EXPLICATION SUR LA PUISSANCE DES MOTEURS

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http://www.autodrome-cannes.com/couple_puissance.htm

MOTEURS : COUPLE ET PUISSANCE

AUTODROME Cannes vous informe

En matière d'automobiles, une approximation courante consiste à retenir la puissance maximale comme critère principal des performances d'un moteur. Beaucoup commencent à reconnaître que c'est en réalité une erreur. Un ingénieur motoriste prendra d'abord en considération le couple moteur et la plage de régime disponible. En effet, la puissance est un facteur important, mais elle n'est que la résultante du couple et du régime moteur.

En effet, la Puissance d'un moteur à une vitesse de rotation donnée se définit simplement comme le produit du Couple par le Régime (*).

Puissance (Watt) = Couple (mètreNewton) x Régime (radian/seconde)

ou avec les unités courantes: Puissance (cheval) = Couple (mkg) x Régime (tour/mn) / 716

Ainsi, pour un moteur délivrant un couple sensiblement constant à tous les régimes, la puissance augmente avec le nombre de tours/minutes, pour atteindre naturellement son maximum à plein régime.

En vue d'augmenter la puissance maximale, les ingénieurs peuvent donc travailler sur l'un ou l'autre des deux facteurs: soit le couple, soit le régime maxi, voire sur les deux à la fois.

Sur les voitures de sport, qui étaient autrefois souvent dérivées de modèles de course (parfois même conçues pour être alignés en compétition), on a longtemps obtenu plus de puissance en accroissant le régime maxi, dont l'augmentation est plus simple à réaliser, pour une une architecture moteur donnée, que l'augmentation du couple.

Par ailleurs, devoir monter le régime pour disposer de toute la puissance n'est pas un inconvénient majeur sur une voiture de course. Beaucoup de constructeurs, prenant le chemin le plus court, ont ainsi monté sur leurs modèles sportifs des moteurs de course légèrement "civilisés", dont la puissance était atteinte grâce à un régime élevé (typiquement les V12 Ferrari tournant déjà à 7000 t/mn à la fin des années 50).

Depuis quelques années, la tendance s'est en partie inversée et les services de Recherche et Développement travaillent surtout sur le couple maximum, ainsi que sur la plage de régime auquel le couple est disponible. Etudions ces deux approches.



1 - Rechercher la puissance par l'augmentation du régime.

Le choix d'augmenter le régime de rotation convient bien lorsqu'on cherche surtout une vitesse maximale. Celle-ci est en général atteinte à plein régime, et sur le dernier rapport de boîte. La résistance de l'air augmentant avec la vitesse du véhicule, la puissance disponible au régime maximal de rotation favorise effectivement une vitesse maxi élevée.

L'inconvénient de cette approche est que la courbe de puissance est dite "pointue", c'est-à-dire qu'à moyen et bas régime (2000 à 4000 t/mn), peu de puissance est disponible. En effet, si le couple maximum n'est atteint qu'à haut régime, il en va de même de la puissance et il en résulte un moteur peu puissant à moyen et bas régime.

De ce fait, la capacité d'accélération et de reprises du véhicule est limitée car seulement une fraction de la puissance maximale est disponible à bas régime. En résumé, un moteur qui a peu de couple (ou dont le couple maxi n'est disponible qu'à haut régime) est condamné à tourner vite pour délivrer de la puissance.

Or un moteur ne délivrant sa puissance qu'à haut régime ("pointu") est plus adapté à la conduite en course qu'au Grand Tourisme rapide: un embrayage de course renforcé tolère les démarrages à haut régime, et le pilote, recherchant la performance pure, est prêt à changer de vitesse souvent pour rester dans les hauts régimes, c'est-à-dire dans une zone de puissance élevée.

Mais sur route ou autoroute, voire en ville, on n'apprécie guère de devoir "tirer" à fond sur les régimes pour obtenir un niveau d'accélération agréable. Par ailleurs, la fiabilité d'un moteur tournant souvent à très haut régime est nécessairement moins bonne que celle d'un moteur utilisé à régime plus modéré.



2 - Rechercher la puissance par l'augmentation du couple.

