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Rouler à l'éthanol E85
Dimanche 05 octobre 2008
Hier j'ai reçu un e-mail de mon oncle qui me demandait pourquoi je ne roulais pas à l'éthanol E85 avec ma voiture essence. Très bonne question ! En fait je ne m'y étais jamais vraiment intéressé car il n'y avait de toute façon pas de station délivrant de l'E85 au moment où l'on a commencé à parler de ce carburant il y a quelques temps.
Sauf que du coup j'ai fouillé sur le net, et maintenant l'E85 est "facilement" disponible ! Il y a même des stations près de chez moi !!
Depuis mon déménagement je suis trop loin de mon travail pour continuer à utiliser chaque jour mon scooter électrique, et en attendant de finir la construction de ma moto électrique, je dois utiliser la voiture...
Donc la solution E85 devient une solution alléchante en attendant que je retrouve un peu de temps libre pour finir la moto !
Aujourd'hui j'ai donc creusé un peu la question pour étudier la possibilité de rouler à l'éthanol E85 avec ma voiture, qui n'est pas sensée pouvoir rouler avec à la base. Je vais résumer les choses rapidement :
- L'E85 c'est un mélange de 85% d'éthanol (de l'alcool quoi) et de 15% d'essence (sans plomb 95). Enfin ça c'est la théorie. En fait en fonction des saisons le pourcentage d'éthanol varie de 65-75% en hiver jusqu'à 75-85% en été. La raison c'est que "le point éclair" de l'éthanol est plus élevé que celui de l'essence. L'éthanol pur par exemple ne s'enflamme pas en dessous de 12.8°C, contre -40°C pour le sans plomb 95. Du coup en hiver si le pourcentage d'éthanol est trop élevé, la voiture ne démarrera pas, ou mal.
- L'E85 est moins énergétique que le sans plomb 95. On peut donc s'attendre à consommer plus en roulant à l'E85. Comme pour le GPL en fait. A priori d'après ce que j'ai lu la surconsommation n'est pas énorme, et doit dépendre de pas mal de paramètres, dont la façon de conduire en premier lieu à mon humble avis.
- Et ce qui nous intéresse tout particulièrement : le rapport stoechiométrique de la combustion de l'E85 est de 9.765 contre 14.7 pour l'essence. Ca signifie que pour que la combustion soit complète et parfaite, il faut 9.765 grammes d'air pour faire brûler 1 gramme d'éthanol, alors qu'il faut 14.7 grammes d'air pour faire brûler 1 gramme d'essence.
Du coup, ça signifie que pour avoir une bonne combustion au sein du moteur, il faudra apporter plus d'E85 qu'il n'en fallait pour l'essence pour la même quantité d'air avalée. C'est complètement logique puisqu'on a vu que l'E85 est moins énergétique que l'essence. Du coup il faut en mettre plus, donc avoir un mélange plus riche !
Beaucoup (> années 1990), voire toutes les voitures essences sont maintenant à injection électronique, qui comme son nom l'indique signifie que l'injection est gérée de façon......électronique :)
Les injecteurs sont des électro-aimants et sont pilotés par un boîtier (le calculateur) qui prend en considération différentes informations pour calculer la quantité d'essence à injecter.
Pour simplifier je ne citerai que les 3 infos les plus importantes :
- la position de l'accélérateur
- la température de l'air d'admission
- la sonde lambda
Les 2 premières infos (en réalité il y en a d'autres bien entendu) permettent au calculateur de calculer la quantité de carburant qu'il doit injecter dans le moteur à chaque instant.
Et la sonde lambda, qui se trouve dans le pot d'échappement, permet de faire un retour sur l'état de la combustion en mesurant le taux d'oxygène dans les gaz d'échappement.
Cette boucle de retour, aussi appelée boucle de régulation, permet au calculateur de corriger d'un certain pourcentage (positif ou négatif) la quantité d'essence que le calculateur doit envoyer dans le moteur de manière à ce que la combustion soit la plus parfaite possible, donc le plus proche possible du rapport stoechiométrique air/essence de 14.7.
Du coup, grâce à ce système de sonde lambda, il est possible de rouler avec de l'E85 coupé avec du sans plomb 95 sans aucune modification ! Comment est-ce possible ?
Et bien quand le calculateur va calculer la quantité de carburant à injecter, il va s'apercevoir qu'au niveau de la sonde lambda ça ne colle pas car il reste trop d'oxygène dans les gaz d'échappement (le mélange est trop pauvre). Il va alors décider d'injecter un peu plus de carburant pour enrichir le mélange.
Sauf que si on ne coupe pas assez l'E85 avec du SP95, le calculateur va trouver qu'il faut vraiment enrichir énormément pour ramener le taux d'oxygène à une valeur normale. Du coup il va considérer qu'il y a sans doute un problème au niveau de la sonde lambda, et va fonctionner en mode dégradé en ne la prenant plus en considération. Un voyant risque même de s'allumer au tableau de bord pour signaler le problème.
