SP95 ou SP98, que choisir à la pompe ?

Je parie que comme moi, à la station service, vous vous êtes au moins une fois demandé quel était le meilleur carburant pour votre véhicule essence : sans plomb 95 ou sans plomb 98 ?
Quelle différence ? A quoi fait référence le nombre ? Est-ce que le passage de 95 à 98 est significatif pour la performance et la longévité du moteur ? Comment se justifie la différence de prix ?

Essence, pétrole, quel lien ?
On le sait bien, l’essence vient du pétrole. En effet, le pétrole est un mélange très complexe d’hydrocarbures de diverses natures chimique, qu’il convient de séparer. La technique employée est appelée distillation fractionnée (nous en parlions dans un très vieil article ICI).
Grosso modo, le pétrole est chauffé à environ 400 °C : les hydrocarbures les plus volatils sont les molécules les plus légères, les plus simples, possédant le moins de liaisons chimiques à casser. Bref ces hydrocarbures s’évaporent facilement et les vapeurs seront récupérées en haut de la colonne : ce sont des gaz tels que le méthane.
Au contraire, les molécules les plus complexes, les plus lourdes, possédant le plus de carbone se vaporisent très difficilement et restent en bas de colonne : ce sont les hydrocarbures lourds dont on fait du bitume et du fuel (à plus de 20 voire 40 atomes de carbone).

Entre ces deux extrêmes, des molécules plus ou moins légères se vaporisent, et en montant dans la colonne se refroidissent et recondensent à un palier précis dicté par leur température de condensation (liée à leur structure chimique).
On parvient donc ainsi à séparer l’ensemble des constituants. Mais pas tous de façon individuelle : ils sont regroupés par famille, avec pour chacune d’elle un nombre d’atomes de carbone compris dans un même intervalle (on parle de coupe) : les gaz (1%), les essences (22%), le kérosène, le gazole (27%) et les coupes lourdes comme le fioul lourd (41 %).

Les essences sont quant à elles, plutôt en tête de colonne, juste derrière les gaz.

L’essence légère
L’essence correspond à la coupe C5-C10 (entre 5 et 10 carbones) : ce qui correspond à des températures d’ébullition-condensation comprises entre 40 et 180 °C. Cela concerne plus d’une centaine de composés de structure très variable : linéaire, ramifiée, cyclique et aromatique.
Toutes les essences obtenues après cette première étape de distillation, ne sont cependant pas prêtes à l’emploi : tous les hydrocarbures qui la composent ne se comportent pas tous de façon idéale pour la combustion dans un moteur. Il faut alors favoriser ceux qui sont les plus adaptés.

Que se passe-t-il dans un cylindre de moteur ?
Un cycle moteur est composé d’une admission (1) (le mélange air/essence est aspiré dans le cylindre), d’une compression (2) (le piston comprime le mélange pour favoriser les rencontres entre les molécules combustible-comburant), d’une phase de combustion après allumage par l’étincelle(3) ce qui repousse le piston vers le bas. La dernière étape d’échappement (4) (remontée du piston) permet d’évacuer les gaz de combustion.

engine

C’est bien sûr l’étape de combustion qui impulse le mouvement au piston et qui doit donc se produire « au bon moment »; en particulier, l’inflammation ne doit pas se produire avant l’allumage (étincelle de la bougie).
Or certains hydrocarbures lorsqu’ils se trouvent comprimés avec de l’air, finissent à partir d’un certain taux de compression par faire l’objet d’une auto-inflammation. La combustion explosive a lieu alors même que le piston n’a pas fini sa course. Il en résulte un pic de pression, une onde de choc (éventuellement une détonation) avec toutes les vibrations qui en découlent, et une surchauffe : le moteur subit alors des contraintes thermiques et mécaniques fortes pouvant induire des fissurations (voire des dégâts beaucoup plus grands). L’onde de choc se traduit par un bruit métallique caractéristique (cliquetis). L’autre conséquence fâcheuse est une perte de performance, et une augmentation des imbrûlés (d’où un encrassement, et des émissions dans l’air non optimisées).

auto-inflammation

D’autres hydrocarbures, au contraire, résistent à l’auto-inflammation, entrent en combustion uniquement au moment de l’étincelle. Bref, ils donnent lieu à une combustion douce, uniforme et non explosive : les gaz brûlent en se détendant.

