hello
bon un peu de lecture au plus suspicieux car tout les avis sont bon a prendre, c'est long mais instructif..
Rouler pauvre à l'E85 : risqué ou non ?
Messagede CEYAL »
Rouler pauvre au SP est très dangereux avec risque avéré de destruction des soupapes, des pistons, etc ...
Qu' en est-il à l'E85 ?
Bon j'essaye de donner les éléments en espérant ne pas raconter de co...ries car mes souvenirs de thermodynamiques sont lointains .. très lointains
1/ Pouvoir calorifique
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SP pouvoir calorifique : 43 MJ/kg densité 737g/litre
GPL pouvoir calorifique : 46 MJ/kg densité 540g/litre
E85 pouvoir calorifique : 27 MJ/kg densité 780g/litre
L'indice stoechiométrique c'est xx grammes d'air pour 1 g de carburant .. c'est donc en masse qu'il faut tout comparer
On voit que le GPL est plus calorifique que le SP .. donc la combustion du GPL génère un peu plus de chaleur que l'Essence == la température de combustion du GPL est plus élevée ..
Au GPL on consomme légèrement moins qu'à l'essence si on mesurait (comme en Formule1) en kg ... mais comme on a pris l'habitude de mesurer en litres et comme la densité est nettement plus faible .. la consommation en litres augmente significativement de 20% environ
A l'Ethanol, c'est l'inverse .. le carburant est moins calorifique donc on consomme environ 40% de plus si on mesurait en kg ... et environ 30% de plus en litres à cause du léger différentiel de densité
Le rendement d'un moteur étant globalement faible (au mieux 50% pour les gros Diesels lents de bateaux) ... une grande partie de l'énergie de combustion est donc dissipée en chaleur.
2/ Chaleur latente de vaporisation
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La chaleur latente de vaporisation (attention il y a un rapport 100 entre la chaleur latente de vaporisation et le pouvoir calorifique .. l'un est en kJ/kg .. l'autre en MJ/kg .. quand on lit vite, on saute par dessus l'unité et ne lit que la valeur), c'est à dire la chaleur absorbée par le carburant lors de la vaporisation est de (
http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_latente ):
- 420 kJ/kg pour l'essence selon
http://presse.cnam.fr/turbomachines-mot ... 2_2007.pdf et 335 kJ/kg selon
http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_latente (cette dernière valeur est la plus crédible car cohérente avec celle de l'Octane et de l'Heptane qui composent effectivement l'essence)
- 845 kJ/kg pour l'E85
- 385 kJ/kg pour le Butane et 426 kJ/kg pour le Propane .. donc environ 400 kJ/kg pour le GPL qui est un mélange qui varie selon les pays et les saisons entre 40/60 et 60/40 de Butane et de Propane
Donc l'E85 absorbe au moins 2 voire 2,5 fois plus de chaleur que l'Essence ou le GPL .. ce qui contribue à refroidir un peu le haut moteur
L'effet de la chaleur latente de vaporisation est quand même globalement faible par rapport à la chaleur de combustion : 420kJ/kg versus 43MJ/kg soit 1% pour le SP ; idem pour le GPL de l'ordre d'1% ; 845kJ/kg versus 27MJ/kg pour l'E85 soit 3% donc 3 fois plus qu'au SP ou qu'au GPL
Elle est certes faible par rapport à la chaleur de combustion, mais est importante en cas de surchauffe (cf. point 4 suivant)
3/ Globalement
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On observe une température à l'échappement abaissé de 50° environ dans le cas d'un fonctionnement à l'E85 (cf. document Renault sur la MeganeII Flex
http://presse.cnam.fr/turbomachines-mot ... 2_2007.pdf ) tandis que tous les spécialistes GPL confirment que la température moteur générée par la combustion du GPL est nettement supérieure à celle du SP ... de l'ordre de 200°C selon
http://pschryve.free.fr/suite.html rubrique soupapes sic :
La température : la température de combustion du G.P.L. est plus importante que celle de l'essence ( de l'ordre de 200°C en plus ). L'ensemble soupape/siège de soupapes est donc soumis à des contraintes thermiques plus fortes que si le moteur fonctionnait à l'essence.
