[DOSSIER] Comprendre la puissance et le couple moteur

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laurent342
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[DOSSIER] Comprendre la puissance et le couple moteur

Messagepar laurent342 » 20 août 2011, 13:26

Voici un petit article que j'ai trouvé sur un site web pour comprendre la puissance moteur et le couple.

Notions de puissance et de couple moteur

La puissance et le couple moteur sont des choses qui peuvent sembler compliquées à comprendre mais aujourd'hui, tu es prêt à affronter cette explication. En effet, ce n'est pas tous les jours que l'on se fait quasi déposer au feu rouge par un vieux croulant dans une berline tout ce qu'il y a de plus familiale. Et là, tu t'es dis :
"Ce n'est pas possible, si je raconte ça, ça va être la honte dans le quartier, moi qui ai tout donné dans ma monture, qui l'a équipée comme jamais je n'équiperai n'importe lequel de mes bambins pour un premier jour d'école."

Non, franchement, ce matin, tu ne méritais pas cet affront alors que tu sais pertinemment que la virilité ne peut plus être prouvée qu'au volant puisque les duels sont maintenant interdits. Elle a tout ta GT, l'admission directe, le turbo à fond, tellement tu veux le goinfrer le quatorze cents centimètres cube. Et en plus, bien sur, elle est passée au banc ta caisse. Là, c'était mieux que si ton bambin passait le grand oral de science-po devant toute la famille. Le type du banc, l'air solennel avec sa grande blouse bleue ... mmm le bleu, la mer, les grands espaces.... Et là tu te souviens de cette "méga bourre" que t'as tirée contre une autre GT de Cagnes-sur-Mer jusqu'au port de Nice. Alors là, croyez-moi, la promenade s'en souvient encore...
Y'a pas d'onde verte qui tienne. Mouais, mais les grands espaces cela te ramène tout de suite aux gros espaces, ces véhicules en semi-plastique qui polluent ta route avec leur mécanique de Renault 25. Tsss... manquerait plus qu'ils te déposent eux aussi... mais là pas de doute, cela n'arrivera pas... enfin, espérons pour toi...

Pourquoi une caisse familiale peut-elle de temps en temps arriver à t'accrocher sans difficulté, alors que, tu les as vus les chiffres dans Echappement, tu les as vus... la GT, elle a 120 bourrins, et en plus, avec ton coup de tournevis magique, elle en a au moins autant qu'une GTI 1.9, alors que "l'autre" il a tout au plus à peine plus de 100 CV. Pour ce qui est du couple moteur, tu te dis que c'est bon pour ceux qui tractent une caravane... mmmm.. Les caravanes et camping car sur la route des Alpes...mmm.... Enfin... Ce n'etait pas pour toi le couple moteur. Sauf qu'aujourd'hui, tu t'y intéresses parce que, si ce n'est pas la puissance qui te manque sur le boulevard, alors... ce serait peut-être bien lui qui te fait défaut.
D'abord, tu verras que comprendre le couple moteur c'est bien plus facile que la puissance... parce que, entre nous, la puissance, mis à part un chiffre pour comparer deux caisses, tu ne t'ais jamais vraiment demandé ce que c'était, non ? Et bien, pour le coup, le couple moteur, c'est plus simple donc.

Comment savoir ce qu'est le couple moteur ? C'est très simple, et tu peux même te mettre à la place de ton moteur.

Lorsque ta voiture est en panne et que tu la pousses, tu exerces sur elle une force que tu peux comparer au couple moteur. Pour pouvoir la mesurer, rien de plus simple, il suffit de prendre une balance domestique, de la plaquer contre le mur et de s'appuyer dessus. Si nous regardons ce qu'elle indique, cela peut nous donner une bonne indication de la force que nous pouvons appliquer sur la voiture.

Image

Le problème, c'est qu'un moteur, cela ne pousse pas sur quelque chose, c'est simplement un axe qui tourne. Et pourtant, c'est la même chose, on pourrait parfaitement mesurer le couple avec un bricolage simple. Et voilà, le couple moteur, ce n'est pas plus compliqué que cela...

Image

Et là, tu me dis : "Et la puissance dans tout cela ?"

La puissance, cela prend en compte deux choses : D'abord, le couple et ensuite, à quelle vitesse tourne le moteur... La puissance est le produit de ces deux notions.

Ceci permet de comprendre les différences de caractéristiques qui existent entre les moteurs diesel et essence : A puissance égale, un moteur essence aura un régime de rotation supérieur et, en contre partie, un couple inférieur. C'est ensuite au rôle de la boite de vitesse d'assurer une démultiplication adaptée à chaque type de moteur.

