Les carburants et la combustion

Depuis que l’homme a su les déclencher et les maîtriser, les phénomènes de combustion lui ont permis d’assurer sa survie (chauffage, éclairage, alimentation) puis d’accéder à la civilisation industrielle. Dans notre monde moderne, la combustion vive du charbon, des hydrocarbures ou d’autres produits organiques permet le fonctionnement des foyers domestiques et industriels et des différents types de moteurs utilisés eux-mêmes pour le transport terrestre, fluvial, maritime et aérien, ou encore pour l’agriculture.

Cet article rappelle les principales caractéristiques des carburants usuels qui sont le plus souvent des hydrocarbures issus du pétrole. Il fournit quelques notions de thermochimie et décrit les processus physico-chimiques de la combustion .

Le lecteur pourra utilement se référer aux articles « Carburants liquides » et « Combustibles liquides » du traité Génie énergétique [1][2] qui expliquent les exigences des différents convertisseurs d’énergie et les moyens mis en œuvre par les sociétés pétrolières pour obtenir des produits conformes à des spécifi-cations très précises. Rappelons ici quelques contraintes relatives aux différents types de moteurs.

Les essences utilisées dans le moteur à allumage commandé par étincelle doivent présenter des propriétés physiques (masse volumique, courbe de distillation, pression de vapeur) qui permettent leur pulvérisation dans l’air (par injection) avant l’introduction dans la chambre de combustion. En outre, la nécessité d’assurer un fonctionnement satisfaisant des automobiles dans des conditions atmosphériques extrêmement variables (depuis − 20 C jusqu’à + 40 C en France) implique des spécifications de volatilité des essences distinctes selon les saisons. Enfin, le moteur à essence exige que son carburant présente une forte résistance à l’auto-inflammation exprimée par l’ indice d’octane . Cette caractéristique conditionne certaines particularités du moteur (taux de compression, avance à l’allumage) qui, elles-mêmes, agissent directement sur les performances de la voiture (consommation de carburant, puissance spécifique). Toutefois, l’indice d’octane est en pratique plafonné par les contraintes de l’industrie du raffinage (composition des différents effluents, coûts, volume et répartition de la demande). La suppression progressive (entre 1990 et 2000) des additifs à base d’alkyles de plomb, qui, auparavant, permettaient d’accroître...