Qu'est ce que la Puissance et le Couple Moteur ?

[Démon111 0]

Salut @ tous !

La puissance et le couple moteur sont souvent le sujet de discussions emportées parmi les amateurs d'automobiles. Bien que les chiffres soient connus, il est parfois plus difficile de savoir exactement à quoi ils correspondent. Ceci a pour but de vous expliquer ces grandeurs physiques de la façon la plus simple possible et de vous présenter différents moyens de les mesurer.

En version amusante :

Introduction

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.

Comprendre le Couple

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.



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...



Qu'est-ce que la Puissance ?

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.

Que donnent toutes ces notions 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.



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.

En version plus sérieuse :

Pour qualifier un moteur, les constructeurs établissent des courbes de puissance et de couple. Ces deux données définissent comment le moteur réagit en fonction de sa vitesse de rotation.

Le Couple

En général, plus la cylindrée du moteur est grande et plus le moteur a du couple. Un couple élevé permet une accélération plus forte : la sensation d'être plaqué au siège est plus grande. D'autre part, un couple élevée permet de faire déplacer un poids plus important, c'est pour cela que les véhicules diesels sont souvent utilisés pour tracter une caravane, une remorque ou une grosse charge.
Sur les moteurs diesel, le couple s'obtient à bas régime (entre 1300 et 2400 tr/mn selon les véhicules, les moteurs modernes se rapprochant de 1300 tr/mn). La force transmise aux roues est la plus grande à ce moment là. Un fort couple entraîne une bonne reprise (il n'est pas nécessaire de rétrograder) et une bonne accélération.

La formule du couple est une force en fonction d'une distance.
On peut comparer le couple a un haltérophile : il soulève un poids énorme jusqu'à la hauteur de sa tête. Plus le poids soulevé est énorme, plus l'haltérophile a de la force.

COUPLE = FORCE x DISTANCE

Ici, la force est exprimée en Newton, la distance en mètre.

La courbe de couple ayant son maximum dans la zone basse du compte-tour, elle décroit rapidement dans la zone haute du compte-tour. Un autre paramètre prend alors le relais...

Voici un PDF explicatif sur le couple moteur : Qu'est ce que le Couple Moteur ?

La Puissance

La puissance est un travail effectué dans un certain temps. Elle dépend donc du couple mais aussi de la vitesse de rotation du moteur. Plus le moteur tourne vite, plus la puissance augmente... jusqu'à une limite qui, sur les moteurs diesels, commence entre 4000 et 4500 tr/mn. La puissance du moteur influe sur la vitesse du véhicule.

On trouve la puissance en multipliant le couple par vitesse du moteur.
On peut comparer la puissance avec deux sportifs : le premier soulève 120 kg en 1 minute. Le second soulève 120 kg en 30 secondes. En une minute, le second athlète aura soulevé 240 kg, il est donc plus puissant.

PUISSANCE = COUPLE / TEMPS ou PUISSANCE = FORCE x VITESSE

La puissance est exprimée en Watt (W) ou en chevaux DIN (ch) pour l'automobile. Le couple est en mètre par Newton et la vitesse en radians par seconde.
Pour information, 1 ch DIN = 735.5 W.
En fait, le cheval DIN (Deutsh Industrie Normen) est une unité allemande qui prend en compte les accessoires (démarreur, ventilateur, etc. : DIN 70020) et correspond à la puissance disponible à la jante. La puissance SAE J1995 est une norme américaine qui prend la puissance brute du moteur (c'est à dire un moteur nu sur un banc et sans accessoires). Il existe également la puissance exprimé en BHP (British Horse Power) dont l'équivalent est 1.0139 ch DIN.
Enfin, la normalisation sur la mesure de puissance nette est ISO 1585 (quasiment équivalente à SAE J 1349 ou ECE 80.1269).

Le Régime Moteur

Le moteur est le plus agréable et plus souple entre la zone de couple maximum et la zone de puissance maximum. En dehors de cette zone, le moteur n'est pas performant. La meilleure zone se situe donc entre 1500 et 4000 tr/mn : dans cette plage, le moteur consomme le moins.