Voilà pourquoi, avec un véhicule diesel, on change les rapports à des régimes moteurs inférieurs, en général, à ceux des véhicules fonctionnant à l'essence.

Et sur la route ?

Si tu roules avec une caisse qui fournit un fort couple moteur à bas régime, comme les diesels, tu n'as pas besoin de passer sans cesse les vitesses. Alors que si ton couple max. se fait à haut régime, comme sur certaines petites sportives, tu as intérêt à avoir une bonne jambe gauche. Et pendant que tu passes tes vitesses, les vieux à côté, ILS TE DEPOSENT !!!

Pour ne pas prendre la "haine" tous les matins, il va falloir faire gaffe et se mettre à la lecture des courbes de couple et de puissance dans les magazines... Par exemple, si tu t'aperçois que ton moteur ne développe son couple maximum que sur une toute petite plage d'utilisation, non seulement tu n'as pas fini de les passer ,ces vitesses, mais en plus, il faudra les passer au bon moment. Sur la courbe, cela se voit sans problème, il y a un palier là où ton moteur développe son couple max.

Image

Il ne te reste plus qu'à être attentif à cette zone sur ton compte tours.

La courbe de couple, si elle est haute, c'est bien, mais si elle est plate c'est mieux. Parce que, si elle est plate, cela revient à dire qu'à n'importe quel régime, le moteur est capable de fournir une force importante aux roues motrices (comme sur le dessin avec le ressort) et donc, qu'à tous les régimes, le véhicule est capable de bonne reprise. Plus besoin de passer aussi vite les vitesses.

Mais, comment augmenter la puissance et le couple ?

Tous les accessoires que tu peux acheter font varier les performances de ton moteur. Un filtre d'admission directe, un arbre à cames revu et corrigé, lisser les conduits de pipe d'admission ou bien encore, une ligne complète d'échappement. Oui mais voilà, si tout cela modifie les courbes caractéristiques de ton moteur, encore faut-il que cela le fasse dans le bon sens... si cela t'enlève tout le couple à bas régime ou que la courbe de couple devient folle, mieux vaux laisser tomber car le moteur manquera totalement de souplesse. La plupart du temps, ces divers accessoires améliorent un peu les performances mais cela n'est rien à comparer d'un réglage approprié permettant de leur faire tout donner.

Première chose, une fois le véhicule nouvellement équipé, le soumettre au verdict du banc moteur. Ca, tu l'as déjà fais, oui mais là, il ne faut pas se contenter de la simple puissance maximum, mais pouvoir se faire imprimer les courbes.

Ensuite, vient le travail d'optimisation qui consiste à jouer sur les temps d'avance à l'allumage et d'ouverture des injecteurs en fonction du régime moteur, etc... Tout ceci s'appelle la cartographie, c'est en fait un ensemble de valeurs que l'on fige dans un composant électronique (EPROM) du boîtier d'injection. Certains préparateurs changent carrément ce boîtier pour pouvoir piloter à leur guise le moteur. Certains autres proposent, par l'intermédiaire d'un commutateur, de pouvoir choisir entre plusieurs cartographies.

Pour finir, nous pouvons dire qu'ajouter des accessoires sur son moteur, c'est bien, mais appendre à son moteur à s'en servir, c'est beaucoup mieux. Parce que, toi comme moi, on sait qu'il n'y a rien de pire que de se faire déposer.

Article pris sur le site http://www.bancmoteur.com
Faites y un tour dessus, tout est très bien expliqué sur le fonctionnement des bancs moteurs etc.



Alexdu51

Re: [DOSSIER] Comprendre la puissance et le couple moteur

Messagepar Alexdu51 » 01 sept. 2011, 09:42

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[DOSSIER] Comprendre la puissance et le couple moteur

Messagepar fred62 » 06 nov. 2011, 12:15

Cahpitre II
j'ai fouillé un peu plus loin pour ceux qui aiment les détails ou qui ont simplement du mal à "visualiser" l'interprétation des courbes

Puissance et couple





Ces deux notions, chères aux amateurs de performances, sont aussi des sources quasi-inépuisables d'interrogations, et les discussions entre passionnés s'éternisent parfois. On peut donc essayer de démystifier cette affaire et de rendre les choses un peu plus simples.

Nul besoin de partir une énième fois dans une tentative de description de ce qu'est le couple. Savoir qu'il s'agit du produit d'une force par une longueur (damned, ça y est, je l'ai dit) importe peu. Ca permet surtout de comprendre pourquoi on parvient à dévisser une roue sans transpirer pour peu que l'on dispose d'une clé dont le bras de levier est suffisamment long. A part ça ...

