Les véhicules "flex fuel"

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Description détaillée

 

Présentation :

Le véhicule Flexfuel (appelé aussi véhicule à carburant modulable) est équipé d'un moteur à essence. Son système de carburation s'adapte à différents carburants et permet au véhicule de fonctionner avec : de l'essence super sans plomb, du bioéthanol ou un mélange des deux. En France, il existe 2 catégories de véhicules Flexfuel : 

• Les véhicules équipés d'origine (première monte). Ils sont commercialisés neuf avec un système de carburation "muticarburant" (essence/bioéthanol). Cette spécificité est mentionnée sur le certificat d'immatriculation, dans la rubrique (P3) source d'énergie. Le code (ES) essence est remplacé par le code FE (bioéthanol/essence).
• Les véhicules équipés d'un kit de conversion (seconde monte). Depuis décembre 2017, il est possible d'équiper un véhicule essence d'un kit de conversion homologué. A l'issu de cette transformation, la rubrique P3 du certificat d'immatriculation (source d'énergie) sera modifiée.

Les carburants :

En France, un véhicule Flexfuel peut fonctionner avec du Super sans plomb 95, du Super sans plomb 98, du Super sans plomb 95-E10, du Superéthanol E85 ou un mélange de ces carburants. 

• Les Supercarburants 95 et 98 (SP95 et SP98) : Ces carburants peuvent contenir jusqu'à 5% de bioéthanol. Ils sont compatibles avec tous les véhicules essence commercialisés après 1990
• Le super sans plomb 95-E10 : Il s'agit d'un carburant au standard Européen, il est commercialisé en France depuis le premier avril 2009. C'est du sans plomb 95 qui peut contenir jusqu'à 10% de bioéthanol. Il est compatible avec les véhicules essence commercialisés après 2001.

Les biocarburants :

Il existe 2 filière de production de biocarburant :
 

• La filière "éthanol" qui produit des carburants destinés aux moteurs essence.
• La filière "huiles végétales" qui produit des carburants destinés aux moteurs diesel. 

Nota :

• On retrouve du biodiesel à hauteur de 7% dans le gazole B7 ; 10% dans le gazole B10 ; 100% dans le B100. En France, ce dernier n'est pas commercialisé dans les stations service, il est réservé à des flottes captives de poids lourds. Il nécessite une adaptation du moteur.
• Le moteur diesel peut aussi fonctionner avec du ED95. Il s'agit d'un produit issu de la filière éthanol, il contient 95% d'éthanol et 5% d'additif non pétrolier. Il est autorisé uniquement pour des flottes captives.
   

L'éthanol ou bioéthanol :

L'éthanol de première génération est obtenu par un procédé de fermentation industrielle permettant de transformer le sucre contenu dans les végétaux en alcool. Les végétaux utilisés sont classés en deux grandes catégories :
 

• Les plantes amylacées (céréales, tubercules...)
• Les plantes sucrières (canne à sucre, betterave sucrière...)

Ci-dessous le schéma du processus de fabrication :
 

L'éthanol seconde génération est obtenu à partir de déchets : marc de raisin, paille, sciure de bois, déchets forestier, résidus agricoles.

On estime que l'utilisation du E85 en remplacement de l'essence d'origine fossile permettrait de réduire de près de 60% les émissions de gaz à effet de serre sur l'ensemble de la chaîne (culture, production, transport et consommation). Cependant, le bioéthanol de première génération peut rentrer en concurrence avec les cultures destinées aux produits alimentaires. 

Les caractéristiques du super éthanol E85 :

L'éthanol a un pouvoir calorifique inférieur de 35% par rapport à l'essence. Il a cependant une masse volumique supérieure. Lorsqu'un moteur fonctionne à l'E85, une surconsommation d'environ 30% par rapport à l'essence est prévisible. L'éthanol a un indice d'octane (RON) supérieur à l'essence (110).
Autres propriétés de l'éthanol :
 

• Il possède un pouvoir détergeant.
• Il est miscible avec l'eau.
• Il n'est pas miscible avec l'huile.
• Il est hygroscopique.
• Il possède une température d'inflammation supérieure à l'essence
• Il devient corrosif après un contact prolongé avec l'air.

