Technique : L'indice d'octane

L'indice d'octane est un nombre qui exprime les caractéristiques antidétonantes d'un carburant. On le représente parfois par l'abréviation ON (octan number). Par définition, il correspond au pourcentage d'iso-octane contenu dans un mélange d'iso-octane et d'heptane normal qui, utilisé pour alimenter un moteur CFR fonctionnant dans des conditions normalisées, provoque la même intensité de détonation que l'essence essayée. L'évaluation des caractéristiques antidétonantes de l'essence peut se faire :

- dans des conditions normales de fonctionnement, suivant l'une ou l'autre des méthodes dites Motor Octan Number (M0N) ou Research Octan Number (RON) ;

- dans un moteur normalisé (CFR), en utilisant une méthode normalisée pour mesurer l'intensité de détonation

- en utilisant deux carburants de référence normalisés (heptane normal et iso-octane).

En raison des conditions dans lesquelles on détermine l'indice d"octane, on peut remarquer qu'il est fonction uniquement de la composition chimique du carburant essayé. D'une façon générale, on constate expérimentalement qu'à égalité du nombre de leurs atomes de carbone, les hydrocarbures à structure

ramifiée ont un meilleur comportement antidétonant que ceux à structure linéaire.

En outre, dans le cas d'hydrocarbure paraffinique à chaîne linéaire, le comportement antidétonant s'améliore quand le nombre des atomes de carbone diminue. Les hydrocarbures naphténiques et aromatiques ont en outre de très bonnes caractéristiques antidétonantes.

Étant donné la définition de l'indice d'octane d'une essence, il est facile d'observer que ce système de détermination ne rend pas compte du comportement de l'essence pendant les régimes transitoires, par exemple dans les accélérations à partir d'une faible vitesse, qui sont principalement influencés par l'indice d'octane de certaines fractions de l'essence. En effet, les fractions les plus volatiles, qui sont les premières à arriver dans la chambre de combustion pendant les accélérations, sont particulièrement importantes. Si la " tête " de l'essence (c'est-à-dire sa partie la plus volatile) a un indice d'octane élevé, l'essence fournit de bonnes performances en accélération, tandis que des essences avec une " tête" à bas indice d'octane présenteront un comportement sur route insuffisant, même si l'indice d'octane global de l'essence est satisfaisant.

Un exemple d'essence présentant cet inconvénient est représenté par celle qu'on obtient par le procédé de reformage catalytique, riche en produits aromatiques et hydrocarbures saturés, et qui, d'autre part, à un excellent comportement à régime constant du moteur.

On peut également observer que deux essences de même indice d'octane ROM présentent à grande vitesse des propriétés antidétonantes différentes si l'une d'elle contient des produits de craquage qui impliquent la présence d'oléfines.

Ces dernières, par ailleurs, sont intéressantes pour améliorer l'indice d'octane de la "tête" de l'essence. La présence de pourcentages élevés d'oléfines (au-dessus de 15 %) exige une diminution de l'avance à l'allumage du moteur, pour obtenir un fonctionnement sans détonation. Indépendamment des caractéristiques des hydrocarbures de base de l'essence, l'indice d'octane peut être augmenté en utilisant des additifs antidétonants, dont les plus connus sont le plomb tétra éthyle (TEL) et le plomb tétra méthyle (TML). Puisque, pour des raisons écologiques, la teneur de ces substances dans l'essence est limitée, il est nécessaire, pour maintenir à leur niveau les indices d'octane (indice RM entre 98 et 100), de rendre plus sévère le traitement des bruts, ce qui a pour conséquence de diminuer le rendement en essence, à moins que l'on accepte des performances de moteurs inférieures à celles des moteurs actuels, de façon à permettre l'utilisation d'essence à indice d'octane plus bas.

Quand on attribue à certaines essences des valeurs de l'indice d'octane supérieures à 100, ces valeurs sont obtenues en extrapolant leurs caractéristiques antidétonantes et en les comparant à d'autres carburants auxquels on a conventionnellement attribué un indice d'octane supérieur à 100.

Pour les essences du type aviation, qui peuvent atteindre des indices d'octane de 145, il existe des méthodes de mesure adéquates (dénommées Aviation et Super charge) pour vérifier leur comportement dans les conditions de service dans lesquelles elles peuvent être utilisées.