En fait, deux facteurs se conjuguent dans cette approche : la valeur pure du couple maximum bien sûr, mais aussi le régime auquel ce couple maximum est délivré : plus ce régime est bas, plus la puissance sera facilement disponible sans devoir monter dans les tours.

Un moteur développé en vue de délivrer un couple très élevé dès les bas ou moyens régimes pourra donc fournir une forte puissance quasiment sur toute la plage d'utilisation, en vertu de la formule de calcul : puissance = couple multiplié par régime.

En effet, lorsque le couple maximum est obtenu à bas régime, même si sa valeur diminue légèrement ensuite, l'augmentation du régime entraîne une augmentation corrélative de la puissance résultante. Le diagramme ci-dessous montre les courbes de couple de deux moteurs V12 atmosphériques: celui de la Pagani Zonda F et celui de la Ferrari Enzo.

Son observation permet de faire plusieurs constatations :

- Le couple maximum de la Zonda F est de 780 Nm, 20% supérieur à celui de la Ferrari Enzo qui ne dépasse pas 650 mN.

- Plus de 85% du couple, soit 650 mN (autant que la Enzo à son maximum), est déjà disponible dès 2500 t/mn.

- Entre 2000 et 4000 tours/mn, au régime où l'on embraye pour démarrer, la moteur de la Zonda délivre environ 35% de couple de plus que la Enzo.

Ces chiffres expliquent pourquoi Pagani a exigé le développement spécifique par AMG d'un V12 destiné exclusivement à la Zonda. Horacio Pagani voulait d'une part un couple moteur exceptionnellement élevé, et d'autre part - ce qui est tout aussi décisif - une courbe de couple favorisant la disponibilité de la puissance à bas et moyen régimes.

Les courbes de puissance résultante ci-dessous traduisent cette monumentale différence, et expliquent encore mieux le résultat obtenu pour chacune des deux conceptions: Ferrari a poursuivi son approche traditionnelle de moteurs "pointus", dont la puissance est atteinte à très haut régime (7800 t/mn sur la Enzo).

En revanche, la Pagani, grâce au couple disponible dès les très bas régimes, délivre une puissance très nettement supérieure à la Enzo sur toute la plage d'exploitation jusqu'à 6000 t/mn.

On voit par exemple que :

- dès 2500 t/mn, la Zonda développe 270 chevaux contre 170 pour la Enzo, soit 100 chevaux ou 58% de puissance en plus.

- la puissance disponible à 3000 t/mn est de 350 chevaux pour la Pagani, contre 215 pour la Enzo, soit 135 chevaux (ou 60%) de plus pour la Zonda, ce qui est énorme.

- Enfin, au régime encore modéré de 5000 t/mn, plus de 90% de la puissance, soit 530 chevaux sont à l'oeuvre chez Pagani, contre 455 sur la Enzo, soit 75 chevaux de différence.

C'est seulement au-delà de 7000 t/mn (régimes utilisés plutôt sur piste que sur route), que la Ferrari prend l'avantage.

Aucune autre automobile sportive ne s'approche de telles valeurs à ces régimes. C'est le résultat de conceptions avancées portant non sur une puissance pure à très haut régime, difficile sinon impossible à exploiter sur route, mais sur la disponibilité réelle du maximum de chevaux à tous régimes. C'est en ce sens que Pagani a fondé une "nouvelle génération" de voitures de Grand Tourisme.

Cette solution, certes beaucoup plus complexe à atteindre d'un point de vue technique, et qui est le résultat d'une avance considérable en matière d'ingéniérie, autorise des accélérations à la fois spectaculairement meilleures, et obtenues avec une aisance inouïe, car le conducteur, qu'il soit à mi-régime ou même au-dessous, dispose déjà de l'essentiel de la puissance.

Cette force d'accélération, conjuguée à une légèreté extrême (100 kg de moins qu'une Enzo, et 400 de moins qu'une Muciélago), confère à la Zonda F son statut de référence mondiale absolue en matière de performance. Naturellement la conception du châssis central tout carbone ultra-rigide - sans équivalent aujourd'hui - et la définition aérodynamique dérivée des légendaires "Groupes C" Sauber Mercedes, contribuent aussi à cette supériorité évidente.


