La puissance, le couple et le régime sont les trois notions fondamentales en mécanique pour mesurer et décrire les performances d'un moteur. Cet article fait un point sur ces trois notions.Le régimeSans doute la notion la plus abordable, le régime est la vitesse de rotation du moteur. Le régime se mesure en tours par minute. Les tours par minute sont à convertir en radians par seconde pour les calculs en physique.   Conversion : 1 tour/min = 1/60 tour/s = Pi/30 rad/s (1 tour = 2.Pi rad)Pour l'automobile, le régime le plus faible est celui du ralenti (point mort) et se situe entre 600 et 900 tours/min. Le régime maximal se situe en général entre 4000 et 8000 tours/min.Le coupleLe couple est une notion plus subtile qui traduit la force que le moteur donne dans son mouvement. C'est un bras de levier. Il se mesure en Newton.mètre (N.m) ou en mètre.kilogramme (m.kg). Le m.kg n'est pas un "milli-kilogramme" (qui serait alors un ...gramme) !     Conversion : 9.807 N.m = 1 m.kg (car P = m.g avec g = 9.807 m/s²)Pour illustrer la notion de couple, voici deux exemples :- Le cycliste : lorsqu'un cycliste pédale, s'il appuye davantage sur les pédales pour accélérer ou monter une côte, il développe davantage de couple. - Le tourne vis électrique : pour visser une grosse vis, il est parfois nécessaire d'utiliser un tourne vis électrique si la force de la main ne suffit pas. Le tourne vis électrique fournit alors un couple supérieur à celui de la main. Le couple peut ainsi être vu comme l'"envie de tourner" autour d'un axe. Pour l'automobile, le couple maximum que le moteur peut donner varie beaucoup selon les modèles. Un ordre de grandeur se situe entre 100 et 300 N.m. Il est environ proportionnel à la cylindrée du moteur pour un moteur atmosphérique (essence principalement), le rapport est d'environ 90N.m par litre de cylindrée.Le couple n'est pas lié au régime : il peut exister un couple à régime nul (le tourne vis électrique ne parvient pas à faire tourner la vis qui reste bloquée). Cependant, le couple maximum que le moteur peut donner dépend du régime.La puissanceLa puissance est égale au produit couple x régime. La puissance se mesure en CV (cheval vapeur ou metric horsepower), en HP (horsepower) ou en W (Watt).Puissance (Watt) = Couple (N.m) x Régime (rad/s)Conversion : 1 CV = 735.5 W et 1 HP = 745.7WAttention : ne pas confondre le cheval vapeur et le horsepower !Etant donné qu'on compte couramment en CV, N.m et tours/min, on obtient ainsi la conversion suivante :Puissance (CV) x 735.5 = Couple (N.m) x Régime (tours/min) x Pi/30D'où l'approximation exacte à 1% :Puissance (CV) = Couple (N.m) x Régime (tours/min) / 7000Pour l'automobile, la puissance maximum que le moteur peut donner varie beaucoup selon les modèles. Un ordre de grandeur se situe entre 50 et 200 CV. Selon le régime, la puissance maximum disponible varie. 

Le couple et la puissance moteur sont très souvent représentés en fonction du régime sur un même graphique. Il s'agit toujours du couple maximum disponible et la puissance maximum disponible pour un régime donné. Les deux courbes sont étroitement liées puisque :   puissance = couple x régime               Lien graphique entre les courbes Le courbe de puissance est obtenue par déformation graphique de la courbe de couple (constituée de segments pour l'exemple pédagogique) : AB : couple constant, d'où puissance linéairement croissante (segment bleu correspondant) CD : idem, mais avec un couple de moitié plus faible EF : identique à AB FG : couple décroissant de façon affine. La puissance est alors un arc de parabole concave. GH : identique à CD. Les traits gris clair indiquent la construction graphique.               Différents cas limites classiques Couple constant : si le couple est constant sur toute la plage de régime et s'effondre net au régime maximum, la puissance grandit linéairement et s'effondre net (allure triangulaire). C'est le cas d'un moteur "pointu". Couple inversement proportionnel au régime : dans ce cas, c'est la puissance qui est constante. C'est à dire qu'on dispose d'une même puissance sur une plage de régimes. C'est le cas, dans certaines limites, de certains moteurs turbodiesel.   Exemple concret En pratique, les courbes de couple et de puissance ont une forme de bosse plus ou moins arrondie ou pointue.     Ci contre, un moteur 1.6 16V 105CV (77kW) de Roomster.   Le régime de couple maximum se situe vers 3800 tours/min.   Le régime de puissance maximum se situe vers 5700 tours/min, toujours plus haut que celui de couple maximum.       Une règle empirique consiste à dire que le régime de puissance maximum est 2000 tours/min plus haut que celui de couple maximum. Cette règle n'a aucun fondement mathématique, c'est une observation souvent vérifiée (diesel et essence).