Le risque d’auto-inflammation, variable selon le type de combustible, dépend aussi du régime dans lequel se trouve la voiture (faibles régimes ou super accélérations par exemple).

piston_detonation_damage

Piston ayant subi l’effet de « détonations »
Source

Qu’est-ce que le taux d’octane ?
Parmi les composés présents dans l’essence, les motoristes (et pétroliers en amont) s’intéressent de près à deux d’entre eux :
– l’octane (ou plutôt l’iso-octane), une molécule très ramifiée,
– l’heptane, une molécule très linéaire.
octane
Ces deux hydrocarbures ont un comportement complètement opposé pendant le cycle moteur. L’iso-octane, avec toutes ses branches, est un des hydrocarbures les plus sympathiques vis-à-vis de la combustion : excellente résistance à l’auto-inflammation. On lui attribue par définition l’indice d’octane de 100.
Au contraire, l’heptane très linéaire, s’emballe vite sous pression : il est un candidat idéal à l’auto-inflammation. On lui attribue l’indice 0.

Comme on l’a précisé ci-dessus, l’essence est un mélange complexe qui ne contient pas que l’octane et l’heptane. Le taux d’octane 98 n’indique donc pas que l’essence contient exactement 98 % d’iso-octane. Il indique par contre que le mélange se comporte de la même façon qu’un mélange binaire (98% octane – 2 % heptane).

SP95 ou SP98 ?

Les raffineries vont donc essayer de produire des essences dont l’indice d’octane est le plus élevé possible afin d’obtenir un mélange « non détonant » pour les moteurs.
Pour cela, il faudra modifier un maximum d’hydrocarbures linéaires en hydrocarbures ramifiés (proches de la structure de l’iso-octane) ou cycliques (ces derniers résistants bien également à l’auto-inflammation). Ce procédé s’appelle le reformage

reforming

Une autre solution consiste à casser des longues chaînes en chaînes plus courtes (indice d’octane plus élevé). Ce procédé s’appelle le craquage.

Enfin, une autre voie consiste à ajouter dans l’essence des additifs « anti-détonants ». Pendant longtemps, il s’agissait d’une molécule contenant du plomb. Pour limiter les risques sanitaires et environnementaux (et l’empoisonnement des pots catalytiques), de nouveaux additifs (à fort indice d’octane) ont été mis au point. L’essence est désormais « sans plomb ».
On comprend mieux pourquoi l’essence SP98 est plus chère que la SP95 : elle a nécessité plus de traitements (reformage, craquage, ajout d’additifs) pour augmenter le taux d’octane.

Du côté des motoristes, le design des cylindres joue aussi beaucoup. Ils doivent choisir au mieux le taux de compression :
– suffisamment élevé pour favoriser les rencontres entre molécules combustible-comburant, ce qui va jouer sur l’efficacité de combustion et la consommation du moteur,
– suffisamment bas pour éviter que le mélange s’enflamme spontanément trop vite.

D’autres optimisations  permettent aussi de limiter les risques : comme l’optimisation dans le système d’injection ou l’instant où s’active l’allumage (réglage du système d’avance à l’allumage).

Certains motoristes travailleraient même sur un taux de compression variable, avec  une course du piston modulable selon la conduite adoptée (démarrage, accélération…). Mais des voitures équipées de tels systèmes ne sont pas encore sur le marché.

Toujours est-il que le moteur d’une voiture est optimisé pour un certain type d’essence.
Bref, si le moteur est prévu pour une essence SP95, il n’y aura aucune bénéfice à passer à une alimentation en SP98.
L’inverse n’est pas vrai : en utilisant une essence présentant un risque d’auto-inflammation supérieur (SP 95) à ce qui a été prévu par le constructeur (SP98), le moteur ne sera pas utilisé dans ses conditions optimales.
Notons au passage qu’il existe dans certains pays des essences en vente libre possédant un indice d’octane supérieur à 100, prévues initialement pour les véhicules de compétition.