(*) Le régime moteur en tours par minutes (t/mn) peut être converti en radian/seconde grâce à la formule suivante :

1 tour = 360° et 360° = 2 pi radian


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[blamine5 0]

merçi pour les info c tres interressant

[fon2 3 0]

Salut super post !!!!! voici pourquoi sur l autoroute on marche mieux que d autres sur certain raports et vis versa
je me comprend ,mais le mieux c est d avoir plein de couple et 7500 trmin grand max par exemple ... Mais ca n implique que moi c est mon avis ,mais tout depent de ce qu on recherche moteur pointu, ou moteur bourin,les deux???? et selon ce qu on choisit ,on choisit aussi ses pieces en consequance :pour moi: merci ca a ete un vrai plaisir a lire

[mitch111 0]

salut BM77 !
je me demandais si , sur une voiture à vocation sportive , il n'etait pas préférable de rechercher la puissance à tout prix ... plutôt que le couple ?
je me disais qu'avec de telles performances moteur , la recheche du couple est une erreur car si on oubli la théorie qu'un moteur coupleux ( sur une sportive ) donne plus d'agrément de conduite , il me semble que sur route la réalité est différente si on considère tout les paramètres .
je m'explique ... avec de tels performances moteur , il me paraît difficile d'exploiter le couple en départ arrêté , voir même sur les rapports au dessus et les sorties de courbes , je veux bien sur faire référence à la motricité !
un moteur sportif tel que celui de la Zonda ou de la Enzo , à mon sens , est plus efficace quand la recherche de la puissance est favorisée ...excepté peut être , sur les reprises ... mais on parle de sportives là ...!

[BM 77-bmw-old-school 0]

réponse âpres ta présentation..

merci a toi.

[SEBMW 0]

Encore un post interressant !!!!!(un de plus !!!!)
vive J-L!!!!!!!!!

[BM 77-bmw-old-school 0]

Merci..

je vais prendre un risque..au risque de me tromper sa n'engage que moi.

pour moi une vrais sportive , s'est un rapport poids/puissance et couple..

nos Bm actuel ne sont plus de vrais sportive, car très bourgeoise.
mais avec des couples énormes donc taillée pour la grande route.

mais pour les moteurs le couple et les chevaux sont liés.

tu prend un 6 cylindre type M20 B23 (150 ch) et tu le compare a un M42 B 18 (140 ch)..4 cylindres de 318 is

le 318 is sera plus sportif dans les tours,( car s'est sa vocation) mais le b23 reprendra l'avantage grâce a son couple..

par contre le B23 s'il possède une boite sport mangera sans problème le 318 is et fera jeu égale avec le M20 b25 qui fait en principe 170 ch...

autre exemple..

un M20B23 150 Ch est plus joueur qu'un M20B25 car mieux dans les tours
et pourtant la base de ces moteur est la même..

par contre le B25 prendra encore l'avantage grâce a son couple..

la base du B23 étant la méme que celui du M20 B 20 cylindrée 2 L.
Le vilo du B23 fait la différence dans les tours..(gain en Ch et couple.)
donc plus rond..

[BM 77-bmw-old-school 0]

les CH dans les tours genre 7000 a 8000 ne sont pour moi pas ce qui y a de mieux , car il faut vraiment taquiner la boite pour en profiter.

mais un gros couple donc puissance super bonne a 3000 voir 3500 tours quoi de mieux ?..


pour le haut régime , je pense que les 4 pattes sont plus a l'aise que nos
très coupleux 6 en ligne....

mais les quatres cylindres Bm sont loin d'avoir la palme de la vrais sportivité a l'état pur..pas plus que les 6 cylindre d'ailleurs..

[mitch111 0]

pour agrémenter la reflexion , je vais exposer un comparatif , vécu par moi même , on va s'éloigner quelque peu de l'horizon BMW mais je pense que ça a un interêt dans le fil de cette discussion .

clio 1,2 litre essence--->60CV--->8.9Mkg
vs
clio 1.9 litre diesel--->65CV--->12.3Mkg
départ arrêté , le diesel prend un petit avantage de 2 mètres , la motricité des deux véhicule est bonne ... les deux véhicules restent quasi côte à côte jusqu'à une vitesse de 120 Kmh , fin du comparatif ( effectué à trois reprises ) .

voilà , je pense qu'il y a de quoi cogiter un peu ...

