Puissance-couple E85 / SP95 - Avantime V6 3.0l / Scenic 1.6 l 8s / TCe 0.9 12s / S-TEC II 16V. - Renault / Dacia / Chevrolet

Commentaires et mise en forme en cours. Recherche des références aussi

Sur forum-harware.fr, Helmut partage l'article original d'avantime.fr (Ceylal aussi en résumé mais je ne sais plus où).

Les gars parlent de leur Avantime V6. [mes commentaires sont en rouge]

A propos de super éthanol, on est souvent confronté à l’opinion qu’un moteur ne peut pas produire autant de puissance à l’E85 qu’à l’essence, puisque la quantité d’énergie contenue dans une unité d’E85 (29 MégaJoule/kg) est inférieure à celle contenue dans une unité d’essence (43 MJ/kg).

On en tire en général deux conclusions :

1) qu’il faudra consommer plus d’unité d’E85 que d’unité d’essence pour parcourir la même distance. [Oui, c'est physique et mathématique] 

2) que le moteur produira moins de couple donc de puissance à l’E85 qu’à l’essence. [ben non, tout le contraire dès le premier essai sur une voiture à injection une fois que le calculateur (ECU) s'est adapté si les injecteurs débitent assez]

La première conclusion est juste et confirmée par la réalité : on constate en effet une surconsommation volumique (en litre au 100 km) lorsqu’on roule à l’E85. Quelque soit le moyen utilisé : sans kit, avec kit ou avec une reprog spécifique E85 et même pour les voitures FLEX d'origine constructeur. [Ce qui veut dire qu'un véhicule qui ne surconsomme pas à l'E85 n'enrichit pas assez en carburant et roule trop pauvre ! ]

La seconde conclusion est elle tout à fait fausse : en effet, dans la quantité d’air aspirée par le moteur, on brûle beaucoup plus d’unités d’E85 que d’unités d’essence. [Sur mes véhicules, j'ai toujours constatée une surconsommation proportionnelle au mélange SP95 et E85 selon les formules relatives à la densité (SP95 737 g/l et E85 780 g/l) des 2 carburants et à l'indice stœchiométrique (SP95 14,7 et E85 9,7)]

En effet, alors qu’il faut 14,7 g d’air pour brûler correctement 1 g d’essence, il faut seulement 9,8 g d’air pour brûler 1 g d’E85.

Donc, dans les 2 946 cm3 de cylindrée du V6, (sachant qu’un litre d’air pèse 1,2 g à 20° C) on pourra brûler sur un cycle complet :

2,946 x 1,2 g / 14.7 = 0,240 g d’essence ;

2.946 x 1,2 g / 9.8 = 0,361g d’E85.

Si maintenant on calcule la quantité d’énergie disponible dans chaque cas on obtient :

(29 MégaJoule/kg font 29 000 Joules/gr et 43 MJ/kg font 43 000 Joules/gr)

A l’essence : 0,240 g x 43 000 = 10 341 Joules

A l’E85 : 0,361 g x 29 000 = 10 461 Joules

[magique ! c'est pareil]

(pour mémoire, le Joule est une unité de travail, qui correspond au déplacement d’une force de 1 newton sur une distance de 1 mètre)

Conclusion : contrairement à l’opinion répandue, la chambre de combustion d'un moteur fonctionnant à l’E85 à lambda =1 contient autant d’énergie que celle du même moteur fonctionnant à l’essence à lambda = 1, certes au prix d’une consommation volumique supérieure.

Et:

Ce qui est avéré c'est que la surconsommation que l'on constate est largement inférieure à la surconsommation théorique, qui est celle qu'on pourrait calculer en faisant le ratio de l'énergie contenu dans les deux carburants.

Il y a plusieurs mécanismes qui s'empilent et qui jouent, et tous ne sont pas compris totalement.

1)  Quand on parle de consommation on parle de litres/100 km, donc de consommation volumique. Le rapport d'énergie est lui exprimé en MJ/kg, donc en unité de masse. Les densités des deux carburants étant différentes de l'ordre de 5%, c'est une première raison qui fait que la surconso volumique est inférieure à la surconso théorique (massique). [Oui  5/6% d'écart cf mon commentaire sur la densité]

2)  Entre l'énergie unitaire et la conso volumique, il y a le rendement effectif. Et celui ci est conditionné par un nombre important de paramètres. [ça devient compliqué d'expliquer pourquoi c'est mieux]

Le rendement est caractérisé par la "consommation spécifique", qui s'exprime souvent en g/cv/h (gramme par cheval par heure). C'est le nombre grammes de carburant nécessaire pour fournir une puissance déterminée pendant une unité de temps. Plus le rendement est bon, moins il faut de gr pour faire 1 cv pendant une heure. Dans un moteur à combustion interne, ce n'est pas une constante et on peut la représenter par un réseau de courbes pour chaque condition de régime/charge du moteur. La forme de ces courbes est un peu l'inverse de la courbe de couple maxi : la conso spécifique est mini au régime où le couple est maxi et inversement. 