Question subsidiaire : pourquoi les chaînes ramifiées résistent-elles mieux aux fortes pressions ?
Beaucoup d’efforts de recherche sont consacrés à la compréhension des phénomènes d’auto-inflammation. Et visiblement, c’est loin d’être simple parce que des mécanismes chimiques en chaîne et des phénomènes physiques entrent en jeu.
Plusieurs mécanismes ont été mis en avant pour expliquer pourquoi des hydrocarbures linéaires résistent beaucoup moins bien que les chaînes ramifiées plus courtes.
Difficile de résumer cela de façon simple, mais on peut dire que ce sont des processus d’oxydation radicalaire en chaîne qui rendent le processus auto-acceléré et exothermique.
Ce qui semble important, c’est le type de radicaux formés (les radicaux sont des petites molécules intermédiaires très réactives car possédant des électrons non appariés) et les formes chimiques intermédiaires : les radicaux OH sont les plus actifs dans l’apparition du processus d’auto-inflammation.
Lorsque les molécules sont très compactes et ramifiées, on comprend bien que l’accessibilité est plus réduite : pas facile pour
 l’oxygène d’entamer son « travail de sape » des liaisons.
Les liaisons à modifier au sein d’un hydrocarbure linéaire sont à ce titre, plus accessibles.

Le mot de la fin :

Preuve est faite avec cet article, que les histoires de moteur, n’intéressent pas que ces messieurs… Ma curiosité me perdra !

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Pour en savoir plus
http://fr.wikipedia.org/wiki/Raffinage_du_p%C3%A9trole
http://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_d’octane
http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_%C3%A0_combustion_et_explosion
http://www.essentialchemicalindustry.org/processes/cracking-isomerisation-and-reforming.html
http://etheses.whiterose.ac.uk/4197/1/Mohamed_C_Chemistry_PhD_1997.pdf

25 comments for “SP95 ou SP98, que choisir à la pompe ?

  1. 05/06/2015 at 22:05

    Passionnant !

    Ceci dit, il y a des mecs qui ne s’intéressent pas du tout aux bagnoles, hein… Mais qui sont suffisamment curieux pour effectivement se poser la question des différences entre le fameux nonante-cinq et le nonante-huit (yep, je viens d’un coin de la Francophonie où on sait compter au-delà de soixante-neuf 😉 )

    Je n’avais encore jamais lu d’explication aussi claire. Bravo ! Cette fois, je pense que je n’oublierai pas.

    Bravo à Valentin pour le piston 🙂

    J’en profite pour te poser deux autres questions qui me travaillent à la pompe à essence :

    – Il me semble qu’on parle d’octane à la colonne depuis l’introduction des catalyseurs et de l’essence sans plomb. Avant, on avait de la « normale » (en Suisse, c’était « ordinaire », en France, si je me souviens bien) et de la « super ». La différence entre elles, c’était déjà l’indice octane ?

    – De toutes les voitures à essence que j’ai conduites (et je n’en possède pas, du coup, j’en loue pas mal…), je n’en ai jamais vu aucune qui fût optimisée pour de la sans plomb 98. Il y en a ? C’est courant ?

    Merci d’avoir partagé cet article, et merci d’avance pour les réponses si tu les as 🙂

    xx

    Alan

    • john
      06/06/2015 at 03:10

      Ah bon après 69, c’est pas 70 ?

      😀

    • 06/06/2015 at 06:56

      merci pour cette lecture attentive. Je transmets à Val (même s’il ne m’a pas paru aussi passionné que pour dessiner des dragons…je suis contente de ce premier pas).
      Oui la différence entre l’ordinaire et la super, c’était déjà l’indice d’octane (j’ai cru voir passer les valeurs 87 – 92)
      Pour la question des voitures optimisées pour de la SP98…je t’avouerais que je ne sais pas d’emblée (j’y connais rien en voitures en fait 😉
      D’après ce que j’ai lu, il semble que cela soit pour des voitures à haut rendement (compétition) et encore, on grimperait bien au-delà du 98.
      Bon, je chercherai un peu plus de détails à l’occasion !