Ci-dessous un comparatif essence / éthanol :
 

 

La règlementation :

La commercialisation du supercarburant E85 est autorisée en France depuis le 01 janvier 2007. Avant la parution de l'arrêté du 30 novembre 2017 qui autorise l'installation de boitiers homologués, seuls les véhicules « Flexfuel » première monte étaient autorisés à circuler en France.
Les arrêtés du 30 novembre 2017 et du 19 février 2021 autorisent l'installation d'un boitier de conversion et la transformation de la carte grise sur l'ensemble des motorisations essence (Euro 3 minimum).

Les points essentiels de l'arrêté du 30 novembre 2017 :

Les véhicules concernés :

• Les véhicules particuliers et les camionnettes (selon l'article R.311-1 du code de la route),
• Immatriculés en France dans une série définitive,
• Compatibles avec le carburant SP95-E10,
• Conformes à la norme Euro 3 minimum,
• Possédant une puissance administrative (rubrique P6) inférieure ou égale à 14 cv,
• Non équipés d'un filtre à particules (GPF),
• Véhicules à essence, hybrides non rechargeables, hybrides rechargeables, à bicarburationessence/GPL, à bicarburation essence/GNV.

Les familles de véhicule (selon l'arrêté) :

• Injection indirecte / injection directe,
• Procédé de combustion (2 temps, 4 temps, rotatif),
• Niveau d'homologation (Euro 3-4) / (Euro 5-6)
• Puissance fiscale (7 cv et moins) / (8 cv à 14 cv)

Le boitier ou dispositif de conversion :

• Destiné à modifier le temps d'injection et l'avance à l'allumage,
• Aucune reprogrammation du calculateur de gestion moteur n'est autorisée,
• Doit être homologué pour chaque famille de véhicule. Exemple de numéro d'agrément de prototype pour les boitiers FLEXFUEL ENERGY DEVELOPMENT : PA-0073-21-00 (Injection indirecte ; 4 temps ; Euro 3-4 ; 7 cv et moins),
• Doit posséder une homologation contre les rayonnements électromagnétiques : Exemple de numéro d'agrément pour les boitiers BIOMOTORS : E2- 10R06/01 20145

Le fabricant :

• Il doit obtenir l'homologation des boitiers pour chaque famille de véhicule qu'il souhaite équiper (obtention d'un agrément de prototype auprès de l'UTAC),
• Il doit assurer la garantie de toutes les pièces du moteur en contact avec le carburant et les gaz d'échappement,
• Il doit assurer la formation des installateurs et délivrer une habilitation pour une durée ne dépassant pas 3 ans,
• Après réception de l'attestation d'installation fournie par l'installateur, il délivre et signe un certificat de conformité, il délivre le procès verbal d'agrément de prototype, il délivre une plaque ou une étiquette de transformation.

L'installateur :

• Il est habilité par le fabricant pour installer chaque type de boitier correspondant à chaque famille de véhicule ;
• Il est autorisé à installer uniquement les boitiers pour lesquels le fabricant l'a habilité ;
• Pour être habilité le technicien doit obligatoirement suivre une formation et être validé (c'est le technicien qui possède l'habilitation et non l'entreprise). L'habilitation est valable 3 ans, un recyclage est nécessaire ;
• Pour chaque pose de boitier, il délivre une attestation d'installation qu'il transmet au fabricant ;
• Après obtention du certificat de conformité auprès du fabricant, il appose sur le véhicule transformé (à proximité de la plaque du constructeur) une plaque ou une étiquette de transformation (certains fabricants demandent à l'installateur de réaliser une frappe à froid sur le véhicule).

Le propriétaire du véhicule :

C'est lui qui réalise les démarches administratives en ligne pour obtenir la modification du certificat d'immatriculation. Il doit fournir :

• Le certificat de conformité du dispositif de conversion,
• Le procès-verbal d’agrément du prototype du dispositif de conversion.

Les points essentiels de l'arrêté du 19 février 2021 :

A compter du premier avril 2021 :

• Les véhicules de 15 cv et plus peuvent être transformés,
• Les véhicules équipés d'un filtre à particules (GPF) peuvent être transformés.