3)  La conso spécifique, dans un moteur défini (donc avec un taux de compression connu et constant et un dosage carburant optimal) et dans des conditions de température d'eau et d'air identiques, est conditionnée une multitude de paramètres dont les deux plus importants sont l'avance à l'allumage et les pertes internes du moteur.

4)  La plus importante de ces pertes internes, dans un moteur à allumage commandé, est la perte "par pompage" : celle ci est faible à faible régime et forte charge et est très élevée à haut régime et faible charge. Pour visualiser ces pertes par pompage, imaginez une seringue sans aiguille : vous essayez de la remplir d'air et vous appréciez la force qui est nécessaire sur la piston pour le faire monter. Maintenant vous repoussez le piston, vous obturez la bout avec votre doigt et vous essayez à nouveau : il va falloir beaucoup plus de force pour ramener le piston en haut ! Vous venez de toucher du doigt la perte par pompage ! A titre d'exemple, une voiture qui roule à vitesse stabilisée à 70 km en cinquième qui consomme 5.3 l/100 va consommer à la même vitesse stabilisée 11.5 l/100 en deuxième. La différence, soit 6.2 l/100, représente l'énergie dont le moteur a besoin pour se remplir d'air à haut régime quand le papillon est aussi fermé : c'est plus que ce qui est nécessaire pour faire avancer la voiture !   Or, tous ceux qui ont essayé de faire marcher leur moteur à l'E85 ont constaté combien le couple est plus important à bas régime, menant à un passage au rapport supérieur plus précoce, limitant donc les cas de pertes par pompage élevé. Une conséquence particulièrement payante en ville

[

J'ai constaté particulièrement sur mon Scenic 1.6e 8s K7M,  une augmentation de couple et de souplesse. Pour les autres véhicules, pas différence flagrante.

• Scenic 1.6e, j'arrivais à ressentir la différence de quelques % en concentration d'éthanol avant une dizaine de kilomètres, l'ECU semblait se paramétrer totalement aux alentours de 32 km. Vibrations du moteur, régime de ralenti, souplesse et puissance conformes aux caractéristiques théoriques de l'E85.
• Chevrolet SPARK 1.2 16s 81 cv, difficile à dire, E60 erreur carburation mélange trop pauvre, E50, démarrage en 2 fois. Donc pas terrible par une voiture US, pays de l'E85. 
• Dacia Stepway 0,9 TCe 90 cv, vraiment pas vu la différence jusque E70, après on retrouve les difficultés de démarrage à froid et l'erreur ODB, (E80) Renault nous avait habitué à mieux ! Comme c'est un moteur Turbo, il doit y avoir un détecteur de cliquetis.

]

5)  Le rendement est très fortement influencé par l’avance à l’allumage : les motoristes parlent de « l’avance de couple maxi » qui représente l’avance qui permet, dans une condition donnée (charge/régime/températures) de tirer le maximum de couple de la charge de carburant présente dans la chambre. Cette avance se verra réduite en cas de cliquetis pour assurer l’intégrité du moteur : le ME7.4.6 la réduit par pas de 3° jusqu’à -15°.

Dans le tout premier post, on a vu que l’indice d'octane de l'E85 est très très élevé. L’indice d'octane est un paramètre très virtuel qui exprime la capacité d'un carburant à résister au cliquetis. SP95 = 95 d'octane (je vous fais grâce du RON ou du MON), pour le SP98 = 98 (enfin on suppose, parce que juridiquement il répond à la même spec que le 95). En Allemagne il existe du super super carburant à indice 100. Avec l'E85 on est à 106

[

Aux USA commercialement l'E85 à indice AKI de 100 à 105 et est fabriqué avec du SP ordinaire AKI 87 ou premium AKI 91-93 mais attention, le calcul est faux https://en.wikipedia.org/wiki/E85 

paragraphe "Octane rating"

Si un détaillant choisit d'afficher l' indice d' octane, ils doivent être conscients que l'indice d'octane souvent 105 est incorrect. Ce chiffre est déduit en utilisant l' indice d'octane de l' éthanol dans un mélange d' essence. Ce n'est pas la bonne méthode pour calculer l'indice d'octane de l'E85. Le volume réel d'éthanol contenu dans l'E85 devrait être utilisé pour calculer l'indice réel d'octane de E85. Il en résulte une gamme d'octane de 94-96 (R + M ) / 2. Ces calculs ont été confirmés par des tests d'octane dans des moteurs actuels.