Aspect sec du carburant : Le G.P.L. Est comme l'essence sans plomb, il n'a pas l'aspect "lubrifiant" qu'avait le super plombé. Le plomb ajouté dans l'essence, outre ses propriétés anti-détonantes qui évitait l'auto-allumage se déposait +/- sous forme d'un film protecteur qui protégeait l'ensemble soupape/siège de soupape.
Risques : Et me direz vous.... elles ont chaud et elles ne sont pas "lubrifiées".... et alors ???
Et bien justement, c'est là que tout se joue ! La conséquence des contraintes qu'elles subissent est que le métal qui est au point d'étanchéité entre la soupape et le siège de soupape subit une usure accélérée et beaucoup plus important que si le moteur fonctionnait à l'essence.
4/ Mélange Pauvre
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Ce qui est dangereux en soi, ce n'est pas de rouler pauvre mais c'est d'avoir une température de combustion telle que ça détruise pistons, soupapes et tutti.
On rencontre cette situation en roulant pauvre au SP, pas à l'E85 ... mais cette situation se développe dans d'autres conditions à l'E85, comme décrit au pragraphe 5
A grands traits, on peut dire que le fonctionnement à l'E85 et du SP sont inversés
Selon
http://www.gfcombustion.asso.fr/glossai ... definition
Le cliquetis est avant tout un phénomène de combustion anormale dans les moteurs à allumage commandé, perceptible extérieurement par un bruit métallique venant du moteur. Il résulte de l'apparition d'ondes de choc dans la chambre de combustion, très probablement initiées par une auto-inflammation dans les gaz non encore brûlés (gaz frais, end gas en anglais). Ce phénomène n'est pas une détonation, au sens strict du mot, mais s'y apparente, ce qui explique l'appellation de détonation dans l'usage anglo-saxon. Ce phénomène est destructeur, surtout à haut régime moteur, et doit être évité par la conception du moteur (limitation du taux de compression et de l'avance à allumage) et par le choix d'un carburant ayant un indice d'octane suffisant.
Le mélange pauvre brule plus lentement que le mélange stoechiometrique ; il y a moins de carburant à s'enflammer ce qui augmente la chaleur car pour s'enflammer, le mélange absorbe de la chaleur. Le rendement est globalement meilleur pour des raisons thermodynamiques, cycle de Carnot oblige. Le mélange pauvre peut par contre faire monter la pression, donc la température à des niveaux tels que le mélange peut s'auto-enflammer ce qui provoque du cliquetis (cf.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_d%27octane ) avec en corollaire un rendement affaibli et des risques avérés de destructions du haut moteur (pistons percés, soupapes grillées, embiellage, etc...).
Le mélange riche contient plus de carburant que nécessaire donc une partie du carburant va s'évaporer dans la chambre de combustion, donc absorber une partie de la chaleur (cf. la chaleur latente de vaporisation .. voir ci dessus) ce qui contribue à diminuer la température.
Le mélange stoechiometique est un mélange idéal du point de vue de la combustion donc moins de résidus hydrocarbures imbrulés, moins de CO, moins de Nox (puisque l'air c'est surtout de l'azote).
Avec l'E85 le taux d'octane très élevé de l'ordre de 105 (cf.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_d%27octane ) contribue naturellement à diminuer le risque de cliquetis, sauf si on retouche l'avance sensiblement .. ce qui serait profitable au rendement .. mais sur une voiture standard prévue pour l'essence, on ne fait en général rien sauf si l'ECU dispose d'une gestion automatique de l'avance à l'allumage à la limite du cliquetis, en exploitant l'information fournie par un capteur de cliquetis. Ce taux d'octane élevé vient donc compenser un peu les effets du mélange légèrement pauvre comme on le voit in
http://presse.cnam.fr/turbomachines-mot ... 2_2007.pdf . Inconvénient, faute de cliquetis, on n'est pas prévenu de l'élévation possible de la chaleur et en cas de forte charge maintenue longtemps (mélange riche et non pauvre) , la température peut momentanément augmenter localement beaucoup .. ce qui conduit à la destruction du piston ou des soupapes
Si tout le monde s'accorde sur l'indice d'octane de 95 pour le Butane et de 100 pour le Propane, l'indice d'octane du GPL semble varier selon les publications entre 98 et 110 .. disons simplement qu'il est supérieur à celui de l'essence
Dans le cas de l'E85, on a 3 effets
a/ moindre chaleur de combustion en MJ/kg
b/ plus de refroidissement lié à la chaleur latente de vaporisation en kJ/kg dans un rapport 2,5 par rapport à l'essence
c/ taux d'octane plus élevé donc moins de risque de cliquetis
Bon attention ... tolérer un mélange pauvre à l'85 ne veut pas dire rouler sans rien faire, d'ailleurs la voiture sera peu agréable à conduire avec de nombreux hoquets donc mieux vaut faire quelque chose comme par exemple
- rouler avec un boitier
- rouler sans boitier cf.