S'il y a une chose plus importante à retenir et à comprendre, c'est déjà que couple et puissance sont deux grandeurs intimement liées. La relation qui les unit est simple :

P = C w

où w est la vitesse de rotation du moteur. P, C et w sont ici exprimées dans les unités " officielles ", à savoir le Watt, le Newton.mètre et le radian par seconde.

Si l'on souhaite exprimer ces différentes grandeurs dans des unités plus connues (ch, m.kg et tr/mn), il convient d'aménager un peu cette relation, et on obtient alors :

P = 1.39.10-3 C w

ou encore

P(ch) = C(m.kg) w(tr/min) / 716

(NB : je précise, compte tenu du nombre de mails qui me parviennent sur le sujet, que cette relation n'est "valable" que lorsqu'on souhaite trouver l'équivalence entre une puissance en chevaux, un régime en tr/min et un couple en m.kg ; le 716 qui apparait ici n'a rien à voir avec l'équivalence entre chevaux et watts. Pour ceux qui ont des problèmes à se dépatouiller de ces histoires d'unités, ce petit topo pourra être utile).

Puisque puissance et couple sont si étroitement liés, pourquoi tend-on alors à opposer assez systématiquement les moteurs "coupleux" et les moteurs "puissants" ?

C'est principalement dû à l'influence du régime de rotation, le w de la formule. P dépend certes de C, comme on l'a vu, mais aussi de w. Les moteurs dits coupleux sont des moteurs qui ne tournent pas forcément vite, mais pour lesquels la valeur du couple compense la faiblesse de cette vitesse de rotation. Les moteurs dits puissants sont ceux pour lesquels la valeur du couple n'a rien de forcément extraordinaire, mais qui tournent vite. Les motards font ainsi la différence entre une Suzuki DR 600 et une Honda 600 CBR, et attribuent les qualificatifs de coupleux au premier et de puissant au second. Les automobilistes feront la même distinction entre le moteur d'une BMW 330 D et celui d'une Honda Integra type R.

Ce dernier exemple est d'ailleurs mieux choisi, car la puissance maxi des deux voitures est à peu près semblable (183 ch pour la première, 190 pour la deuxième). On sait pourtant que le tempérament de ces deux moteurs n'a rien à voir, et leurs propriétaires le constatent à l'utilisation, puisqu'il faut sans cesse monter dans les tours pour tirer la quintessence de la Honda, alors que l'on peut se contenter d'enrouler avec la BM.

Bon, c'est bien beau tout ça, mais pour faire péter un chrono, il vaut mieux avoir du couple ou de la puissance ?

La capacité d'accélération d'une voiture est liée à l'effort que son moteur est capable de transmettre, comme le dit le principe fondamental de la dynamique : F = m.a, où F est la force, m la masse, et a l'accélération.

Notons tout d'abord que la masse a une importance considérable : plus elle est élevée, plus l'accélération est faible pour un même effort fourni. C'est pourquoi il importe de comparer les chronos obtenus par des véhicules de poids comparable ... Mais revenons à nos moutons : l'effort que produit le moteur est transmis par l'action des roues motrices sur le sol. C'est là qu'on utilise la définition du couple (produit d'un effort par un bras de levier) :

C = F.r

où C est le couple, et le rayon r de la roue est bien la distance entre l'axe qui porte le couple et le sol. L'accélération est donc donnée par a = F/m = C / (r.m).

C'est bien gentil, me direz-vous, mais on montre ici plutôt que la capacité d'accélération est liée au couple, puisqu'on en parle dans la formule alors qu'il n'est pas fait mention de la puissance.

Certes. Mais il s'agit du couple A LA ROUE.

Or le couple est une grandeur qui varie tout au long de la chaîne de transmission, et le couple aux roues est différent du couple moteur. Il en dépend, évidemment, mais selon une relation qui fait intervenir les vitesses de rotation du moteur et des roues. Si l'on note respectivement Cm, wm, Cr et wr les couples et vitesses de rotation du moteur et des roues motrices, on a la "propriété" suivante :

Cm wm = Cr wr

Reprenons l'équation a = C / (r.m) obtenue plus haut, en prenant soin de remplacer C par Cr puisqu'on parlait alors de couple à la roue : l'expression a = Cr / (r.m) se transforme en a = Cm wm / (r.m.wr).
On peut remarquer que r.wr est égal à la vitesse circonférentielle de la roue, c'est-à-dire à la vitesse v du véhicule à condition qu'il n'y ait pas (trop) de glissement (il y en a toujours un peu, même en roulage normal, mais il faudra pour plus de détails à ce sujet se pencher sur les pages que j'ai consacrées à la dynamique du véhicule).