[BM 77-bmw-old-school 0]

normal le turbo ou les turbo arrive vite a saturation sur un moteur stock..

par contre un compresseur la ce n'est plus pareil .....mais pas de coup de pied au fesses..

la puissance équivalente ne veux pas dire grand chose , tout le reste rentre en compte.
la boite +ou- longue , le pond idem , sur un 3.20 ou un 3.23 tu remplace le pond qui est souvent trop long par un 4.10 ou 4.27 et la tu as voiture jouissive et pourtant tu n'as pas touché au moteur...

sa te permet de mieux exploité cette "mollesse" en départ arrêté.
bon nombre de E30iste font cette conversion..

mais sa nous éloigne du poste de base...

[mitch111 0]

j'aurai dû préciser que je parlais de clio d'ancienne génération , donc , sans turbo ... et je ne trouve pas que ce comparatif nous éloigne du sujet de base car , ici , on voit clairement que plus de couple n'est pas nécessairement favorable .
je pense que les boites de vitesses sur ces modèles de clio et en général sur nos voitures sont optimisées pour exploiter le moteur à 100 pour cent , même si des raisons fiscale poussent les constructeurs à rallonger le dernier rapport .

[BM 77-bmw-old-school 0]

clair , le couple pour l'agrément de conduite , pouvoir repartir en 5 avec un paquebot genre E34..prés d'une tonne 600, sans peine s'est quand même jouissif , si un KéKé avec sa bombinette veux s'amuser un peut alors que lui tombe 2 rapports pour essayer de te suivre..

pour moi voici a quoi sert le couple ..

Après les Ch a haut régime la s'est autre chose et pas le même monde, réserve je pense au circuit ou a la glisse...

[megadeth 0]

Je suis d'accord avec mitch
l'exemple avec la 320i n'est pas or sujet
Prend une 320i e30 avec sont pont 3,45 d'origine (en France)
ben colle là a n'importe quelle autre caisse elle se fera explosé .Par contre sur autoroute 190 km sur 150 bornes c'est no soucis pour elle là ou d'autre caisse souffrerai (comparo effectuer par moi même avec ma 320i contre une ford escort 16v)
Maintenant prend un pont 4,10 ben là...... surprise la 320i "décolle"
Ex: de test:
Ma 320i en 4,10 tient une calibra 2.0L 16 et d'autre modèle dont je me rapelle plus

[bm535 0]

avec ma 2002 je fume une e30 3.20i

[BM 77-bmw-old-school 0]

Rapport poids /puissance Lolo..prés de 300 Kg de diff..

mais pas la puissance pur..a moins d'une turbo en m10......

mais comme toi le M10 a un fort potentiel.et plus rageur..dans les tours.

[Azraeltd 0]

Un chouette post en perspective dis donc !

ça n'engage que moi, mais je pense que le couple est plus important que le reste sur une voiture.
la preuve en est avec le changement de pont (j'ai pas encore testé mais si je troue quelque chose de pas trop mal, pourquoi pas). le pont n'est ni plus ni moins qu'un réducteur. hors, le principe d'un réducteur est d'abaisser la vitesse de rotation au profit du couple.
Je n'ai pas eu le loisir d'essayer l'échange de pont, mais juste changer cet organe revient a doper le couple au détriment de la puissance.

ensuite, pour le drift, (je n'ai pratiqué que par accident.... j'ai trop peur de casser ma voiture) si le couple était trop peu important, la voiture ne perdrait pas son adhérence.

Aprés, a moins d'être équipé en conséquence (différentiels, boite sport, embrayage hautes performances, moteur révisé et entretenu dans les regles de l'art...) pourquoi pas aller chercher les trés haut régimes... mais aprés, tout est une question de moyen

voila

[BM 77-bmw-old-school 0]

oui , moi aussi je préfère du couple plus bas , mais sans perdre trop de puissance en haut..

[Azraeltd 0]

tout est une question de gouts et de réglage