En moyenne donc, E85 = AKI 95

En France, difficile de savoir, Indice d'octane réel de l'E85 

Total assure que c'est un mélange de SP95 et d'éthanol et garanti uniquement (et commercialement)

Total Superéthanol E85

Moteur (MON) : 85

Recherche (RON) : 95

... AKI 90, il y a comme un écart. 

Total/Elf vend de l'E85 compétition Octane  104 pour un prix hallucinant Total ACS Compétition Carburants de compétition Carburants historiques Elf E85 

RON > 104 / MON > 90 vous remarquerez le MON de 90 donc AKI 97... alors que le MON du SP95 est de 85 Pour d'autres, le SP utilisé dans l'E85 aurait un indice d'octane de 91 environ (AK 87). Il est fabriqué avec les mêmes exigences de qualité que les autres carburants mais sans "booster" d'octane car l'éthanol rempli de rôle, donc RON environ 110

Voila un début d'explication

E85 Fuel Switch - How It Works

Tim Wusz: There is a lot of misinformation floating around regarding the virtues of ethanol and ethanol blends like E85 when compared to gasoline. Many hot rodders feel that E85 has a significant octane advantage over gasoline, but the truth isn’t so clear cut. In reality, it’s difficult to directly measure the octane rating of E85 because ethanol vaporizes at 172 degrees F. On the other hand, gasoline typically has a boiling range of 100 to 430 degrees F. The Motor Octane Number (MON) test method was originally designed for testing gasoline, and requires that the air/fuel mixture be at 300 degrees F when passing through an engine’s air intake system. Ethanol is completely vaporized at that temperature and cools the inlet charge significantly, which makes testing it very inconsistent. As a result, ethanol is normally tested in a 50/50 blend of a known-octane gasoline and ethanol. The octane number of that blend is then used in an algebraic calculation to determine the octane number of the ethanol. Results vary because of the known octane product used, and also because the test engine provides less consistent results when high volatility fuels like the aforementioned 50/50 mix are used in an engine not designed for this type of fuel. To make a long story short, ethanol octane numbers are calculated from results gathered in less than ideal operating conditions. That is why there are ranges for ethanol octane numbers posted in the E85 fuels that we offer

]

Le cliquetis est un mode de combustion du carburant qui s’apparente à une déflagration qui se caractérise par :

- le fait qu’elle se déclenche spontanément et non comme une conséquence de l’allumage de la bougie ;

- une vitesse de propagation de la combustion telle qu’elle crée une onde de choc sur la tête du piston qui peut le percer très rapidement.

[ Tout à fait vrai en théorie si l'ECU gère l'avance d'allumage et la détection de cliquetis.

Mes tests (dont des voitures de location, je sais, c'est pas bien) semblent montrer que ce n'est pas le cas car les relevés de consommation suivent la courbe théorique sans correction d'avance/

Je conclus les calculateurs "stock", ça joue peu.]

6)   Quand le cliquetis apparaît-il : il est favorisé par un taux de compression élevé, une température dans la chambre de combustion élevée, quand la charge du moteur est élevée tout particulièrement si le régime est bas. Et bien sûr si le carburant a un indice d’octane faible.

Quand le cliquetis apparaît, notre ME 7.4.6 le détecte, et au lieu de se contenter de réduire l’avance comme dans les générations précédentes, il va rechercher la meilleure combinaison possible d’ouverture papillon et d’avance (voire de rapport engagé s’il a une boite auto). Sur nos V6, ce phénomène est particulièrement sensible en ville quand on roule au SP95 : en reprise à bas régime, on sent nettement la négo qui se passe entre le papillon et l’avance sous forme d’un ballant de couple. Ce phénomène est déjà moins sensible au SP98 et disparait totalement à l’E85.

Or, une étude récente américaine vient de démontrer que dès 50% d’éthanol mélangé à de l’essence, un moteur, même avec un taux de compression de 13 :1 ne rentre jamais en condition de cliquetis, même dans les cas les plus contraignants de charge/régime. Donc dans notre V6 à 10,9 : 1 de taux de compression, à 100% d’E85 on n’a plus jamais de cliquetis. Donc l’avance n’est plus jamais retardée pour protéger le moteur. Donc on reste tout le temps à « l’avance de couple maxi » chérie par nos motoristes. Donc le moteur produit plus de couple qu’à l’essence à chaque fois que celui-ci serait contraint de réduire son avance pour raison de cliquetis ! C'est-à-dire quasiment à chaque fois qu’on accélère à fond au SP95 !

