Technique : GPL : Gaz de Pétrole Liquéfié

Le GPL est un mélange d'hydrocarbures ayant un poids moléculaire peu élevé avec trois ou quatre atomes de carbone, c'est- à-dire propane, propylène, n-butane, isobutane, buténes, dans des proportions variables.

La fabrication de ce carburant est dérivée du traitement du brut dans les raffineries et de la séparation (dégazage) du gaz naturel (méthane- éthane). Les gaz de pétrole liquéfiés peuvent aussi contenir de faibles quantités de méthane, d'éthyléne, de pentane et de penténes et, exceptionnellement, d'hydrocarbures tels que le butadiéne, l'acétylène et le méthylacétyléne.

Ces derniers hydrocarbures sont présents uniquement en tant que sous-produits de la production d'oléfines à usage pétro-chimique (steam cracking). Outre les hydrocarbures, on trouvera aussi parfois des composés sulfurés (mercaptans et alkyles-sulfures) en quantité extrêmement faible. mais qui ont une certaine importance en ce qui concerne la corrosivité du produit.

Les GPL sont des gaz facilement liquéfiables à la température ambiante sous une faible pression (4-18 atmosphéres) : cette particularité permet un stockage et un transport plus simples que pour les gaz non condensables tels que le méthane, l'éthane, l'éthyléne, qui exigent des pressions très élevées pour pouvoir être liquefiés à la température ambiante.

- Les GPL raffinés sont en général presque inodores et extrêmement inflammables, étant donné leur grande volatilité. Ils peuvent donner, au contact de l'air, des mélanges explosifs. Pour mieux les reconnaître ou déceler d'éventuelles fuites, on leur donne une odeur particulière au moyen de substances appropriées (mercaptans).

- Les GPL ne sont pas vraiment toxiques : ils présentent tout au plus un léger pouvoir anesthésiant, s'ils sont inhalés longuement et peuvent provoquer des migraines et des maux d'estomac.

- Le GPL, lorsqu'il se répand sous sa forme liquide, hors d'un container sous pression. s'évapore en produisant du froid : au contact de la peau, il provoque des brûlures caractéristiques appelées "brûlures froides".

Les particularités physico-chimiques des GPL (courbe de distillation, tension de vapeur, poids spécifique, pouvoir calorifique. rendement dans les moteurs. etc.) dépendent de leur teneur en divers hydrocarbures.

Les produits du commerce sont très différents les uns des autres. En outre, leur tension de vapeur, leur poids spécifique et leurs propriétés antidétonantes sont très sensibles aux variations de la température ambiante. Les méthodes de calcul du nombre d'octane sont récentes (moteur ASTM-CFR dans des conditions de fonctionnement Motor Method Norme ASTM D 2623).

Les essais ont démontré qu'un indice de 92 doit être considéré comme la valeur minimale pour l'alimentation des voitures qui utilisent ce type de carburant. Des GPL contenant des hydrocarbures oléfiniques (plus particuliérement du propyléne) peuvent donner lieu à des phénomènes de détonation et de pré-allumage d'autant plus sensibles que leur teneur en hydrocarbures oléfiniques est plus grande et que le taux de compression du moteur est plus élevé.

On peut en dire autant pour les GPL à haute teneur de n- butane. A cet égard, le N-G-P-A, organisme chargé en Amérique de l'unification des normes, prévoit que les GPL (spécification HD-5) doivent contenir un maximum de 5 % en en volume de propyléne. Le pouvoir calorifique du GPL est pratiquement égal à celui de l'essence si on l'exprime en kilocalories par kilo de carburant mais ces valeurs seront très différentes si elles sont exprimées en kilocalories par litre de carburant liquide à 15 °C.

Cette diversité provient de la différence des densités entre le GPL et l'essence : en moyenne, la densité à 15 °C d'un GPL est de 0.555 kg/litre et celle de l'essence de 0.730 kg/litre.. Un moteur alimenté avec le l'essence développe une puissance supérieure de 10 à 12 % mais accuse également une consommation spécifique plus élevée et, partant. un rendement global plus bas qu'un moteur alimenté au GPL.

Les pouvoirs calorifiques des deux carburants étant pratiquement égaux, la diminution de puissance constatée avec le GPL est due à un remplissage inférieur des cylindres. dont les causes sont :

- La présence d'un mélangeur entre le filtre à air et le carburateur (la perte de charge dans le conduit d'admission provoque une diminution de puissance de 5 à 6%)

Un aménagement adéquat de l'entrée du gaz, obtenu en perforant le carburateur et en appliquant un gicleur qui envoie directement dans le section la plus étroite du Venturi, permettrait d'atténuer sensiblement cette perte de puissance.

- Un mélange plus chaud, et donc moins dense, car la vaporisation du GPL se produit dans un réducteur-vaporisateur. Le carburant arrive déjà chaud dans le carburateur alors que le mélange air/essence subit un refroidissement dû à la chaleur latente de vaporisation de l'essence. La perte de puissance enregistrée est de l'ordre de 5-6 %, d'autre part, elle est inévitable étant donné que, pour garantir un rapport constant air-combustible, le dispositif d'alimentation doit envoyer le GPL se trouvant déjà à l'état gazeux dans la section la plus étroite du carburateur.

L'augmentation du rendement global du GPL par rapport à l'essence peut s'expliquer par une meilleure combustion due à une plus grande homogénéité du mélange gaz/air et par le fait que le réglage du mélangeur, effectué de façon à obtenir un maximum de puissance avec un minimum de consommation, fournit mélange légèrement plus pauvre. Mais, étant donné que les GPL de compositions différentes ont également un poids spécifique différent, il s'en suit une consommation en poids différente pour le même réglage du mélangeur.

Puisqu'on peut considérer qu'à une vitesse constante la quantité d'air requise par le moteur est également constante, un rapport air-carburant différent correspondra à chaque débit de gaz. Il en résulte que pour des GPL de compositions différentes on obtiendra des consommations et des rendements différerents ce qui n'enlève rien au fait qu'avec un réglage du mélangeur adapté à chaque type de gaz, on enregistrera toujours une puissance maximum avec un minimum de consommation.

En admettant donc que l'emploi du GPL provoque une perte de puissance de l'ordre 12%, les installations de gaz liquide ne permettent pas moins d'obtenir, si elles sont bien réglées, une consommation spécifique inférieure de combustible, c'est-à-dire un plus grand nombre de chevaux par kilo de GPL.