http://www.super-ethanol.fr/forumE85/vi ... .php?t=335
- fabriquer votre propre boitier Flex cf. in
http://www.super-ethanol.fr/forumE85/vi ... =4642#4642
5/ autre source
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Selon
http://en.wikipedia.org/wiki/E85_in_standard_engines sic
Running a non-FFV with a high percentage of ethanol will cause the air fuel mixture to be leaner than normal in carbureted or open loop fuel injection engines, and cause closed loop fuel injection systems to adjust for the increase in oxygen content of the fuel mixture. A lean mixture, when leaner than stoichiometric, is unlikely to cause heat related engine damage because temperature decreases quickly once there is a surplus of air during the combustion event. The surplus air cools the burn, and lowers the exhaust gas temperature. The effects of surplus oxygen on the catalytic converter may be undesirable, and if too lean the engine will display roughness in operation.
If the percentage of ethanol used results in sustained operation in the range between stoichiometric and best power mixture, problems may develop. In this range, between peak exhaust gas temperature and approximately 50 degrees rich of peak, combustion temperatures are at the highest possible, and may exceed the design temperatures for the engine. Detonation margins are reduced, and if operation at elevated temperatures is allowed to persist over considerable periods of time, heat related damage to valves and pistons can occur.
Without in-depth knowledge of the engine's mixture control system and instrumentation to monitor exhaust gas temperature, cylinder head temperature, cylinder pressure, and/or exhaust oxygen content, it is difficult to know whether the engine is operating in the "red" zone, or an acceptable mixture zone.
Closed loop fuel injection systems eliminate much of the risk. This is also why the check engine light will illuminate if you mix more than around 50% to 60% E85 by volume with your gasoline in a non-FFV. If this happens, just add more 87 octane regular grade gasoline as soon as possible to correct the problem. (Some premium blends contain up to 10% ethanol; to correct the problem as quickly as possible, always add regular grade gasoline, not premium grade gasoline.)
soit en Français
Rouler avec un haut pourcentage d'E85 dans un véhicule non prévu à cet effet conduira le mélange air/carburant à être plus pauvre que la normale dans un moteur à carburateur ou à injection sans sonde lambda et forcera la sonde lambda à réagir dans les véhicules qui en sont dotés. Un mélange pauvre, plus pauvre que la valeur stoechiométrique, ne devrait pas conduire à des dégâts par surchauffe car l’air arrivant en surplus abaisse énormément la température de combustion et refroidit les gaz d’échappement. Par contre, le catalyseur ne pourra monter en température et pourrait être endommagé par le surplus d’oxygène ; s'il tourne vraiment trop pauvre, le véhicule sera rugueux et peu agréable à conduire.
Si le pourcentage d'éthanol conduit à un mélange air/carburant entre le mélange stoechiométrique et le mélange puissance max (max power) (NDLR: on se situe donc dans le cas d'un mélange légèrement RICHE), des problèmes en charge maintenue sur une période longue peuvent apparaitre. Dans cette zone des 50° autour du maximum de température des gaz d'échappement, la température de combustion est maximale et peut dépasser la température acceptable par le moteur. Les risques de cliquetis sont réduits (NDLT : en raison de l'indice d'octane plus élevé .. donc on n'est pas prévenu de l'élévation anormale de la température) et si le fonctionnement à ce haut niveau de température est maintenu pendant longtemps des dommages irrémédiables peuvent être causés aux soupapes ou aux pistons.