Il est également mentionné que :

• Le boitier peut disposer d'un dispositif de détection du taux d'éthanol dans le carburant,
• Le boitier est destiné à modifier le temps d'injection et éventuellement l'avance à l'allumage,
• La garantie doit couvrir les pièces des réservoirs de carburant.

Les solutions rencontrées pour circuler au superéthanol E85

Selon le code de la route, seuls les véhicules homologués « Flexfuel » sont autorisés à circuler sur la voie publique avec un taux d'éthanol supérieur à 10%. Cette spécification apparait dans la rubrique P3 du certificat d'immatriculation.

• Le code ES (essence) devient : FE
• Le code EE (électricité / essence) « hybride rechargeable » devient : FL
• Le code EH (électricité / essence) « hybride non rechargeable » devient : FH
• Le code EN (bicarburation essence / gaz naturel) devient : FN
• Le code EG (bicarburation essence / GPL) devient : FG

Les solutions autorisées et homologuées :

Les véhicules homologués en première monte : Voici les constructeurs concernés en France :

• Jaguar Land Rover
• Ford

Les véhicules homologués équipés d'un boîtiers de conversion en seconde monte. Voici les fabricants concernés :

• Biomotors,
• Flexfuel,
• Borel,
• Eflexfuel.

Les solutions non autorisées et non homologuées :
 

• Le véhicule est équipé d'un boitier de conversion qui n'a pas fait l'objet d'homologation (absence de N° d'agrément de prototype) ou bien le véhicule n'est pas éligible à une transformation. Dans ce cas, le certificat d'immatriculation ne peut pas être modifié.
• Le calculateur de gestion moteur a été reprogrammé pour optimiser un fonctionnement à l'éthanol et éviter l'allumage du voyant EOBD. Attention la reprogrammation du calculateur d'injection quelle qu'elle soit n'est pas autorisée en France !
• Le véhicule fonctionne au superéthanol E85 sans aucune transformation.

La reprogrammation d'un calculateur d'injection ?

Ce que dit la loi :

L'installation d'un dispositif de conversion ne peut être effectuée que par un installateur, présent sur le territoire français, habilité par le fabricant. Seuls les dispositifs homologués et montés par un installateur habilité par le fabricant peuvent être installés sur les véhicules circulant sur la voie publique. Cette mention doit figurer sur les supports de communication du fabricant et des installateurs.

Ce qui exclut par principe, les entreprises réalisant des modifications de cartographie des calculateurs injections

Les risques encourus par l'utilisation d'un kit non homologué ou de l'utilisation de l'éthanol sans homologation ? 

• Non conformité du système car la réception à titre isolé (RTI) n'a pas été réalisée
• Carte grise non conforme car la caractéristique du carburant en P3 n'est pas conforme au carburant utilisé
• Refus au contrôle technique (dispositif installé non homologué)
• Garantie du moteur et des organes non prise en charge 
• Risque de détérioration moteur et des organes du système injection

Pourquoi les risques de détériorations moteur et organes du système d'injection ?

Il faut comprendre que l'utilisation d'un carburant avec un taux supérieur à 10% de taux d'éthanol n'a peut être pas été étudié sur le moteur et sur les éléments du système d'injection.

Ce carburant au pouvoir détergeant important peut endommagé à court, moyen terme les éléments du système d'injection comme par exemple :

• Filtre carburant
• Pompe électrique d'alimentation de carburant
• Pompe haute pression carburant
• Tuyau de carburant
• Injecteurs
• ...

Sur le fonctionnement moteur ?

Ce carburant est différent sur des points essentiels garantissant le bon dosage Air/Carburant.

En effet le calculateur d'injection essence assure le dosage stœchiométrique du carburant, c'est à dire le mélange théorique pour garantir une combustion optimale.

Sur un système d'injection essence avec du carburant SP 95 le dosage est d'environ 1/14.7 , la sonde oxygène amont permettra de corriger la richesse du mélange, on appelle cette fonction active par "la boucle fermée de la correction de mélange."