Le souci c'est que pour connaître la limite de sa voiture il faut passer par des tests empiriques car les comportements diffèrent forcément. Certaines accepteront plus d'E85 que d'autres avant de se plaindre.
Pour pallier à ce problème et même pouvoir rouler à 100% d'E85 il faudrait pouvoir enrichir le mélange sans passer par le calculateur. Comme ça le calculateur pense envoyer une quantité de carburant, en réalité on en injecte plus, et au final dans le pot d'échappement le rapport de combustion est bon, le calculateur est content. De plus la sonde lambda continue son rôle et le calculateur régule correctement. En fait en enrichissant le mélange sans passer par le calculateur, on rajoute "un offset" qui permet de faire revenir le point nominal de régulation du taux d'oxygène à une valeur qui ne dérange pas le calculateur.
Pour pouvoir enrichir le mélange sans que le calculateur ne le sache, il y a une solution très simple ! Il suffit de changer les injecteurs contre un autre modèle, plus gros ! Mais le souci de cette technique c'est qu'elle n'est pas vraiment réversible, et le jour on l'on remet du sans plomb 95, on va injecter beaucoup trop d'essence ! Le calculateur essaiera de diminuer la richesse grâce au signal de retour de la sonde lambda, mais n'y arrivera probablement pas et considérera qu'il y a un problème.
Une autre solution, réversible cette fois, serait de faire croire au calculateur que l'air d'admission est plus froid qu'il ne l'est en réalité. Comme l'air est plus dense quand il est froid, il va calculer qu'il faut une quantité de carburant plus importante pour garder le rapport air/carburant de 14.7.
La correction grâce à la sonde lambda fait le reste.
Mais même si cette solution est réversible, elle pose deux soucis : si on altère trop le signal de la température, le calculateur pourrait considérer qu'il y a un défaut et ne plus prendre en compte l'information (mode dégragé). L'autre souci, c'est que maintenant pas mal de voitures ont aussi des débitmètres, ça complique la tache pour faire croire au calculateur qu'il y a moins d'air ou qu'il est moins dense.
Il y a sans doute d'autres techniques, mais celle qui me semble la plus logique de toute c'est de tout simplement envoyer plus de carburant au niveau des injecteurs ! Pour éviter de les changer il suffit de les piloter plus longtemps ! En effet un injecteur est soit ouvert soit fermé, donc pour régler la quantité de carburant à injecter, le calculateur le commande plus ou moins longtemps.
Il suffit donc simplement de couper la liaison entre le calculateur et les injecteurs, et intercaler un petit boîtier électronique dont le rôle sera de simplement répéter la commande d'ouverture de l'injecteur, mais retarder sa fermeture ! C'est aussi simple que ça ! On peut facilement mesurer le temps d'ouverture qu'aurait souhaité avoir le calculateur, et calculer le temps d'ouverture supplémentaire à rajouter derrière pour obtenir le pourcentage de richesse en plus désiré.
Du coup grâce à l'électronique on serait alors capable de régler le pourcentage de richesse que l'on veut de 0 à 50% par exemple. Comme ça si on roule à nouveau au sans plomb 95, on peut se remettre à 0%, le boîtier électronique ne faisant que répéter le signal du calculateur vers les injecteurs.
L'autre avantage, c'est qu'on ne touche qu'une info sortante du calculateur (la commande des injecteurs), et aucune info entrante. Le boîtier peut alors être universel car les calculateurs fonctionnent quasiment tous de la même manière pour le pilotage des injecteurs (ils mettent une borne de l'injecteur à la masse avec un transistor alors que l'autre est sur le +12V). Les infos entrantes des calculateurs actuels sont de plus en plus complexes, et il est difficile de prévoir ce qu'il peut vraiment se passer au sein du calculateur si on modifie l'une de ces infos, mieux vaut ne pas y toucher...
Il existe de nombreux boîtiers qui font exactement ça, et qui sont vendus la peau du cul ! Je dirai même que c'est de l'escroquerie, mais bon ils veulent sans doute profiter du filon pendant qu'il est porteur !
Du coup, hors de question d'acheter un tel boîtier à prix exorbitant alors qu'on peut se le faire soit même à moindre coût !
Le cahier des charges de mon boîtier sera simple :
Electronique :
- Alimentation sur le +12V après contact de la voiture
- 4 entrées pour se connecter au calculateur et récupérer les signaux de commande des injecteurs
- 4 sorties pour piloter les injecteurs à la place du calculateur
- Une entrée bouton poussoir pour basculer entre le mode essence ou le mode E85, voire configurer la richesse supplémentaire désirée
- Une ou plusieurs leds (voire une led bicolore) pour indiquer le mode et/ou la richesse actuel(le).