Sans une connaissance détaillée du contrôle du mélange et d 'une instrumentation adaptée pour observer la température de sortie des gaz d'échappement (NDLT : comme dans les avions, un indicateur EGT Exhaust Gas Temperature), la température du haut de cylindre, la pression dans le cylindre ou l'observation lambda, il est difficile de savoir si le moteur est dans la zone "rouge" ou au contraire dans une zone de mélange acceptable.
Les véhicules dotés d'une sonde lambda éliminent ce risque. Ils vont allumer l'indicateur "défaut injection" si vous mélanger typiquement plus de 50 ou 60% d'e85 dans votre voiture prévue pour le SP. Si le voyant s'allume, ajouter un peu de SP.
6/ Mélanges Pauvres … risques (suite)
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Selon
http://en.wikipedia.org/wiki/E85_in_standard_engines :
" If the percentage of ethanol used results in sustained operation in the range between stoichiometric and best power mixture, problems may develop"
c'est à dire :
Si le pourcentage d'éthanol conduit à un mélange air/carburant entre le mélange stoechiométrique et le mélange puissance max (max power), des problèmes en charge maintenue sur une période longue peuvent apparaître
Le même lien donne les valeurs stoechiométriques pour l'essence et l'E85 :
SP stoechiométrique : 14,7 arrondi ci après à 15
SP Max Power entre 12.5 et 13,23
E85 stoechiométrqiue : 9,765 arrondi ci après à 10
E85 max power entre 6.975 et 8.4687
Un mélange air/SP est dit :
- stoechiométrique s'il a une valeur de l'ordre de 15
- pauvre s'il a une valeur supérieure à 15
- riche s'il a une valeur inférieure à 15 … donc la valeur puissance max de l'ordre de 13 est un mélange riche
Il en va de même pour l'E85 autour de la valeur 10
Au sans plomb, un mélange optimal stoechiométrique c'est 1g de SP pour 15g d'air.
A l'E85 c'est 1g d'E85 pour 10g d'air soit encore 1,5g d'E85 pour 15g d'air , donc 50% (en masse) de carburant en plus à l'E85 qu'à l'essence .. donc environ 40% de plus en volume puisque l'éthanol est légèrement plus lourd que l'essence
Un véhicule essence non modifié mais bien réglé pour le SP associera naturellement 1g de carburant avec 15g d'air donc 1,5g de carburant avec 22,5 g d'air. Si on injecte au lieu du SP de l'E85, dont le mélange optimal est 1,5 g de carburant pour 15g d'air, ce ratio de 22,5 traduit en fait un mélange très pauvre .. souvent au-delà de la marge d'activité de la sonde lambda qui sait corriger grosso modo entre 12 et 18 .. mais selon le site wikipedia cité … sans risque pour le haut moteur : sic bis : Un mélange pauvre, plus pauvre que la valeur stoechiométrique ne devrait pas conduire à des dégâts par surchauffe car l’air arrivant en surplus abaisse énormément la température de combustion et refroidit les gaz d’échappement. Par contre, le catalyseur ne pourra monter en température et pourrait être endommagé par le surplus d’oxygène ; s'il tourne vraiment trop pauvre, le véhicule sera rugueux et peu agréable à conduire.