Certaines phases de fonctionnement du moteur ne permettent pas cette boucle fermée, on parlera de "boucle ouverte" c'est en fait lorsque le calculateur moteur ne prend en compte les informations délivrées par la sonde oxygène amont

Les cas sont les suivants:

• Moteur froid
• Démarrage moteur
• Forte accélération
• Forte charge
• Décélération
• Mode dégradé

Nous savons que le dosage stœchiométrique de l'éthanol  (100%) est de 1/9 que le carburant SP95 est de 1/14.7 , considérons que le mélange soit de 85% carburant d'éthanol, nous aurons un dosage de  1/9.86

Sans capteur de taux d'éthanol, le changement de carburant à la station peut provoqué :

• L'allumage du témoin EOBD 
• Un défaut relatif à la correction de richesse en long terme  
• Un appauvrissement du mélange provoquant une augmentation de la température de combustion
• Une détérioration des éléments moteurs comme les soupapes, les sièges de soupapes, les bougies d'allumage causé par l'augmentation de la température de combustion
• Des phénomènes de cliquetis
• ....

Les boitiers de conversion

Il s'agit de la seule solution permettant d'obtenir une homologation en seconde monte !

Le fonctionnement :

Le boitier de conversion est installé dans le compartiment moteur. Il est placé en « série » sur le faisceau des injecteurs entre le calculateur d'injection et les injecteurs.
Il « lit » la commande des injecteurs TI (temps d'injection) provenant du calculateur d'injection et assure l'alimentation des injecteurs en suivant l'évolution du (TI) essence. Il applique un coefficient d'enrichissement proportionnel au taux d'éthanol présent dans le réservoir du véhicule.

*Capteurs de la gestion moteur essence.

Le boitier de conversion :

• Peut être équipé d'un capteur d'éthanol afin d'optimiser l'enrichissement,
• Est équipé d'une sonde de température afin de gérer l'enrichissement à froid.
• Il existe des boitiers de conversion spécifiques à l'injection indirecte et à l'injection directe.

La sonde de température :

Elle permet au boitier de conversion de déclencher la phase de sur-enrichissement pour le départ à froid. Le sur-enrichissement est activé lorsque la température est inférieure à un seuil (environ 15°C). La sonde peut être interne au boitier ou bien à visser sur la culasse.

Le capteur d'éthanol :

Ce capteur permet au boitier de conversion de connaitre en permanence la teneur en éthanol du carburant présent dans la canalisation d'alimentation. Le boitier pourra ajuster le taux d'enrichissement en temps réel et s'adapter à tous les types de carburant E5, E10, E85. Le capteur est indispensable pour conserver un fonctionnement optimal y compris dans les cas où l'on ne ravitaille pas avec du E85 (absence de station, certains pays étrangers, volonté de remettre du sans plomb traditionnel).
Pour l'homologation, la règlementation n'impose pas à ce jour l'utilisation de ce type de capteur.

Le signal émis par le capteur est numérisé. Par convention il s'agit d'un signal carré dont la fréquence est proportionnelle au taux d'éthanol.
 

• Pour un taux d'éthanol de 0 %, la fréquence est de 50 Hz.
• Pour un taux d'éthanol de 100 % la fréquence est de 150 Hz.
   

 

 

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Méthodes et pratiques

Activité de remplacement :

Les éléments du circuit de carburant d'un véhicule Flexfuel n'ont pas de périodicité de remplacement. Le remplacement d'un de ces éléments se fera suite à une recherche de panne.
Lors d'une intervention sur le circuit de carburant, les règles d'hygiène et de sécurité énoncées par le constructeur doivent être respectées. Il faudra veiller :
 

• A porter les EPI (gants et lunettes).
• A respecter la méthode permettant de faire chuter la pression de carburant dans le circuit.

 

La recherche de panne :

Voici la liste des contrôles qui pourront être mis en œuvre pour rechercher l'origine de la panne :
 

• Lecture des défauts et mesure des paramètres dans le calculateur de gestion moteur à l'aide d'une valise de diagnostic.
• Contrôle de la pression de carburant.
• Contrôle électrique de la pompe à carburant, des injecteurs et du capteur d'éthanol (commande et/ou signal à l'oscilloscope, contrôle des alimentations et des faisceaux à l'aide d'un multimètre).
• Contrôle du fonctionnement et du paramétrage du boitier de conversion. Le boitier peut être déconnecter facilement afin d'identifier toute panne liée au système de conversion.