La courbe de couple maximum présente le couple que le moteur ne pourra jamais dépasser, en revanche, le couple que donne le moteur peut être inférieur à ce couple maximum : le conducteur n'accélère pas toujours à fond !  Sur le graphique de la courbe de couple, on peut représenter par un point le couple instantané que le moteur donne au régime fixé par la vitesse du véhicule et le rapport de la boîte de vitesse. Ci-contre, le point de fonctionnement se situe à 2000 tours/min et 50 N.m.S'il est facile de constater que le compte tours affiche 2000 tours/min, il est bien plus subtil de connaître à chaque instant le couple que le moteur donne. Le couple fourni par le moteur dépend de la pédale d'accélérateur. Plus on enfonce l'accélérateur, plus le couple augmente et plus le point fonctionnement monte (jusqu'à atteindre la courbe de couple max).Frein moteur : le couple fourni par le moteur est alors négatif. De l'énergie cinétique du véhicule est prise pour entraîner le moteur. Cette situation n'est pas abordée parce que le moteur ne joue pas son rôle "moteur".Couple nul : si on enfonce l'accélérateur pour compenser exactement le frein moteur, le couple fourni par le moteur est exactement nul. Le carburant consommé sert uniquement à maintenir la rotation du moteur au régime donné. Etre dans ce cas ou au point mort revient au même pour le véhicule (pas d'échange de puissance moteur-véhicule).Zone de fonctionnement du moteurD'après la courbe de couple ci dessus, la plage de régime possible va de 1000 à 8000 tours/min. Quant au couple, il va de 0 au couple max, selon la sollicitation de la pédale d'accélérateur.   La zone bleu clair ci contre est l'ensemble des points de fonctionnement possibles.Remarque : un point de fonctionnement qui ne se déplace pas dans le temps indique que le couple et le régime sont constants. C'est à dire que la vitesse du véhicule est stabilisée et que la pédale d'accélérateur est fixe. Cette situation peut se rencontrer en terrain plat comme en montée ou en légère descente.                       Déplacement du point de fonctionnement Soit le scénario suivant : un conducteur sur l'autoroute roule en terrain plat à vitesse stabilisée en 5ème. Son régime est de 3000 tours/min à 110 km/h et le couple est de 60 N.m (c'est un exemple !). Il accélère brutalement sans rétrograder, ne bouge plus la pédale d'accélérateur, puis stabilise à nouveau sa vitesse lorsqu'il a atteint 130 km/h.           Le point de fonctionnement va alors faire le chemin suivant : A : situation initiale. La vitesse est stabilisée (3000 tours/min, 60 Nm). De A à B : c'est le court laps de temps où il enfonce l'accélérateur. On suppose que le véhicule n'a pas encore eu le temps de prendre de vitesse (donc le régime n'a pas varié. B : le conducteur vient d'atteindre la nouvelle position de l'accélérateur (plus enfoncé qu'en A). De B à C : la pédale d'accélérateur est fixe, et l'accélération fait passer le véhicule de 110 à 130 km/h en plusieurs secondes. C : le conducteur commence à relâcher l'accélérateur. De C à D : c'est le court laps de temps où il relâche l'accélérateur pour à nouveau stabiliser sa vitesse. D : la vitesse est à nouveau stabilisée à 130 km/h (3500 tours/min). Le couple est un peu plus important à cause de l'augmentation des frottements aérodynamiques.

Une courbe d'équipuissance est une hyperbole (fonction inverse) qui décrit l'ensemble des points de puissance donnée. En effet, sur une courbe de couple, une puissance constante équivaut à un couple inversement proportionnel au régime. Les courbes d'équipuissance forment donc un réseau d'hyperboles qui ne se croisent pas.     Soit un moteur de 130CV dont on voit ci contre sa courbe de couple (rouge) et sa zone de fonctionnement (bleu clair). On voit 3 courbes d'équipuissance (17CV, 36CV et 130CV).   Considérons l'équipuissance 17CV. La portion d'hyperbole qui se trouve dans la zone de fonctionnement indique l'ensemble des points de fonctionnement qui correspondent à 17CV.   La portion qui se trouve au dessus de la courbe de couple ne peut pas être atteinte (le moteur ne peut pas fournir assez de couple). La portion à droite de la zone de fonctionnement ne peut pas être atteinte (régime max du moteur dépassé).                   Reprenons l'équipuissance de 17CV. Les points A et B se trouvent sur cette courbe. On applique la relation :   Puissance (CV) = couple (Nm) x régime (tours/min) / 7000 En effet, la puissance P(A) en A vaut : P(A) = 60 x 2000 / 7000 = 17CV De même, P(B) = 30 x 4000 / 7000 = 17CV   Cela signifie qu'on peut obtenir 17CV indifféremment en se plaçant en A ou en B. Concrètement, il peut s'agir de maintenir une vitesse stabilisée à pente constante tout en jouant sur le rapport (A = 4ème, B = 2ème par exemple). Il y a donc un degré de liberté. En revanche, pour l'équipuissance de plus grande valeur 130CV (puissance max du moteur), il n'existe qu'un seul point de fonctionnement possible : régime de puissance max et couple max. Il n'y a aucun de degré de liberté. Par ailleurs, l'équipuissance est tangente à la courbe de couple.   On vérifie : P(C) = 140 x 6500 / 7000 = 130CV.     Conclusion Les courbes d'équipuissance forment un réseau d'hyperboles. Pour obtenir une puissance donnée, on peut se placer en tout point de la portion d'équipuissance contenue dans la zone de fonctionnement du moteur. Pour obtenir la puissance maximum, on doit se placer au régime de puissance maximum et au couple max, sans autre choix possible. Reste à déterminer la puissance nécessaire en fonction de sa vitesse... (voir article suivant)