  2. MacArony
    06/06/2015 at 01:06

    Y’a pas de différence en France entre 95 et 98 (octane 85 et 87) quand une voiture est optimisée pour un carburant en général c’est pour du 105 ou de l’e85 ou de l’e100.
    Un calculateur de voiture via les sonde oxygène ( lambda) les knock sensor (capteur cliquetis) et autres capteurs arrive très bien a corriger l’allumage et le temps d’injection pour éviter la détonation. La seule différence qui peut se sentir c’est a la limite la puissance et encore ça dépend des voitures.

  3. JLOL2
    08/06/2015 at 06:33

    Une explication très claire et facile à comprendre. merci

  4. Gatien
    08/06/2015 at 11:16

    Encore un article bien clair, Merci Pascal. Du coup tout un tas de questions me viennent sur le fameux 95E10. Et pourquoi beaucoup de moteur ne sont pas compatible bien qu’il respecte les bon taux d’octane.

    • 08/06/2015 at 11:43

      Merci.
      Oui j’ai vu au fil de mes lectures, qu’il y avait des soucis avec les carburants contenant de l’éthanol.
      Je ferai un article dédié… à savoir quand : pas d’idée.
      Pascale (avec un « e », j’y tiens) 😉

      • Gatien
        09/06/2015 at 07:30

        Oups, vraiment désolé pour la faute de frappe, et malheureusement on en peux pas éditer.
        De coup, j’attends avec impatience ce nouvel article.
        Bonne continuation

  5. Bruno
    08/06/2015 at 17:38

    J’ai eu récemment sur ce sujet, une discussion de comptoir avec un motoriste et je me permet de partager la conclusion de comptoir de cette discussion :
    En gros, et comme le laisse présager les autres commentaires, le gain de rendement de l’utilisation de SP98 ne vaut pas la différence de prix.

  6. Nicolas
    11/06/2015 at 14:19

    Excellent article! Je pense aussi que je vais retenir la différence maintenant…..
    je me pose une question: est-ce aussi pour ces raisons que le diesel (Gazoil) n’est pas compatible avec les moteurs essence (et inversement)?

    • 11/06/2015 at 20:40

      Merci
      LE gasoil est fait de grosses molécules (en C16 et +) donc à priori normal qu’elles ne soient pas interchangeables avec les + petites de l’essence.
      Un profil de combustion donc très différent (T°…).
      Et puis justement dans un moteur diesel, il s’agit d’une combustion spontanée à partir d’une certaine compression.
      Bon … je pense que je ferai aussi un article, parce que cela mérite d’être creusé 😉

  7. bongo
    12/06/2015 at 10:10

    En fait dans un moteur diesel le taux de compression est bien plus élevé qu’un moteur essence (12 à 18 au lieu de 8 à 12).
    C’est ce qui explique pourquoi un moteur diesel est plus lourd (et plus cher) qu’un moteur essence.

    Comme dit Pascale, il n’y a pas d’allumage dans un moteur diesel, et à ces taux de compression c’est un allumage spontané. D’ailleurs c’est pour cette raison que l’on entend des bruits de « tracteur » pour un moteur diesel au ralenti, si caractéristique (faites attention aux voitures arrêtées aux feux, vous entendrez cette douce musique, et vous sentirez cette odeur de diesel).

    Des efforts ont été fait depuis une vingtaine d’années, on a des moteurs à injection haute pression (common rail, etc…) avec des pré-injections (pour améliorer le bruit et les conditions de combustion) et post-injection (pour les filtres à particules), mais ça reste encore polémique sur leur efficacité.