Si on enrichit (en masse, pas en volume) un mélange de base de 1,5g de carburant de x% , sur la base du raisonnement ci-dessus, on montre facilement que le ratio air/carburant est égal à 22,5/1,x donc
Enrichissement = 0% 1,x= 1 ratio air/carburant = 22,5 mélange pauvre…sans risque selon
http://en.wikipedia.org/wiki/E85_in_standard_engines
Enrichissement = 10% 1,x=1,1 ratio air/carburant = 20,5 mélange pauvre… idem
Enrichissement = 20% 1,x= 1,2 ratio air/carburant = 18,8 mélange pauvre…idem
Enrichissement = 25% 1,x = 1,25 ratio air/carburant = 18 mélange pauvre … idem… mais sur la plupart des voitures limite supérieure d'activité de la sonde lambda
Enrichissement = 30% 1,x= 1,3 ratio air/carburant = 17,3 mélange pauvre… idem
Enrichissement = 40% 1,x= 1,4 ratio air/carburant = 16 mélange pauvre… idem
Enrichissement = 50% 1,x= 1,5 ratio air/carburant = 15 mélange optimal… idem
Enrichissement = 60% 1,x= 1,6 ratio air/carburant = 14 …donc entre stoechiométrique et max power .. donc selon l'article cité en exergue , risque avéré pour le moteur en régime soutenu
Enrichissement = 70% 1,x= 1,7 ratio air/carburant = 13,23 … même risque
Enrichissement = 80% 1,x= 1,8 ratio air/carburant = 12,5 … même risque
Enrichissement = 90% 1,x= 1,9 ratio air/carburant = 11;8 mélange riche mais hors zone de risque
etc…
7/ Autre élément à considérer
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Selon
http://etanol.nu/forumrecover/viewtopic ... scstart=0 :
"The latent heat of vaporization of gasoline is ca 150 Btu/gal for E85 it is 359 BTU/gal; a given amount of ethanol cools the engine 2,4 times as much! Now if you add the fact that there is more fuel too (1,4 times as much at full throttle) you'll see a cooling effect of 2,4 x 1,4 = 3,36 as much compared to gasoline! "
En résumé pour les voitures marchant à l'ethanol :
- d'une part la vaporisation de l'E85 génère 2,4 fois moins de chaleur .. à tel point même que ceux qui roulent full E85 observent une température globale moteur sensiblement inférieure par rapport à un fonctionnement à l'essence
- d'autre part, une voiture roulant full E85 consomme environ 25-30% de plus d'E85 que de SP .. ce surplus de carburant contribue aussi à refroidir le haut moteur …
- globalement l'effet refroidissant de l'E85 sur le haut moteur serait de 2,4 à 3,4 fois celui de l'essence
Selon cette étude, rouler pauvre à l'E85 ne serait pas aussi destructeur pour les soupapes que les gens, s'appuyant sur leur connaissance du SP95, veulent bien le dire
8/ Attention
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Le texte de
http://en.wikipedia.org/wiki/E85_in_standard_engines cité au point 5 est traduit de façon approximative dans le texte français
http://forum.pacte-ecologique-2007.org/ ... ?pid=11231 sic
"Par contre, il existe des conditions de mélange légèrement pauvre où le mélange air/carburant se situe entre le mélange stoechiométrique et celui qui donne la puissance maxi d'un moteur."
versus le texte original
"If the percentage of ethanol used results in sustained operation in the range between stoichiometric and best power mixture, problems may develop"
c'est à dire :
"Si le pourcentage d'éthanol conduit à un mélange air/carburant entre le mélange stoechiométrique et le mélange puissance max (max power), des problèmes en charge maintenue sur une période longue peuvent apparaître"
En comparant les 2 textes, on voit que les mots "légèrement pauvre" n'existent pas dans le texte original .