  La puissance nécessaire pour maintenir une vitesse stabilisée en terrain plat se calcule en tenant compte de deux forces de frottement : les frottements aérodynamiques et les frottements solides. Ces deux forces s'opposent au déplacement et le moteur doit les compenser. Toute la suite de l'article suppose une vitesse stabilisée en terrain plat.Puissance, force et vitesseS'il existe une force F (en Newton) qui est de même direction et de sens contraire au déplacement (vitesse en m/s), la puissance P (en Watt) de cette force s'écrit :P = F.v.cos (F,v) = - F.v  (le cosinus de l'angle 180° entre F et v vaut -1)Pour compenser cette perte d'énergie (on ralentit spontanément à cause des frottements !), le moteur apporte donc la même puissance, mais de signe positif :P = F.vPar abus de langage, on appellera encore "puissance de la force" cette valeur positive F.v.Force de frottement aérodynamique (Fa)Cette force se manifeste à grande vitesse : un vent fort pousse davantage qu'un vent faible. Dans le domaine automobile, les vitesses et l'aérodynamisme font que les frottements aérodynamiques sont proportionnels au carré de la vitesse v. Ils sont aussi proportionnels à la densité de l'air ρ, à la surface frontale S du véhicule et à son aérodynamisme propre Cx. On a ainsi la relation :Fa = 1/2.ρ.S.Cx.v²Valeur de ρρ = M.P/(R.T)M = masse molaire de l'air (0.029kg/mol), P = pression atmosphérique (101300Pa)R = constante des gaz parfaits (8.314 J/mol/K), T = température en K (298K pour 25°C, 273K pour 0°C)Dans ces conditions :ρ = 0.029 x 101300 / (8.31 x 298)ρ = 1.186 kg/m3 (à 25°C) et 1.295 kg/m3 (à 0°C)Valeur de S et CxS est la surface frontale en m² (aussi appelée maître couple): surface projetée dans le plan vertical orthogonal au vecteur vitesse. Cx décrit l'aérodynamisme propre (coefficient de traînée). C'est le produit SCx qui détermine la force pour un véhicule donné. Cette valeur est fournie par les constructeurs et varie pour les voitures entre 0.6 et 0.9m² en général.   Exemples de SCx: BMW 530i : 0.630m²Peugeot 206 : 0.653m²Clio 3 : 0.725m²Grand C4 Picasso : 0.820m²Valeur de v La vitesse se mesure en m/s. C'est le paramètre que le conducteur fait varier ! Puissance des frottements aérodynamiques (Pa)La valeur de cette puissance s'écrit :Pa = Fa.vEn remplaçant Fa par sa valeur :Pa =  1/2.ρ.S.Cx.v3RemarquesPour aller 2 fois plus vite, il faut 8 fois plus de puissance. Une voiture qui recule possède une surface frontale identique mais un Cx différent puisque c'est l'arrière de la voiture qui subit les frottements aérodynamiques ! Mais à la vitesse où on recule, les frottements aérodynamiques sont négligeables... Pour une puissance donnée, on peut augmenter sa vitesse en diminuant sa valeur de S ou Cx. Les sportifs le comprennent bien en adoptant des positions aérodynamiques pour pulvériser des records de vitesse.       Force de frottement solide (Fs)C'est la résistance des roulements du véhicule. La propriété des frottements solides est d'avoir une valeur constante indépendante de la vitesse. En revanche, les frottements solides sont proportionnels à la masse du véhicule.       On a ainsi la relation :Fs = m.g.kValeur de mC'est la somme de : poids à vide du véhicule + conducteur + passagers + bagages éventuelsValeur de gValeur de la gravité : g = 9.81m/s²Valeur de kC'est le coefficient de frottement solide. Cette valeur semble être empiriquement de 0.015 environ (+/-10%), mais dépend des véhicules, de leurs roulements, du type de pneus et de leur gonflage. Un sous gonflage entraîne une augmentation des frottements solides, un surgonflage entraîne une usure prématurée des pneus et une adhérence réduite. Des pneus "sportifs" larges entraînent une valeur k plus élevée.Puissance des frottements solides (Ps)La valeur de cette puissance s'écrit :Ps = Fs.vEn remplaçant Fs par sa valeur :Ps = m.g.k.vPuissance totale Pour maintenir sa vitesse en terrain plat, il faut lutter contre ces deux forces de frottement. La puissance totale à fournir (par le moteur) s'écrit donc :P = Pa + PsP = 1/2.ρ.S.Cx.v3 + m.g.k.v Ci contre, un exemple typique de graphique où on voit la puissance des frottements aérodynamiques et la puissance des frottements solides. Les frottements solides sont prépondérants à faible vitesse et laissent place aux frottements aérodynamiques à haute vitesse.Un exemple numérique concret détaillé se trouve dans l'article suivant.

Cet article illustre de façon numérique la puissance des forces de frottement et leurs importances respectives selon la vitesse.Données utiles aux calculsIl suffit du poids à vide et du SCx pour déterminer la puissance nécessaire en fonction de la vitesse ! Il s'agit ici d'une Laguna 1 2.0 essence.Poids à vide : m = 1300kg, SCx = 0.648m²Expression des puissances (voir article précédent) :Puissance des frottements aérodynamiques Pa : Pa =  1/2.ρ.S.Cx.v3Puissance des frottements solides Ps : Ps = m.g.k.vUnités vitesse : m/s, puissances Pa et Ps : W.Conversions : 1CV = 735.5W et 1m/s = 3.6km/hExemple à 10 km/h et 25°C :Pa = 0.5 x 1.186 x 0.648 x (10/3.6)3Pa = 6.9W Pour la masse, on ajoute la masse du conducteur (70kg par exemple, d'où 1370kg total) :Ps = (1300+70) x 9.81 x 0.015 x (10/3.6)Ps = 560WLa puissance totale vaut la somme :P = Pa + Ps = 567WLes frottements solides sont prépondérants à 10 km/h (99% du total).Exemple à 130 km/h et 25°C :Pa = 18.1 kW, Ps = 7.28kW et P = 25.4kW (35CV)En revanche, à 130 km/h, les frottements aérodynamiques sont prépondérants (71% du total). Une puissance de 35CV est nécessaire pour rouler à 130 km/h.Pour rouler à 10 km/h en terrain plat, 567W sont nécessaires alors que pour maintenir 130 km/h, il faut 25.4 kW ! Cette valeur peut servir de repère pour la plupart des voitures. A titre indicatif, vu le rendement typiques des moteurs (25%), c'est alors une centaine de kW de chaleur dissipés dans l'environnement par le moteur et le déplacement même du véhicule.Un cycliste développe une puissance d'environ 400W à 40km/h. Ci dessous, on prend conscience de l'ordre de grandeur des puissances dissipées par des appareils courants et une voiture typique à 130 km/h :

