ANTIDÉTONANTS

ANTIDÉTONANTS

ANTIDÉTONANTS

Un moteur à explosion à quatre temps effectue un certain cycle mécanique: mouvements du piston, ouvertures et fermetures des soupapes. Ce cycle est lui-même commandé par la combustion du carburant, et notamment par la vitesse de propagation de la flamme dans les cylindres, qui est normalement de quelques dizaines de mètres par seconde. Le réglage de l’allumage permet d’ajuster au mieux le rythme mécanique du moteur à son rythme chimique. Cependant, il arrive parfois, lorsque l’effort demandé au moteur est trop grand, que la vitesse de propagation de la flamme soit multipliée par un facteur élevé, de l’ordre de 100. Dans ce cas, il n’est plus possible d’adapter, même approximativement, le cycle mécanique au régime de combustion, et le moteur cogne ou cliquète. La combustion se fait en régime de détonation et non plus simplement de déflagration, qui est la règle normale.

Ce phénomène dépend non seulement de la densité et de la volatilité du carburant utilisé, mais aussi de sa structure. Les hydrocarbures à chaînes droites paraffiniques sont les plus détonants, puis viennent les hydrocarbures non saturés, les ramifiés et cyclaniques et, enfin, les aromatiques, les meilleurs. On a pris l’habitude de caractériser le pouvoir antidétonant d’une essence par son indice d’octane, obtenu en comparant son comportement, dans des conditions standardisées, avec celui d’un mélange d’heptane normal, carbure aliphatique droit, et d’isooctane, carbure très ramifié au contraire. Par convention, l’heptane a un indice d’octane nul, l’isooctane a un indice de 100. Il existe des carburants ayant un indice d’octane supérieur à 100.

On a pu constater que la combustion, dans un moteur à explosion, ne donne pas directement du dioxyde de carbone (ou gaz carbonique) et de la vapeur d’eau (produits finals), mais des produits intermédiaires d’oxydation ayant diverses fonctions chimiques (aldéhydes, peroxydes) qui tendent plus ou moins à favoriser la détonation. La formation de ces éléments dangereux peut être inhibée par l’addition à l’essence d’anticatalyseurs appelés antidétonants, dont le plus connu est le plomb tétraéthyle. Celui-ci a été découvert par l’équipe Midgbey, Boyd et Kettering du Centre de recherches de Detroit, qui a également mis au point sa fabrication industrielle et ses conditions d’incorporation à l’essence. Le plomb tétraéthyle, Pb(C²H⁵)⁴, est un liquide très toxique de densité 1,62, bouillant vers 200 ⁰C en se décomposant. On peut le préparer par action d’un alliage de sodium et de plomb sur l’iodure d’éthyle ou remplacer l’iodure par le sulfate neutre correspondant, en présence d’iodure potassique et de benzène. Il existe également d’autres procédés de fabrication.

Les moteurs à taux de compression élevé ne pouvaient s’accommoder d’une essence obtenue par simple distillation. Il est nécessaire de craquer et de réformer le brut, mais l’essence ainsi obtenue devait encore être additionnée d’antidétonants. Cependant, les alkyles de plomb, qui permettent d’accroître aisément l’indice d’octane, sont devenus indésirables dans le cadre des réglementation antipollution. Ainsi, les pots catalytiques et les carburants sans plomb se sont développés depuis les années 1970 aux États-Unis, au Canada et au Japon, et depuis les années 1980 dans la Communauté européenne. Ces évolutions ont pu se faire et se poursuivent grâce aux traitements d’hydrocarbures donnant de hauts indices d’octane, d’une part, et à l’adaptation du moteur en faisant varier ses paramètres de réglage et de conception (taux de compression, avance à l’allumage, dosage de la carburation, géométrie et métallurgie de la chambre de combustion), d’autre part.

Encyclopédie Universelle. 2012.