Stœchiométrie, lambda, richesse et AFR : le vocabulaire de base
Ce sont les quatre mots les plus employés du métier, et les quatre les plus mal utilisés. Posons-les proprement une bonne fois.
La stœchiométrie
La stœchiométrie, c'est la proportion exacte d'air et de carburant pour que la combustion soit complète : tout le carburant brûle, tout l'oxygène est consommé, il ne reste ni l'un ni l'autre.
Cette proportion s'exprime en masse, pas en volume. Pour de l'essence pure, il faut 14,7 kg d'air pour 1 kg de carburant — d'où l'écriture 14,7 : 1.
Ce rapport dépend entièrement du carburant :
| Carburant | Rapport stœchiométrique |
|---|---|
| Essence pure (E0) | 14,7 : 1 |
| SP98 / E5 | environ 14,4 : 1 |
| SP95-E10 | environ 14,1 : 1 |
| E85 (85 % éthanol) | 9,8 : 1 |
| Éthanol pur | 9,0 : 1 |
| Gazole | 14,5 : 1 |
| GPL | 15,7 : 1 |
| GNV (méthane) | 17,2 : 1 |
| Méthanol | 6,4 : 1 |
C'est toute l'explication de la conversion E85 : l'éthanol demande beaucoup plus de carburant pour la même masse d'air.
L'AFR
L'AFR (Air-Fuel Ratio) est simplement le rapport air/carburant réellement mesuré. Si le moteur tourne à 12,5 : 1 sur essence, son AFR vaut 12,5.
Son défaut : il ne veut rien dire tant qu'on ne sait pas quel carburant est dans le réservoir. Un AFR de 9,8 est catastrophiquement riche sur essence, et parfaitement stœchiométrique sur E85.
Lambda
Lambda (λ) corrige ce défaut. C'est l'AFR réel divisé par l'AFR stœchiométrique du carburant utilisé :
λ = AFR réel ÷ AFR stœchiométrique
Résultat : lambda ne dépend pas du carburant.
- λ = 1 : mélange stœchiométrique.
- λ < 1 : mélange riche (excès de carburant).
- λ > 1 : mélange pauvre (excès d'air).
λ = 0,85 signifie « 15 % plus riche que la stœchiométrie », que le moteur tourne à l'essence, à l'E85 ou au méthanol. C'est pourquoi tout datalog sérieux se raisonne en lambda, jamais en AFR.
La richesse
La richesse (φ) est simplement l'inverse de lambda :
φ = 1 ÷ λ
Elle se lit dans l'autre sens : φ > 1 = mélange riche, φ < 1 = pauvre. C'est le terme traditionnel en français, et c'est là qu'est le piège : certains outils affichent « richesse » pour la valeur de lambda. Un affichage « richesse 0,85 » veut alors dire λ = 0,85, donc un mélange riche. Toujours vérifier ce que l'outil affiche réellement.
Les valeurs de référence
| Fonctionnement | Lambda |
|---|---|
| Ralenti essence | 0,98 – 1,00 |
| Croisière, boucle fermée | 1,00 |
| Pleine charge, atmosphérique | 0,85 – 0,90 |
| Pleine charge, turbo | 0,78 – 0,84 |
| Diesel, pleine charge (limite de fumée) | 1,15 – 1,40 |
| Diesel, charge partielle | 2 à 4 |
| Diesel, ralenti | 5 à 10 et au-delà |
Le cas du diesel
Un diesel ne cherche jamais la stœchiométrie. Il tourne toujours en excès d'air : la charge est pilotée par la quantité injectée, pas par un papillon. Au ralenti, λ dépasse largement 4. La seule contrainte réelle est en pleine charge, où descendre sous λ ≈ 1,2 fait fumer noir et fait monter les températures d'échappement — c'est exactement ce que traduit le limiteur de fumée.
La Boîte à outils du wiki convertit lambda, AFR et richesse dans les deux sens, pour dix carburants.
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