La mesure expérimentale doit se faire en terrain parfaitement plat avec un chronomètre.Paramètres à connaîtreSCx et poids à vide du véhicule.Attention : l'utilisation d'un chronomètre au volant est interdite ! Un passager doit être présent pour faire la mesure !Mise en place et mesure lors du testSur une route droite parfaitement horizontale, on doit atteindre une vitesse donnée assez faible pour que les frottements aérodynamiques soit faibles ( On chronomètre la durée pendant laquelle on perd exactement 10km/h de vitesse, moteur débrayé.Résultat expérimentalPour une Laguna 1 2.0 essence (PV=1300kg, SCx=0.648m²), on obtient 17 secondes pour passer de 50km/h à 40km/h au compteur.Ce résultat est basé sur une moyenne de mesures, étant donné qu'elles fluctuent avec la pente, même faible, de la route. L'erreur du compteur étant absolue (5km/h environ), la vitesse passe en fait de 45 à 35 km/h, soit environ 40 km/h de moyenne. C'est sur cette base que repose la suite.La masse totale en déplacement vaut 1370kg.Raisonnement énergétiqueL'énergie cinétique initiale (v = 45 km/h) Ei vaut :Ei = 1/2.m.v² = 1/2.1370.(45/3.6)² = 107.0 kJL'énergie cinétique finale (v = 35 km/h) Ef vaut :Ef = 1/2.1370.(35/3.6)² = 64.75 kJLa puissance moyenne dissipée par les frottements vaut :P = (Ei - Ef) / t   avec t = 17s (mesure)P = 2490WCette moyenne est pertinente si la variation de vitesse est assez faible pour qu'on puisse supposer les forces constantes.Dans cette valeur, les frottements aérodynamiques ont aussi contribué :Pa = 1/2.ρ.SCx.v3Pa = 1/2 x 1.186 x 0.648 x (40/3.6)3Pa = 530WPour obtenir la puissance moyenne Ps des frottements solides, on soustrait Pa :Ps = P - Pa = 2.49 - 0.53 = 1960WOr Ps = m.g.k.vD'où :k = Ps / (m.g.v)k = 1960 / (1370 x 9.81 x 40 / 3.6)k = 0.0131Cette valeur est bien de l'ordre de 0.015.Remarque : il est très délicat de trouver une route bien horizontale !Raisonnement sur la relation force = masse x accélérationOn utilise la relation : F = m.a (2e loi de Newton)Ici, la force F représente la force totale de frottements appliquées à la voiture. Le poids et la réaction de la route se compensent (route horizontale, voir ci contre). Calcul de l'accélération : étant donné qu'on cherche la valeur de la force (sa norme), on calcule la valeur absolue de l'accélération.Soient vi la vitesse initiale (45km/h) et vf la vitesse finale (35km/h).Soit t (17 secondes mesurées) la durée pour passer de vi à vf moteur débrayé.L'accélération moyenne vaut :a = (vi - vf) / ta = (45/3.6 - 35/3.6) / 17a = 0.163 m/s²D'où :F = m.a = 1370 x 0.163 = 223NDans cette valeur, les frottements aérodynamiques ont aussi contribué :Fa = 1/2.ρ.SCx.v²Fa = 1/2 x 1.186 x 0.648 x (40/3.6)²Fa = 47.5NPour obtenir les frottements solides Fs, on soustrait Fa :Fs = F - Fa = 223 - 47.5N = 176NOr Fs = m.g.kD'où :k = Fs / (m.g) = 176 / (1370 x 9.81)k = 0.0131On retrouve la même valeur que pour le raisonnement énergétique ! Ouf... 

Seule une partie du carburant consommé (énergie chimique) est convertie en énergie mécanique par le moteur thermique. Le reste est dissipé en chaleur par les gaz d'échappement ainsi que la convexion et le rayonnement autour des pièces chaudes du moteur. Le rendement est donc la fraction d'énergie chimique contenue dans un volume de carburant qui est convertie en énergie mécanique à la sortie du moteur, dans une même durée. On peut remplacer le mot "énergie" par le mot "puissance". La "puissance chimique" correspond au débit de carburant (quantité d'énergie délivrée dans une durée donnée).   Densité énergétique   C'est la quantité d'énergie contenue dans 1 kg (et non 1 litre !) de carburant. 1 kg d'essence, en brûlant complètement, fournit 42.7 Mégajoules.     Essence : 42.7 MJ/kgGazole : 41.9 MJ/kg   La densité de l'essence vaut 0.75 et celle du gazole 0.85.   L'énergie contenue par litre de carburant vaut : Essence : 32.0 MJ/LGazole : 35.7 MJ/L   1 litre de gazole contient davantage d'énergie (car plus dense), ce qui explique en partie pourquoi les moteurs diesel consomment moins (en litres au 100km).La consommation spécifiqueCette grandeur représente la masse de carburant nécessaire au moteur pour produire 1 kWh d'énergie mécanique. Elle est abrégée en "CSP", et en Anglais "SFC" (specific fuel consumption). Elle varie comme l'inverse du rendement. Plus le rendement est élevé, moins il faut de carburant pour produire 1 kWh.1 kg d'essence : 42.7 MJ environ1 kWh = 3.6 MJSi le rendement du moteur valait 100%, 1 kg d'essence produirait 42.7 MJ d'énergie mécanique. Combien faut-il d'essence pour produire 3.6 MJ ? On fait une proportionnalité : 1 kg x 3.6 / 42.7= 84 gEn pratique, le rendement (noté Rdt) ne vaut pas 100%. Pour produire 1 kWh, il faut plus de 84 g. Supposons que 300 g d'essence soient nécessaires, c'est à dire que la CSP soit de 300 g/kWh.On a alors : Rdt = 84 / 300Comme on se rapporte à 1kWh produit, on a donc :Rdt = 84 / CSP (g/kWh)Un bon rendement correpond à une consommation spécifique faible.  