Le graphique ci-dessus montre la vitesse en fonction du régime moteur et du rapport de boite : en 2nde à 3000 tr/mn la voiture va aussi vite qu'en 3ème à 1800 tr/mn (50 km/h) toutefois, il vaut mieux être en 3ème pour continuer à accélérer. en effet, 1800 tr/mn correspond à la zone ou le couple est maximum (sur un HDI. Ce paramètre varie en fonction du type de véhicule).

En bleu, les lignes horizontales représentent les plages d'utilisation optimales du moteur pour chaque rapport.

En sous-régime, le moteur consomme peu mais ne peut pas fournir l'effort demandé : il vibre, grogne et même en appuyant à fond sur la pédale d'accélérateur, l'aiguille du compte-tour ne monte pas. En général, c'est que le couple ou la puissance ne sont pas suffisants.
En sur-régime, le moteur consomme beaucoup plus qu'il n'a réellement besoin et s'use plus rapidement : il faut passer le rpport de vitesse supérieur ou ralentir (en général, au dessus de 3500 tr/mn en 5ème les véhicules diesel de tourisme roulent à plus de 140 km/h).
La zone 3500 à 4000 tr/mn devrait être considérée sur un diesel comme zone de réserve (lors d'un dépassement par exemple).


Pour mieux comprendre le sous-régime et sur-régime, voici les courbes de couple et de puissance de trois moteurs, tel que données dans certaines documentations des constructeurs (ici les moteurs 1.6 litres essence de 110ch et 1.9 litres dTi de 100ch du constructeur Renault ainsi que les courbes du moteur HDI 2.0 110ch de PSA).
Les moteurs diesel donnent plus de puissance jusqu'à 4200 tr/mn puis c'est la chute. Leurs couples ne sont plus intéressant dès 3500 tr/mn.
Le moteur essence donne une puissance plus linéaire mais surtout jusqu'à 5500 tr/mn (les courbes ne sont pas tout à fait juste), cela fait tout de même 1000 tr/mn de plus que le diesel. Le couple n'est pas intéressant en dessous de 2000 tr/mn, contrairement au moteur diesel qui permet une reprise meilleure à bas régime...



Pour un moteur diesel en période de rodage, il est conseillé de rouler dans la plage de 1800 à 3000 tr/mn : les moteurs actuels étant usinés au 100ième de microns, il n'y a plus de rodage obligatoire mais cette précaution permet aux différentes pièces en mouvements de "trouver" leur place...

Ce qu'il faut retenir :

Une approximation courante consiste à retenir la puissance maximale comme critère principal des performances d'un moteur. C'est une erreur. En effet, la puissance est un facteur important, mais elle n'est que la résultante du couple et du régime moteur.

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.

La puissance se mesure en Watt (ou cheval), le couple en mètreNewton (ou mKg) et régime moteur se mesure en radian/seconde (ou tour/mn).

Couple et puissance sont liés par cette relation: 'Puissance = Couple x Vitesse de rotation du moteur'
Attention aux unités: la puissance se calcule en Watt, le couple en Newton.mètre et la vitesse de rotation en radian par seconde.
La puissance dépend donc du régime moteur. La boîte de vitesse va donc permettre de disposer du maximum de puissance.
Usuellement, on parle de puissance en Cv (Cheval Vapeur). Un cheval vapeur équivaut a la traction d'une charge de 75Kg en une seconde sur un mètre.
La formule complète du couple est plus compliquée. Retenez seulement que le couple est l'effort que produit le moteur transmis par l'action des roues motrices sur le sol.
Un moteur diesel atteint son couple max a un régime inférieur à celui d'une essence; inversement pour la puissance.

Conclusion :

Voilà, j'espère que toutes ces explications vous auront aidés à comprendre ce que sont la Puissance et le Couple moteur.
Il me reste a parler des mesures effectuées sur banc moteur mais ceci est un autre sujet et sera traité dans un autre topic.

Merci @ Tous de m'avoir lu et prudence sur les routes !