On a donc :

a = Cr / (r.m) = Cm wm / (m.v)

La première "écriture" nous permet de répéter que, toutes choses égales par ailleurs (rayon de la roue et masse), c'est le véhicule qui a le plus de couple à la roue qui accélère le plus fort. La deuxième écriture nous permet d'introduire la notion de puissance, puisque P est par définition égale à C.w ...

P est en effet, aux pertes près (inutile de compliquer l'affaire ...), une constante tout au long de la chaîne de transmission. On a vu plus haut que Cm wm = Cr wr, on peut maintenant rajouter : P = Cm wm = Cr wr = constante.

On a donc écrit que l'accélération vaut a = P/(mv), et on peut alors conclure : à vitesse v donnée, le véhicule qui accélère le plus est celui qui dispose du plus de puissance.

Comme la puissance varie avec le régime, il faut bien évidemment, et la boîte de vitesses est là pour ça, choisir le rapport qui permette de disposer du maximum de puissance.

Oui mais bon mais ... si, à vitesse identique, c'est la voiture qui a le plus de puissance qui accélère le plus fort, pourquoi les moteurs diesel enfument-ils (au propre comme au figuré) les moteurs essence quand on regarde les chiffres de reprise ?

Tout simplement parce que ces chronos sont obtenus en partant d'une vitesse de rotation moteur qui est en général favorable aux diesels. Prenons l'exemple de deux Laguna avec des motorisations différentes, mais de puissance maxi identique :

- 1.6 16 v : 107 ch à 5750 tr/min, 15.1 mkg à 3750 tr/min.

- 1.9 dCi : 107 ch à 4000 tr/min., 25.5 mkg à 1750 tr/min.

Les chiffres obtenus par le Moniteur Automobile (reprise à 40 km/h en 4ème, temps nécessaire pour couvrir 400 m) sont favorables à la version diesel, puisqu'elle a été chronométrée en 19"4 contre 19"6 pour la version essence, malgré un supplément de poids d'environ 80 kg. Ceci dit, le gain constaté n'a rien à voir avec celui que l'on pourrait espérer à la simple lecture des valeurs de couple maxi (pratiquement + 70% pour le dCi).
L'agrément (enfin, tout est relatif, hein ...) du moteur diesel vient seulement de ce que son régime de puissance maxi est assez proche des conditions "normales" de roulage ... De même, les motards considèrent généralement que monocylindres et bicylindres procurent plus de plaisir au quotidien car les régimes de puissance maxi sont "raisonnables", alors que la pleine exploitation d'un petit quatre cylindres hypersport nécessite de rouler à plus de 10000 tr/min, régime difficilement conciliable avec une utilisation sur route ouverte.


Conclusion

Il résulte de tout ceci qu'on oppose un peu à tort les notions de couple et de puissance. On devrait plutôt opposer les moteurs coupleux aux moteurs ... non-coupleux, tout simplement, indépendamment de la puissance maximale.

Et pour obtenir de la puissance, donc du potentiel d'accélération comme on l'a vu, il n'y a pas trente-six méthodes : soit on sort du couple, soit on tourne vite. La BM 330 D est une illustration de la première solution, l'Integra de la seconde solution.


Article tiré d"une page web perso => http://eric.cabrol.free.fr/puissanceVsCouple.html
en fin de page un lien vers une seconde partie

Passé les équations indigestes, l'article en fait nous montre le cas de deux véhicules bien connus, et différents en motorisation, et lorsque l'on regarde les chiffres, pas de soucis, le diesel enrhume l'essence
Humm....à ouais ??
relisez bien les chiffres moteurs....franchement le gain.....bah bof quoi 0.2s

j'aime la comparaison car j'ai une Laguna 1.6 16v et franchement la relancer à 40Kmh en 4° faut avoir de la patience, car c'est pas du tout sa tasse de thé (par contre impec en conso)
donc tout avantage à la Diesoul.....mais 400m plus loin, 0.2s d'écart c'est tout ce que je retiens.

Globalement, tout se résume à 3 choses
différence de prix entre puissance identhique (et poids véhicule similaire) et différence prix à la pompe
nature du parcours journaliser à faire (distance longues ou courtes et portions longues ou courtes)
votre facon de conduire


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