Le remplacement des éléments :

L'opération consiste à déposer la pièce hors service et à reposer un élément neuf ou reconditionné.
 

• Dépose repose de la pompe à carburant.
• Dépose repose des injecteurs (les injecteurs peuvent être nettoyés et contrôlés par une entreprise spécialisée).
• Dépose repose du capteur d'éthanol.
• Dépose repose du boitier de conversion.

Lors du remplacement du capteur d'éthanol ou d'un injecteur, le constructeur peut préconiser le remplacement du filtre à carburant. Sur les véhicules équipés d'un kit éthanol en seconde monte, un colmatage du filtre à essence peut se produire après la transformation. En effet l'éthanol a un pouvoir détergent et décolle les vernis présents dans les canalisations et le réservoir.

Installation des boitiers de conversion :

L'installation d'un kit éthanol devra être effectuée par un professionnel habilité. Ce professionnel (installateur) doit avoir suivi une formation sur le fonctionnement des kits à installer et sur les conditions d'installation.
L'installation d'un kit consiste :
 

• A placer et à fixer dans le compartiment moteur un boitier électronique de conversion homologué.
• A alimenter ce boitier (+ batterie et masse), dans le cas de l'injection indirecte l'alimentation positive est fournie par les injecteurs.
• A déconnecter les injecteurs essence.
• A connecter les injecteurs essence sur le boitier éthanol à l'aide d'un faisceau fourni.
• A connecter le faisceau d'origine des injecteurs au boitier éthanol.
• A paramétrer le boitier éthanol.
• Dans certain cas à installer un capteur d'éthanol.

Le paramétrage :

En fonction des équipementiers et des modèles de boitier, plusieurs solutions de réglage sont proposées :
 

• Aucun réglage, l'équipementier annonce un paramétrage automatique. Exemple JRE85 : Toyota hybrides moteur 4 cylindres (pas d'homologation).
• Réglage par bouton déporté. Exemple JRE85 : 5 positions, Off, Mini, Faible, Normal, Maxi (pas d'homologation).
• Réglage par potentiomètre et/ou bouton poussoir. Exemple Biomotors : BIOFlex Essentiel (boitier de première génération).
• Réglage avec PC par connexion filère USB. Exemple FleXfuel.
• Réglage avec Smartphone ou tablette par connexion Bluetooth. Exemple Biomotors.

Ci-dessous l'application Biomotors permettant le paramétrage :

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Impact sur les compétences en atelier

Pour l'activité de réparation :

• Connaitre le principe de fonctionnement des systèmes de gestion moteur Flexfuel.
• Connaitre le principe de fonctionnement et les spécificités des circuits de carburant des véhicules Flexfuel.
• Connaitre les propriétés de l'éthanol.
• Savoir appliquer une méthode de diagnostic.
• Savoir utiliser un outil de diagnostic dans ses fonctions : lecture des paramètres, lecture et effacement des défauts, test des actionneurs...
• Savoir utiliser un manomètre, savoir utiliser un multimètre, savoir utiliser un oscilloscope.
• Savoir utiliser un banc de nettoyage et de contrôle des injecteurs dans le cas des entreprises « spécialistes ».

Pour l'activité d'installation :

• Savoir identifier le véhicule à transformer.
• Connaitre le principe de fonctionnement des systèmes de gestion moteur Flexfuel.
• Connaitre le principe de fonctionnement et les spécificités des circuits de carburant des véhicules Flexfuel.
• Connaitre les propriétés de l'éthanol.
• Connaitre le principe de fonctionnement du kit de conversion.
• Savoir utiliser la notice d'installation du kit.
• Savoir effectuer des branchements électriques.
• Savoir raccorder des fils électriques par soudure.
• Savoir paramétrer le kit éthanol.

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Exemple d’outillage approprié

• Outil de diagnostic.
• Manomètre de pression de carburant.