- Gestion par microcontrôleur pour simplifier l'électronique et être évolutif en fonctionnalités.
Logiciel embarqué dans le microcontrôleur :
- Sauvegarde du mode mode et/ou de la richesse en cours dans une mémoire non volatile pour rester dans ce mode à l'utilisation suivante.
- Gestion d'un starter automatique : à la mise du contact, augmentation importante de la richesse pour faciliter les démarrages à froid. Retour à la valeur désirée de richesse de façon progressive au bout de quelques dizaines de secondes.
Les schémas et la description de la réalisation du boîtier se trouvent dans la section électronique, ici même.
Samedi 18 octobre 2008
Aujourd'hui j'ai installé mon boîtier fabriqué maison dans la voiture ! Après une sérieuse erreur de câblage à cause de couleurs foireuses dans les fils des injecteurs, j'ai eu droit à la gentille voix féminine de l'ordinateur de bord qui m'a lancé un "Problème d'injection, merci de contacter un agent renault..." au moment ou j'ai essayé de démarrer. La voiture tournait comme une patate.
En fait je n'avais pas fait la coupure des fils des injecteurs 2 et 3 au bon endroit. Je les avais coupés entre l'injecteur et le +12V commun, et non entre l'injecteur et le calculateur. Les 4 injecteurs avaient un fil avec la même couleur, j'avais supposé que c'était le +12V commun sans faire plus de vérification, mais en fait non, c'était bon pour les cylindres 1 et 4, mais pas pour les cylindres 2 et 3 !
Voici quelques photos de l'installation :
Photo 1, désossage du faisceau électrique
Photo 2, tout est cablé, et la sonde d'oscilloscope branchée sur la sortie injecteur 1
Photo 3, la carte est dans sa boîte, mais je suis en panne de chatterton pour finir de protéger le faisceau électrique...
Photo 4, led de visualisation et bouton poussoir du réglage de richesse dans le cendrier escamotable.
    Cliquez sur les photos pour les agrandir
Avant de faire la première mise en route, j'avais quand même pris de sérieuses précautions, à savoir vérifier que mon boîtier fonctionne correctement. Il fallait donc que le calculateur m'envoie des impulsions de commandes injecteurs, mais que le moteur de fonctionne pas. J'ai donc effectué les choses suivantes :
- Débrancher la pompe à essence (pour ne pas injecter de carburant)
- Enlever les bougies (pour enlever la compression, et soulager ma batterie déjà très faible)
- Débrancher les commandes des bobines d'allumage (pour éviter que l'étincelle ne parte n'importe où)
En faisant tourner le démarreur j'ai donc pu vérifier que le boîtier fonctionnait bien et pilotait correctement les injecteurs. En tout cas l'injecteur 1 était bien piloté.... Je n'ai pas vérifié les autres avant de faire le premier essai qui a réveillé la voix féminine de l'ordinateur de bord...
Après avoir réparé le câblage, et cette fois ci vérifié en détail la commande des 4 injecteurs (et pas seulement le 1er...), j'ai alors tout remonté, et j'ai eu un mal fou à démarrer car tous mes tests avaient quand même pompé sur ma batterie déjà très faible. Le démarreur se bloquait à chaque tour de moteur, mais elle a fini par démarrer quand même !
Du coup je ne suis pas allé faire le plein d'éthanol comme je voulais le faire, j'avais trop peur de rester en panne, car avec l'éthanol le démarrage à froid peut être un peu plus difficile donc je ne voulais pas prendre de risque !
Dans la semaine qui vient je change ma batterie et je fais le plein d'éthanol.....
Mercredi 29 octobre 2008
Après un peu plus d'une semaine d'utilisation de la voiture avec du super éthanol, tout va bien (mis à part la petite modification matérielle à effectuer sur la carte électronique).
Par contre avec le prix du SP95 à ce jour, il n'est pas forcément rentable de rouler à l'E85, car la consommation est quand même supérieure ! J'ai refait le plein hier soir et la consommation moyenne sur mon 1er plein à l'E85 a été de 8.34L/100. Je consomme donc entre 20 et 25% de plus qu'avec du SP95, car en principe j'aurais consommé entre 6.3 et 6.7L/100.
Sur le 1er plein j'avais payé 0.99€ le litre d'E85 chez Total, donc avec une consommation entre 20 et 25% supérieure ça revient au même prix voire plus cher que de rouler au SP95 !!
Hier j'ai payé l'E85 à 0.89€ le litre, donc il y a une petite économie mais vraiment très faible, d'à peine plus de 5€ sur un plein de 60L en comptant une surconsommation de 25%, car en ce moment le SP95 est à 1.2€ le litre !
A suivre...
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