logiquement par le surconsommation qui résulte de l'utilisation de ce carburant.

Cette semaine, sur 860 km (25% d'autoroute 120 de moyenne) d'une traite sur un trajet que je connais bien mais avec une vitesse moyenne supérieure de 10 km/h car les camions ne circulaient pas le 1ier Novembre. Conduite cool, mais ...

• Aller : 7,0 L/100 avec circulation normale le 24/10/2017
• Retour : 8,8 L/100 sans les camions et en limitant ma vitesse à la fin du plein sur autoroute pour ne pas avoir à reprendre du SP le 01/11/2017.

la voiture n'avait pas bougé durant 1 semaine, j'en avais une autre de location.

Les pleins ont été fait aux mêmes stations, de la même façon.

Bon, au retour, j'ai juste un peu moins gagné d'€uros qu'à l'allez. Pas bien grave pour avoir le plaisir de rouler avec un moteur essence.

La 208 Le BlueHDI 1,6 100 que j'ai eu toute la semaine est bien sur autoroute, mais moins efficace sur route et ville. Les premiers rapports de boite sont horriblement courts et c'est un veau à l'accélération. la passagère m'en a fait la réflexion "la voiture semble lourde".