D'autre part, un mélange situé entre le mélange stoechiométrique (Air fuel ratio= 14,7) et le le mode puissance max (Air fuel ratio de l'ordre de 13) est un mélange "légèrement riche" et non "légèrement pauvre"
9/ Résumé : inversion des risques au SP et à l'E85
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Selon les sources citées ci-dessus, notamment
http://en.wikipedia.org/wiki/E85_in_standard_engines
a) L'élévation locale de la température conduit à un phénomène d'auto inflammation du mélange .. qui augmente encore la température ... cet effet d'avalanche finit par détruire soupapes et pistons
b) au SP, le cliquetis prévient de l'apparition de ce phénomène
c) à l'E85, il n'y a pas de cliquetis à cause du taux d'octane plus élevé
d) au SP, le mélange pauvre élève la température
e) donc a) et b) se produisent avec risque avéré de destruction
f) en mélange riche, le surplus de carburant contribue à refoidir le haut moteur
g) à l'E85, le mélange pauvre ne conduit pas à une telle élévation de température car l'E85 génère 30% moins de chaleur que le SP tandis que sa chaleur latente de vaporisation est 2 fois supérieure .. donc risques faibles
h) Par contre une marche soutenue longtemps (type montagne à fond ou compétition) avec un mélange légèrement riche peut conduire à une élévation de la température
i) il n'y a hélàs pas de cliquetis annonciateur en raison de c)
j) par contre a) peut se produire : risque de destruction piston/soupapes
k) avec un mélange très riche, le surplus de carburant refroidit le moteur et le risque disparait
Donc à grands traits, les fonctionnement SP et E85 sont grosso modo inversés ... en fait ce n'est pas une inversion c'est une translation sur l'échelle de température liée aux volumes et quantité d'énergie mises en jeu :
- mélange pauvre à l'E85 : voiture pas agréable à conduire
- mélange légèrement pauvre E85 : ne chauffe pas assez pour être dangereux ; voiture conduisible ; économie de carburant supplémentaire
- mélange légèrement riche E85 ... dégagement calorifique analogue au mélange légèrement pauvre SP .. risque pour soupapes et pistons en cas d'utilisation prolongée en charge
- mélange riche E85 ... idem mélange légèrement riche SP .. le surplus de carburant refroidit le moteur
10/ Conclusion
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Selon
http://en.wikipedia.org/wiki/E85_in_standard_engines, peu de risques à faible taux d'enrichissement, risque avéré entre +50 et +80% d'enrichissement en cas de conduite soutenu sur une longue période
Cependant :
- éviter de rouler longtemps à pleine charge
- avec un véhicule doté d'une sonde lambda … rester en de ça de l'allumage du voyant "défaut injection"
Annexe 1 : Comment en suis-je arrivé à cette conclusion
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En fait c'est à l'occasion d'un débat sur les carburateurs que j'eb suis arrivé à cette conclusion. Sur la base des rapports Stoéchiométriques de l"E85 et du SP, on voit qu'il faut injecter 48% de plus de carburant en masse (car l'indice stoechiométrique se réfère à une masse de carburant), donc +43% en volume si on tient compte de la densité différente de l'E85 et su SP... donc d'agrandir les gicleurs de +20%
Or sur le site
http://forum.pacte-ecologique-2007.org/ ... ?pid=11231, qui reprend d'ailleurs mot por mot le texte de
http://en.wikipedia.org/wiki/E85_in_standard_engines on lit sic "Pour un véhicule à carburateur, il faudra augmenter la taille des gicleurs de 11.8 à 14 %, ce qui va augmenter le débit de carburant de 25-30%. La richesse du ralenti devra elle aussi être corrigée."
Donc dans un cas, on calcule théoriquement +43% en volume et de l'autre on lit +25% à +30% avec moultes témoignages de gens satisfaits de cette valeur. Je suis donc entré en contact par mail avec l'auteur de l'article Wikipedia (qui roule Subaru Impreza WRX full E85 depuis 5 ans) et après de longs échanges, il m'a confirmé qu'il préconisait de rouler légèrement pauvre afin d'économiser le carburant, l'E85 étant très permissif face au mélange pauvre car ne développant pas des températures de combustion néfastes pour le moteur (mais pour le catalyseur c'est autre chose ... m'enfin pour les voityres à carbu : bof) ; par contre d'autres conditions de marche à l'E85 peuvent conduire à une surchauffe. Ce sont au contraire des conditions pleine charge maintenues longtemps dans le cas d'un mélange légèrement riche ... conditions type compétition ou Montagne à fond donc il faudrait faire comme dans les avions et surveiller la température des gaz d'échappement .. car vu l'indice d'octane, il n'y aura pas, contrairement au mélange pauvre au SP, de cliquetis annonciateur de la surchauffe locale
PS: Ce point "Roulez pauvre" turlupine beaucoup de gens qui roulent E85 ... si vous détectez une erreur dans le raisonnement ou dans la traduction, merci d'en faire part .. mais si c'est pour répéter la banalité du fonctionnement pauvre au SP : passer votre chemin