Lorsqu'un moteur est au ralenti, il tourne à un régime faible mais consomme une petite quantité d'essence en permanence pour entretenir sa rotation et compenser les frottements et les pertes par pompage qui constituent le frein moteur. Le débit de carburant consommé est constant, c'est une consommation horaire. Elle se mesure en litres par heure (L/h).           Consommation horaire au ralenti Comment déterminer la consommation horaire si l'ordinateur de bord (d'une Laguna 1 2.0 essence) ne l'affiche pas ? Pour déterminer cette consommation horaire (litres par heure) au point mort, il faut ruser avec l'ordinateur de bord puisqu'il n'affiche plus rien en dessous de 30km/h (typique chez Renault). L'ordinateur de bord calcule la vitesse réelle et non celle du compteur. On débraye à 60km/h compteur (55km/h réels) et on se laisse rouler au point mort plusieurs secondes. Après plusieurs secondes, on atteint 50km/h réels. La valeur est alors stabilisée à 2.1L/100km. Cela signifie que si on parcourait 100km au point mort, 2.1L seraient consommés. Or, à 50km/h, ces 100km sont parcourus en 2h. Donc, les 2.1L sont consommés en 2h par le moteur débrayé. Cela revient à dire que la consommation horaire est de 1.05L/h. Pour compléter cette mesure, on peut débrayer à 45km/h, attendre que la consommation affichée se stabilise. On constate alors que vers 40km/h (35 km/h réels), l'ordinateur de bord affiche 3.0L/100km. On en déduit de même une consommation horaire de 1.05L/h. Ce résultat peut être affirmé à 5% près et n'est pas vrai si le moteur est encore froid.   En réalité, une moyenne se situe autour de 0.8L/h pour la plupart des voitures (essence et diesel). Remarques   La consommation horaire n'est affichée qu'avec une seule décimale (mettons 0.8L/h). L'incertitude est donc de 13% environ. Avec l'autre méthode, on peut lire à 35km/h une valeur comme 3.0L/100km, l'incertitude est réduite à 3%.   On a la relation : Conso (L/100km) = Conso horaire (L/h) / vitesse (km/h) x 100 Le terme 100 (sans unité) est pour passer des L/km au L/100km.   La consommation en L/100km est inversement proportionnelle à la vitesse lorsqu'on roule au point mort. Pour une consommation horaire de 0.8L/h, on consomme 8L/100km à 10km/h alors qu'on ne consomme que 0.8L/100km à 100km/h ! On peut se représenter une charette transportant un réservoir d'essence qui fuit. La fuite, c'est ce que le moteur consomme au ralenti. Plus la charette se déplace vite, moins le réservoir aura le temps de fuir sur son parcours, d'où une perte réduite de carburant.   La consommation en L/100km tend donc vers l'infini quand la vitesse tend vers zéro. C'est pourquoi les ordinateurs de bord modernes indiquent à très faible vitesse la consommation horaire plutôt que la consommation L/100km qui affolerait certains esprits peu matheux !   Consommation horaire proportionnelle au régime On considère toujours le moteur débrayé. Le carburant consommé ne sert donc qu'à entretenir son régime. On peut assimiler les frottements internes et les pertes par pompage comme une force de frottement unique et constante. On constate que la consommation horaire est environ proportionnelle au régime. Expérimentation sur une Laguna 1 2.0 essence Sur une route plate ou en légère descente sans automobiliste, on débraye à 60km/h compteur. On accélère moteur débrayé pour stabiliser le régime à 3000 tours/min. Lorsque la consommation affichée est stabilisée et que la vitesse est de 50 km/h réels, on lit 8.2L/100km. Or, si on refait la même expérience sans accélérer dans le vide (donc au ralenti), l'ordinateur de bord affiche 2.1L/100km. On en déduit donc : 4.1L/h pour 3000 tours/min et 1.05L/h pour 850 tours/min. A une dizaine de pourcent près, consommation horaire et régime sont proportionnels.   Consommation horaire proportionnelle à la cylindrée Pour un régime de ralenti donné, si le moteur a une cylindrée double, sa consommation horaire sera double. Pour que cela soit plus exact encore, il faut que les deux moteurs aient une cylindrée unitaire identique (exemple : 6 cylindres 3L et 4 cylindres 2L).   Mystérieux coefficient sans unité La consommation horaire est donc proportionnelle au régime de ralenti et à la cylindrée. On peut écrire : Conso horaire (L/h) = k x Régime (tours/min) x Cylindrée (L) Les tours/min ont la dimension de l'inverse d'un temps. Le coefficient k n'a donc pas d'unité...

La consommation de carburant est la plus faible en 5ème et la plus élevée en 1ère (en vitesse stabilisée et terrain plat). Cet article présente quelques résultats et s'appuie sur l'article précédent dont il faut retenir :- consommation horaire (L/h) proportionnelle au régime si le moteur est débrayé- consommation (L/100km) inversement proportionnelle à la vitesse (au point mort)Expérimentation sur une Laguna 1 2.0 essenceOn note (ou on déduit à partir de la vitesse...) les consommations affichées en prise au régime de ralenti. En pratique, on roule en ne touchant pas l'accélérateur. L'injection est corrigée pour maintenir le régime et la vitesse se stabilise automatiquement.Les valeurs "Conso au point mort" sont déduites de la vitesse et de la consommation horaire au ralenti. On peut aussi noter la consommation affichée quelques secondes après avoir débrayé. La vitesse est la vitesse réelle, pas la vitesse au compteur.   Remarque : on aurait pu se placer toujours à 34km/h (vitesse où on peut rouler en 5ème et en 1ère) et mesurer les consommations (L/100km) pour les 5 rapports. Le résultat aurait été très proche.   Passage 3ème vers 5ème : 35% d'économie ! Passage 2ème vers 5ème : 55% d'économie !C'est en 5ème qu'on consomme le moins ! A 34 km/h, en prise ou au point mort, le régime est identique. Le fait d'être en prise sollicite le moteur qui fournit alors un certain couple (assez faible), ce qui augmente la consommation de 3.0 à 4.2L/100km. Sur les 4.2 L/100km consommés, il en faut donc 3.0 pour maintenir le régime moteur et 1.2 pour faire avancer le véhicule. En première, plus de 90% du carburant sert à maintenir le régime ! En réalité, ce n'est pas tout à fait vrai. Plus le couple fourni est important, plus la quantité de carburant pour maintenir le régime (compenser le frein moteur) baisse.     Sur le graphique ci contre, on voit les 5 consommations obtenues pour les 5 rapports. L'écart entre la consommation au point mort et les résultats traduit la surconsommation liée au couple à fournir par le moteur. C'est cette quantité d'essence qui sert à faire avancer le véhicule !              Consommation indépendante de la vitesseOn constate que la consommation en 1ère augmente très peu avec la vitesse sur une plage qui va du ralenti à 4000 tours/min.   Or, on a la relation : Conso (L/100km) = Conso horaire (L/h) / vitesse (km/h) x 100   Ceci montre que la consommation horaire est proportionnelle à la vitesse. Or, le régime est aussi proportionnel à la vitesse. Consommation horaire et régime sont donc environ proportionnels, comme dans le cas du moteur débrayé. La surconsommation due au couple à fournir est petite devant la consommation due au maintien du régime.   On peut objecter que pour un frottement solide donné (valable à faible vitesse), la surconsommation liée à ce frottement (solide, donc constant) est assez constante pour un rapport donné. En effet, pour un rapport donné, un frottement constant se traduit par un couple constant à fournir par le moteur. Cependant, en pratique, plus de 90% du carburant sert juste à compenser le frein moteur quand on roule en 1ère.Mesure sur Laguna 1 2.0 essence en 1ère : 15.2L/100 à 7 km/h, 16.0L/100 à 30km/h.Raisonnement sur le rendement (voir articles suivants)   Pour une puissance donnée (faible puisqu'il s'agit de maintenir une vitesse de 40km/h max), plus le régime est faible, plus le couple est important. Et donc meilleur est le rendement. La consommation est ainsi optimisée.                 ConclusionLa plupart des véhicules présentent des caractéristiques semblables. A faible vitesse stabilisée en terrain plat, la plus grande partie du carburant sert à maintenir le régime moteur. Seule une partie sert à faire avancer le véhicule. Il faut privilégier les régimes les plus faibles. A 50 km/h, il est déjà possible de rouler en 5ème avec la plupart des véhicules, plus particulièrement les moteurs essence.

