Compétition Automobile : Tout un Monde de Carburants. Arnaud ALBOUY Total Additifs & Carburants Spéciaux

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1 Compétition Automobile : Tout un Monde de Carburants Arnaud ALBOUY Total Additifs & Carburants Spéciaux

2 Compétition Automobile : Tout un Monde de Carburants Qu est ce qu un carburant compétition? Paramètres clés dans le développement des carburants compétition Indice d octane Vitesse de combustion Teneur en oxygène Carburants pompe & carburants compétition Carburants compétition : deux approches différentes F1 / Moto GP 2

3 Qu est ce qu un Carburant Compétition? Développement pour un moteur spécifique (2, 4 temps) Régime moteur, taux de compression, pression d admission Ciblé Performances de haut niveau / Fiabilité du moteur Le Carburant est optimisé pour correspondre aux conditions (exigences) spécifiques du moteur Formulation faite à partir de bases de haute qualité et de produits purs Contrôle complet du mélange / composition du carburant Répétabilité du comportement moteur (même réglage moteur) Conforme aux réglementations officielles RON/MON, composition chimique, tension de vapeur, masse volumique 3

4 Développement des Carburants Compétition Les carburants de compétition sont développés suivant 3 principaux paramètres techniques L indice d octane La vitesse de combustion La teneur en oxygène RON MON Règlement FIA mini Oxygène 3.7 %m/m maxi %m/m C4 C5 C6 C7 C8 C9+ Paraffins Naphthenes Olefins Aromatics Maximum

5 Carburants Compétition : Indice d Octane Le phénomène de cliquetis Chambre de combustion Front de flamme Auto inflammation des gaz frais Bougie Auto-inflammation Piston Bougie Pression Pression Cliquetis Combustion Normale Combustion Anormale Allumage TDC Temps Allumage TDC Temps 5

6 Carburants Compétition : Paramètres moteur Indice d Octane Design de la chambre de combustion / Turbulence Mélange Air/Carburant Taux de compression Loi d allumage (avance à l allumage) Paramètres carburant Résistance au cliquetis indice d octane (MON) Vitesse laminaire de combustion composition du carburant Cliquetis = Compétition entre le délai d auto inflammation du carburant et la vitesse de propagation de flamme (vitesse de combustion) Conditions climatiques extérieures 6

7 Carburants Compétition : Indice d Octane Intérêt d un carburant à haut indice d octane Sans changer les réglages d origine du moteur : protection et fiabilité du moteur Avec une optimisation des réglages du moteur : augmentation de la puissance Technologies bénéficiant d un carburant à fort indice d octane Moteur 4 temps turbocompressé Niveaux de pression et de température très élevés durant le processus de combustion Moteur 2 temps Généralement, taux de compression plus élevé pour en tirer plus de puissance 7

8 Carburants Compétition : Vitesse de Combustion Réactivité du carburant lors de la combustion Chambre de combustion Front de flamme Fin de combustion Bougie Piston Bougie Pression fin fin Vitesse de combustion rapide Vitesse de combustion normale Compression sans combustion Allumage TDC Temps 8

9 Carburants Compétition : Vitesse de Combustion Paramètres moteur Forme de la chambre de combustion Stœchiométrie du mélange Air/Carburant Régime maximum du moteur Paramètres carburant Vitesse laminaire de combustion des composés purs Paraffines < Napthènes, aromatiques, oléfines < Poly-insaturés Déterminations expérimentales 9

10 Carburants Compétition : Vitesse de Combustion Intérêt d un carburant à haute vitesse de combustion Sans changer les réglages d origine du moteur : augmentation de la puissance par une élévation de la pression maximum durant le processus de combustion Avec une optimisation des réglages du moteur : gain en puissance suite à l optimisation de l avance à l allumage Technologies bénéficiant d un carburant à haute vitesse de combustion Moteur 4 Temps atmosphérique La puissance est trouvée en augmentant le régime moteur et le besoin en octane n est pas essentiel Le paramètre déterminant est la vitesse de combustion car le temps pour brûler le carburant est de plus en plus court 10

11 Carburants Compétition : Teneur en Oxygène Les familles d oxygénés Éthers Alcools Principales caractéristiques Quantité d oxygène Éthers << Alcools Octanes RON > 110 et MON > 94 Chaleur de vaporisation Hydrocarbures < Éthers << Alcools Vitesse de combustion Hydrocarbures < Oxygénés 11

12 Carburants Compétition : Teneur en Oxygène Intérêt d utiliser des composés oxygénés Obtention d indices d octane élevés dans des carburants sans plomb quand la teneur en composés aromatiques est restreinte par la réglementation Meilleure combustion et donc amélioration du rendement moteur Augmentation de la chaleur de vaporisation du carburant (effet de refroidissement de la charge) Mais nécessité de revoir la cartographie du moteur Sinon mélange trop pauvre qui pourrait entraîner des problèmes de températures de combustion trop élevées et mener à un risque de cliquetis 12

13 Carburants Compétition & Carburants Pompe Sélection bases, molécules Règlement technique spécifique Constance formulation Même réglage moteur toute la saison (limite cliquetis) Réponse aux besoins spécifique des moteurs de compétition Adaptation aux moteurs atmo, turbo, grosse cylindrée, moto Raffinerie tout venant Conforme à l EN228 (Europe) Saisonnalité été / hiver Variabilité dans le temps (dépend du brut traité) Utilisation générique Tout type de moteur 13

14 Carburants Compétition : F1 / Moto GP Règlement FIA 2009 Règlement FIM 2009 Volume réservoir non contraint : mini masse embarquée MV mini PCI massique max. «mini aro» Peu sensible à l indice d octane Volume réservoir contraint : maxi autonomie MV maxi PCI volumique max. «maxi aro» Sensible à l indice d octane tr/min tr/min «Réactivité» du carburant «Linéarité» du carburant 14

15 Carburants Compétition : F1 / Moto GP 370 km/h Vitesse Maxi 335 km/h 2.3s km/h 2.4s 16s km/h 15s 1.3s km/h 3.1s 14.5s 1000m DA 16.8s 1 min 16 Tour de piste circuit de Barcelone 1 min 42 15

16 Compétition Automobile : Tout un Monde de Carburants Merci de Votre Attention