    • Einstein
      25/05/2016 at 17:00

      Les diesels c’est de la merde, c’est cancérigène, même dans les moteurs modernes sont encore bien plus pire, pénètrent facilement dans nos poumons! C’est pourquoi en Amérique du sud et nord ils sont contre le diesel, c’est un carburant sale est réserver pour les agriculteurs et les camions normalement. (On ne roule pas en diesel pour le porte monnaie qui se soulage est faux plutôt à la santé ) . Personnellement je n’est jamais aimer ces pourriture moteur diesel (qui puent , irrespirable) à la long terme le diesel sera plus cher sur les services qui resterai très délicate c’est bien pire en comparaison des moteurs essence qui resterai très fiable à long terme. De plus c’est du lobby ce que vous entendiez les conneries des constructeurs Européenne pour chercher quelque centime de près, ça vous finira la santés dans vos poumons on ne pourrais plus revenir en arrière.

      • 25/05/2016 at 19:09

        Bon, vous paraissez très exaspéré par le diesel. Votre interrogation (qui est en fait, plus une affirmation) mérite qu’on s’y penche sérieusement. J’ai pas mal de boulot mais je pense qu’il serait vraiment intéressant de faire un point sur la question !!

  8. 13/06/2015 at 11:35

    Bon article où j’ai tout pigé dans ma p’tite tête et maintenant, j’aimerais savoir pourquoi les deux carburants diesel et essence sont proposés aux voitures. Pourquoi pas 100% diesel ou 100% essence, sans entrer dans le conflit.
    🙂

    • 16/07/2015 at 09:04

      Je ne sais pas trop Sirtin, il faut repartir dans l’histoire du développement des deux types de moteur je pense… merci pour ta remarque, je chercherai aussi (un de ces 4) sans entrer dans le conflit 😉

      • Gatien
        16/07/2015 at 12:12

        La répartition diesel/essence dépend aussi du pays.
        Aux USA, ou il y a très peux d’énergie nucléaire, une grosse partie des grosses molécules est utilisées dans les centrale à fioul.
        En France, avec la politique du tout nucléaire/tout électrique, il a bien fallut trouver un marcher pour le bas de la colonne.
        Cette vision purement économique n’explique certainement pas tout, mais je pense pas qu’elle soit dissociable de l’histoire de la technologie des moteurs. les deux doivent se compléter 🙂

  9. 16/07/2015 at 18:14

    D’accord, ce serait chouette d’en savoir plus sur les raisons de ce choix, autant scientifiques que politiques.
    🙂

  10. CHAUVIN
    18/05/2016 at 08:24

    Merci pour cet excellent article, mais j’ai fait un pari avec un ami et je ne trouve pas la solution. J’ai parié que le SP 95 était apparu en France plus récemment que le SP 98, pourriez-vous me donner des informations sur les dates de distribution en France de ces deux carburants SVP ?

    Stéphanie

    • 26/05/2016 at 17:49

      Je vais mener l’enquête : je ne sais pas du tout !

    • Palatino
      24/08/2016 at 09:14

      Salut Chauvin,

      Le SP98 est apparu vers la fin des années 80. C’est le carburant de substitution du Super plombé qui a disparu des pompes en 2000.
      Je ne souviens plus pour le SP95, mais c’était après le SP98, car les moteurs ne sont compatibles avec le SP95 que depuis 1991.

  11. Renaud
    24/10/2016 at 19:44

    Cet article est très imprécis sur ce point :

    « On comprend mieux pourquoi l’essence SP98 est plus chère que la SP95 : elle a nécessité plus de traitements (reformage, craquage, ajout d’additifs) pour augmenter le taux d’octane. »

    En Europe, le SP est constitué d’un essence de base (RON 84/88) transporté additionné d’ETBE (RON 112). Les pétroliers incorporent ensuite additifs + d’ETBE, + éthanol.
    Pas de raison qu’un SP98 contenant 15% d’ETBE soit + cher qu’un SP95 + éthanol ayant le même indice d’octane, tout en étant constitué de la même essence de base contenant déjà de l’ETBE …

    L’ETBE est un déviré de l’éthanol est à quasiment les mêmes caractéristiques, sauf qu’il est anhydride et n’attire pas l’eau pour être transporté.

    • 24/10/2016 at 20:54

      Merci pour ces précisions. Je ferai un complément / modif. après avoir travaillé cet aspect.

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