Le rendement d'un moteur thermique varie énormément selon le régime et le couple demandés. A chaque point de fonctionnement (coordonnées : régime, couple), correspond un rendement. Pour se représenter la chose, imaginons une carte géographique. A chaque point (latitude, longitude) correspond une altitude. L'ensemble des altitudes forme une surface continue représentée par des lignes de niveau. Il en est de même pour le diagramme de consommation spécifique. Il est évidemment différent pour chaque moteur, mais l'allure est toujours semblable.       Diagramme de consommation spécifiqueIl est défini sur la zone de fonctionnement du moteur (régime minimum à régime max, couple nul à couple max) et se présente sous la forme d'un relief continu présentant un minimum global à un certain point (2500 tours/min, 3/4 du couple max par exemple). C'est le point de meilleur rendement, celui où pour produire une quantité d'énergie mécanique donnée, la plus faible quantité de carburant est nécessaire. Ci contre, le diagramme d'un moteur essence 4 cylindres, 1.9L. La zone vert sombre représente la plus faible consommation spécifique.       Diagramme de rendement         On peut donc présenter, de façon analogue, le diagramme de rendement. Le meilleur rendement se situe dans la zone vert sombre, au "sommet de la montagne" si on raisonne en lignes de niveaux.                   Consommation spécifique et rendement sont inversement proportionnels (voir article "Rendement et consommation spécifique moteur")   Rendement = 84 / conso spécifique (g/kWh). La valeur 84 peut varier un peu selon les types d'essence.     Mauvais et bons rendements Tous les moteurs essence (et, dans une certaine mesure, diesel) présentent cette allure de courbe.   - Bons rendements : couple important, régime vers 1500-3500 tours/min. Cela ne signifie pas qu'en se plaçant à 2500 tours/min, le rendement sera toujours bon, le rendement dépend surtout du couple !- Mauvais rendements : couple faible, quel que soit le régime- Rendement nul : couple nul. Le carburant injecté sert alors exactement à compenser les frottements internes. C'est le cas quand on accélère au point mort ou, quand on est en prise, qu'on enfonce l'accélérateur juste pour compenser son frein moteur. La consommation horaire est alors proportionnelle au régime (voir article "consommation horaire").- Rendement négatif : couple négatif. Une petite quantité de carburant est injectée et ne suffit pas à compenser les frottements internes. En conduite, il s'agit d'un cas proche du frein moteur. Lorsqu'on fait du frein moteur pur, l'injection est coupée et le rendement tend mathématiquement vers moins l'infini !Lorsque le couple demandé au moteur est faible, la plupart du carburant sert à maintenir la rotation du moteur (compenser le frein moteur) et seule une faible partie sert à donner de la puissance mécanique (faire avancer le véhicule). En revanche, le rendement est bon lorsqu'on accélère fort, c'est à dire qu'une grande partie du carburant sert à fournir de la puissance mécanique. ConclusionLe rendement dépend surtout du couple et moins du régime. Les mauvais rendements sont liés à une faible sollicitation du moteur (faible couple). Sur la plupart des moteurs essence, le meilleur rendement est atteint entre 2000 et 3000 tours/min et un couple de 2/3 ou 3/4 du couple max.Il est intéressant de confronter ce diagramme de rendement aux courbes d'équipuissance.

Eh oui, il existe un régime optimal pour une vitesse donnée ! En effet, chaque vitesse (stabilisée en terrain plat) nécessite une puissance donnée (voir article "Puissance des frottements aérodynamiques en voiture"). Le diagramme de consommation présente le rendement en fonction du couple et du régime. En situation de conduite, c'est surtout une puissance donnée qui est souhaitée, par exemple 30 ou 40CV pour maintenir 130 km/h en terrain plat. Mais quel est le régime optimal pour minimiser sa consommation ?   Souhaiter une puissance donnée, c'est se placer sur une équipuissance (hyperbole) donnée. Par exemple, on voit ci contre les équipuissances de 20CV et 60CV. A titre indicatif pour la moyenne des voitures, 20CV et 60CV correspondent respectivement à 100km/h et 160km/h (stabilisée en terrain plat).             Raisonnement graphiqueSur le diagramme de rendement, on trace l' équipuissance souhaitée : 20CV. On y cherche le point de meilleur rendement. Il se situe vers 1300 tours/min et 108Nm. Même si on peut obtenir les 20CV dès 1000 tours/min, c'est à 1300 tours/min que cette puissance est obtenue avec le meilleur rendement, donc la consommation la plus faible. Les régimes supérieurs donneront une consommation plus élevée. Pour la comparaison avec la carte géographique, l'hyperbole est un chemin sur la montagne et le promeneur notera le point le plus élevé sur ce chemin. Ce n'est pas forcément le sommet de la montagne ! Pour le cas de l'équipuissance 60CV, le point de meilleur rendement coincide avec le meilleur rendement global du moteur (cette promenade passe par le sommet de la montagne.).Régime optimal en fonction de la vitesse   Exemple des 20CV : à 100 km/h et pour de moteur, le régime optimal est d'environ 1300 tours/min. En pratique, on choisira la 5ème, ou la 6ème si elle existe. A défaut d'une 7ème... Le régime optimal en fonction de la vitesse dépend de la voiture (Scx, masse), mais aussi du moteur (diagramme de rendement). Il résulte donc de la rencontre de ces deux contraintes.   Consommation et économie de carburant En roulant en 6ème à 130km/h, on tombe sur un rendement assez bon. Si on roule moins vite sans rétrograder, la consommation en L/100km est plus faible. Dans ce cas là, le rendement est un peu moins bon, mais c'est la diminution des frottements aérodynamques qui l'emporte.   Chemin de meilleur rendementPlus généralement, pour reprendre le diagramme de rendement, on peut tracer pour chaque équipuissance le point de meilleur rendement :   Il apparaît un chemin (bleu sombre) qui met en évidence le régime optimal pour chaque puissance souhaitée. On peut le comparer à un chemin de crête (montagne).L'article suivant fait le lien entre régime optimal, puissance et vitesse pour ce moteur et une voiture type (valeurs typiques de SCx, masse et pertes du moteur à la roue)       Notion de chemin de crête     En utilisant un autre réseau de courbes que le réseau d'hyperboles, un autre chemin optimal serait apparu. Le "chemin de crête" (au sens du montagnard) est une notion topologique différente. Il est en effet unique pour un relief donné et ne dépend pas du réseau de promenades parcourues sur ce relief ! Le chemin de crête (comme le thalweg) est une notion mathématique complexe et discutée.