7)   Et voilà pourquoi :

- le moteur a effectivement plus de couple surtout à bas régime ;

- la tenue en côte est améliorée ;

- les reprises sont meilleures (c’est criant quand on laisse faire le régulateur, par exemple en sortie d’agglomération à 50 si on set à 90 sur la 6ème on y est beaucoup tôt qu’à l’essence).

- on peut limiter les pertes par pompage dévoreuse d’énergie par une conduite adaptée ;

- la surconso effectivement constatée (25%) est largement inférieure à ce que la théorie voudrait qu’elle soit (43%).

Enfin:

Vous avez peut être compris que je suis contre les kits, inutiles et qui qui ne servent qu'à avoir de problème lors du contrôle technique (opinion personnelle, ne tirez pas), mais je suis assez pour la reprogrammation spécifique E85. Voici quelques bonnes raisons.

- L'E85 a une très haute valeur de chaleur latente de vaporisation. Cette caractéristique représente la quantité d’énergie qui est absorbée par le processus d’évaporation, donc quand le carburant passe de l’état liquide à l’état gazeux. Elle est au moins deux fois plus élevée pour l’E85 avec environ 850 kJ/kg contre environ 350 à 420 kJ/kg pour l’essence. [2 à 2.6 fois plus élevé]

La première conséquence est une température des gaz d’échappement qui est inférieure de 50 à 70 ° en marche normale, et qui peut atteindre 130 ° à forte charge. A puissance développée égale, la température du haut moteur sera donc moins élevée, sollicitant moins les soupapes d’échappement et tout ce qui se trouve derrière (à l'inverse du GPL plus chaud de près de 200°). C'est bon pour la fiabilité et on peut dire que le moteur utilise une plus grande part de l’énergie qui sinon est perdue sous forme de chaleur dans l’échappement (que lorsqu’il fonctionne à l’essence). Moins d’énergie thermique gaspillée et donc plus d’énergie mécanique disponible donc pour la même quantité d’énergie calorifique. Encore une raison trouver à l’expérience une surconso inférieure au calcul théorique.

Le reprogrammeur malin peut utiliser ce phénomène pour limiter le débouclage de richesse, qui est un enrichissement supplémentaire imposé au moteur à essence dans ses hauts régimes à forte charge (on est alors en boucle ouverte et plus piloté par la sonde lambda). Le but n’est pas d’augmenter la puissance (la richesse théorique de puissance maxi étant inférieure au 14.7 de référence et non supérieure) mais de gaver le moteur d’une quantité de d’essence qui sera évaporée (donc absorption de chaleur) mais pas brûlée (puisqu’elle ne trouvera pas les molécules d’air nécessaires à sa combustion) et qu’on retrouvera dans les gaz d’échappement sous forme imbrûlés. Tout ça pour retarder l’apparition du cliquetis par abaissement de la température afin de conserver une avance favorable au couple, qui sinon devrait être réduite d’avantage. Le programmeur malin saura donc garder une richesse favorable à la puissance (et aussi à la consommation dans ce cas) plus loin en régime et en charge qu’à l’essence.

- Le programmeur malin aura aussi augmenté l’avance autant qu’il l’aura pu pour profiter de l’indice d’octane exceptionnel de l’E85. A nouveau au double bénéfice de la consommation et du couple produit, sans faire prendre de risque au moteur puisque de toute façon l’autorité du détecteur de cliquetis sur l’avance aura été conservée.

Voilà donc deux raisons qui expliquent pourquoi une bonne reprog E85 peut à la fois faire développer plus de puissance à un moteur à l’E85 qu’à l’essence, tout en assurant une surconso un tout petit peu moindre que sans reprog.

A noter que sur les moteurs turbo, qui sont quasiment pilotés par la limite du cliquetis, le fonctionnement à l’E85 avec une bonne reprog peut faire des miracles : à titre d’exemple, LR performance par exemple promet + 40 cv sur le Mégane RS de la génération précédente, sans aucun changement mécanique et par une simple reprog. C’est pourquoi il serait très intéressant de savoir pourquoi RENAULT déconseille l’éthanol dans le F4R turbo car le potentiel là est énorme. Si on a des insider RENAULT qui peuvent savoir, on est avides !!!"