Pour chaque puissance, il existe un régime optimal. L'article précédent a mis en évidence le chemin de meilleur rendement pour le diagramme de rendement présenté. On peut ainsi tracer pour ce diagramme le régime optimal en fonction de la puissance souhaitée.   On constate que la relation est quasi linéaire, c'est à dire que le couple optimal est constant. En effet, on peut considérer pour simplifier que le meilleur rendement est atteint aux 3/4 du couple max. L'économie de carburant est optimisée à ce couple là. Bien souvent, on conduit en utilisant un couple inférieur, voire très inférieur.   Pour les puissances inférieures à une dizaine de CV, le meilleur régime se situe vers 1000 tours/min. En effet, le régime ne peut pas être inférieur à celui du ralenti.           Pour le conducteur, c'est la vitesse qui compte et non la puissance. On peut tracer l'allure de la relation puissance - vitesse pour une voiture type (Scx = 0.65m², k = 0.015, m = 1200kg, pertes de la transmission : 10 à 15%). La puissance est celle que doit fournir le moteur. Si le moteur fournit 100CV, il en parviendra entre 85 et 90 à la roue.   On suppose (comme toujours) vitesse stabilisée et terrain plat.Quelques points de la courbe : 10 km/h : 0.7CV 50 km/h : 5.2CV 90 km/h : 16CV 130 km/h : 38CV 160 km/h : 65CV 200 km/h : 120CV                       On dispose maintenant de deux courbes : régime optimal en fonction de la puissance, et puissance en fonction de la vitesse. On peut ainsi tracer l'allure de la courbe du régime optimal en fonction de la vitesse.         Cette courbe est spécifique à chaque ensemble véhicule + moteur et n'est valable qu'en terrain plat et vitesse stabilisée. Sur ce graphique on voit aussi les régimes pour les 4 derniers rapports.               Remarques : Même en 5ème, le régime est trop élevé.   En 6ème, le régime est encore trop élevé, mais à l'approche de la vitesse max, il peut être judicieux de rétrograder en 5ème. Il y a sur régime (au sens "régime supérieur à l'optimal") jusqu'à 190 km/h environ et sous régime entre 190 et 200km/h. Ce n'est qu'un exemple !   Règles d' "éco conduite"A 50km/h, il est avantageux de passer la 5ème. Il n'est question que de maintenir sa vitesse, en aucun cas d'accélérer. Au démarrage, accélérer à peine en 1ère (1500 tours/min max.) et passer la 2ème tout de suite. Ne pas démarrer pour autant en 2ème...Aux faibles vitesses (en ville par exemple), le régime doit être aussi faible que possible (proche de 1000 tours/min). On peut rouler en 3ème à 25km/h et en 4ème à 35 km/h.Si la vitesse est stabilisée : pour réduire sa consommation, il faut réduire le régime moteur.  

Le sous régime et le sur régime peuvent être redéfinis par le diagramme de rendement. Il existe en effet un régime optimal pour chaque puissance donnée. Le chemin de meilleur rendement départage deux zones : - sous régime = ensemble des régimes inférieurs au régime optimal - sur régime = ensemble des régimes supérieurs au régime optimal     Cette définition est au sens énergétique.   On peut ainsi être en sous régime à 3000 tours/min et en sur régime à 1200 tours/min ! Il est important de rétrograder en cas de besoin de puissance (accélération ou montée). En revanche, en vitesse stabilisée, le régime peut être faible.   En conduite...   Si on roule à 50 km/h et qu'on souhaite accélérer franchement, on peut rétrograder de 5ème en 3ème. On repasse la 5ème dès l'accélération finie. On évite ainsi la surconsommation liée au fait de rouler en 3ème à 50 km/h. Si on accélère franchement en 5ème à 50km/h, on atteint le coin en haut à gauche du diagramme, avec vibrations du moteur et rendement pas très bon. La vitesse stabilisée et l'accélération (ou la montée en côte) sont deux situations qui demandent des puissances très différentes. Il est logique que le régime soit, lui aussi, très différent.

Cet article montre la consommation d'une Laguna 1 2.0 essence (année 1997) :   Poids à vide : 1300kg SCx : 0.648 m²   Les mesures sont faites en terrain plat, vitesse stabilisée. Les résultats sont une moyenne sur un aller et un retour sur la même route pour compenser la pente éventuelle de la route.   Consommation d'essence en fonction de la vitesseLa consommation de carburant dépend de la vitesse et du rapport . Les résultats ci dessous sont ceux d'une Laguna 1 2.0 essence en 5ème : Ces résultats sont obtenus sur route plate, sèche, par 25°C environ. Pour 0 à -5°C, il y a 10 à 15% de surconsommation !     Consommation indépendante de la vitesseSur la plage 40 à 70 km/h, la consommation est assez constante. Sur cette plage de vitesse, les frottements solides occupent une part importante. En revanche, les frottements aérodynamiques augmentent avec la vitesse. Quand la vitesse augmente, les frottements (et donc le travail à fournir sur une distance) augmentent, mais le rendement aussi (à cause de l'augmentation de régime mais surtout de couple). Les deux se compensent à peu près.Consommation proportionnelle à la vitesseAutour de 100km/h, la consommation de carburant est proportionnelle à la vitesse. C'est une règle empirique sur la plupart des véhicules. L'augmentation de rendement ne compense plus l'augmentation des frottements aérodynamiques.Consommation proportionnelle au carré de la vitesseA grande vitesse, la consommation est surtout influencée par les frottements aérodynamiques (travail à fournir sur une distance donnée). La consommation varie avec le carré de la vitesse. Notons cependant que le couple à fournir est important, donc le rendement est plutôt bon aussi. Le rendement diminue à haut régime (voir article sur le rendement).   Le choix de la vitesse se décide (dans la mesure des limitations en vigueur) en fonction du temps qu'on est prêt à perdre pour une économie de carburant.

Rouler moins vite, c'est perdre du temps mais économiser du carburant. Par heure supplémentaire de trajet sur autoroute, quel est le gain financier ?Considérons une distance de 100km à parcourir. Imaginons qu'à 110km/h, la consommation est réduite de 1.3L/100km (valeur typique pour les moteurs essence).Fixons le prix de l'essence à 1.30 euro/L.Sur les 100km, l'économie est de 1.3L d'essence (1.69 euro)A 130km/h, la durée est de : 100/130 = 0.7692 heure (46min, 09s)A 110km/h, la durée est de : 100/110 = 0.9091 heure (54min, 33s)La durée "perdue" vaut donc : 0.9091 - 0.7692 = 0.1399 heure (8min, 24s)Il y a donc 1.69 euro économisé pour 8min 24s perdues, ce qui revient à 12 euros/heure.Rouler à 110km/h plutôt qu'à 130, c'est donc gagner 12 euros/heure. Les moteurs Diesel consommant moins et le gazole étant moins cher, l'économie pour un diesel sera moins avantageuse. Avec le calcul précédent, si on consomme 1L/100km de moins à 90km/h qu'à 110km/h, on obtient que :Rouler à 90km/h plutôt qu'à 110, c'est donc gagner 6.40 euros/heure.L'économie réalisée en roulant moins vite est surtout avantageuse à forte vitesse.

  Le rendement des moteurs thermiques peut atteindre 40% environ, mais c'est un maximum où on se trouve rarement. Il dépend énormément du couple que fournit le moteur et aussi du régime (voir articles sur le rendement). Le meilleur rendement des moteurs essence se situe vers 2500 tours/min et 3/4 du couple max. C'est bien sur un ordre de grandeur, également vrai pour les diesels.   Exemple : Laguna 1 2.0 essence (1300kg, SCx=0.648m²)   Imaginons une vitesse stabilisée (90km/h) en terrain plat. Il faut environ 16CV pour maintenir cette allure. On trace l'équipuissance 16CV sur le diagramme de rendement ainsi que les points correspondant aux régimes possibles avec 3 rapports (5ème, 4ème et 3ème). Pour l'illustration, le diagramme ne correspond pas à la motorisation, mais donne une bonne idée tout de même. Le meilleur choix correspond au point de fonctionnement de la 5ème (2200tours/min, 50Nm) : la consommation est minimale.     Pourquoi la technique "Pulse and Glide" ?   Même en 5ème, on est loin de la zone de meilleur rendement. Pour l'atteindre, il faut faire monter le point de fonctionnement dans la zone verte et ainsi quitter l'équipuissance 16CV. Cela revient donc à accélérer aux 3/4 du couple max environ sans rétrograder. C'est la phase "Pulse" où le véhicule prend de la vitesse. On bénéficie du meilleur rendement du moteur.       Lors de cette phase d'accélération, le rendement est optimal. Le point de fonctionnement se déplace vers la droite à mesure que le régime moteur monte.   Vient ensuite la phase "Glide" où on se laisse "glisser" en roue libre moteur débrayé. Cela évite le frein moteur qui absorbe une puissance mécanique importante.   Le "Pulse and Glide" en terrain plat consiste donc en une alternance périodique de phases d'accélération au meilleur rendement puis de roue libre.   Allure de la consommation instantanée   Consommation et vitesse ont l'allure suivante :     Lors de la phase d'accélération (Pulse), la consommation instantanée est élevée (mais le moteur est à son meilleur rendement !), lors de la phase de roue libre (Glide), la consommation est celle du ralenti. On fait varier la vitesse en dents de scie autour de la vitesse souhaitée (90km/h sur le graphique).     En pratique...   Cela ne tient pas compte du confort de conduite, de la sécurité, ni de l'usure de l'embrayage... En réalité, cette technique n'est intéressante que sur de longues zones où le véhicule peut décélérer doucement en roue libre : arrivée sur rond point ou feu rouge visible de loin, arrivée sur village, arrivée sur péage visible de loin, descente douce sans frein moteur, etc... Il faut alors débrayer longtemps avant pour ne pas devoir freiner excessivement vers la fin !

La technique du "Pulse and Glide" permet d'exploiter le moteur thermique autour de son meilleur rendement. L'économie de carburant réalisée peut être vue sous trois angles :Baisse du régime moyen   Au lieu de rouler à allure stabilisée (et régime stabilisé), l'alternance d'accélération sans rétrograder et de roue libre fait que le régime moyen est plus faible : voir ci dessous. Le régime moyen vaut 2200 tours/min en vitesse stabilisée alors qu'il vaut 1300 tours/min pour des cycles "Pulse and Glide". Sur un parcours donné le moteur fait moins de tours. La quantité de carburant consommé pour maintenir le régime moteur est ainsi réduite.   Consommation incompressibleLorsque le moteur tourne à un régime donné, une quantité de carburant pour maintenir ce régime est inévitablement dépensée, c'est une "consommation incompressible". Cela évoque, en économie, le terme constant dans la fonction de consommation dans l'analyse kéynesienne. Il est avantageux de solliciter fort le moteur pour minimiser l'importance relative de cette quantité : le conducteur accélère sans rétrograder : phase "Pulse". Etant donné que de l'énergie s'accumule sous forme de vitesse dans cette phase, la phase Glide permet au moteur d'être au point mort. Augmentation du rendement Le point de fonctionnement se déplace dans la zone de bons rendements. L'économie de carburant est fonction du rapport des rendements. Cependant la consommation liée au ralenti n'est pas négligeable et réduit l'avantage du "Pulse and Glide". Couper le moteur ?Reprenons la mesure de consommation de l'article précédent. On constate que la consommation au point mort se situe vers 1.3L/100km. Quelle serait l'économie (L/100km) si le moteur était coupé au lieu d'être au ralenti ? La valeur pertinente de la consommation est la moyenne sur un cycle. Moteur coupé, le conducteur économiserait 1.3L/100km pendant 11 secondes sur un cycle de 16 secondes. L'économie moyenne serait de :-1.3L/100km x 11/16 = -0.9L/100kmMesure sur Laguna 1 2.0 essence à 90 km/h, à 25°C environ : 1000 tours/min en 5ème : 39km/h réels.Allure stabilisée (5ème) : 5.5 L/100 km"Pulse and Glide" (5ème et point mort) : 4.9 L/100kmOn en déduit la valeur théorique (5ème et moteur coupé) :"Pulse and Glide" théorique : 4.0L/100kmOn pourrait obtenir théoriquement jusqu'à 27% d'économie d'essence en utilisant le moteur autour de son meilleur rendement.

  La technique du "Pulse and Glide"  peut sembler surprenante par son alternance périodique de phases d'impulsion et de phases de repos, mais cela représente souvent un avantage énergétique. Voici quelques exemples :   Vol intermittent des oiseaux   On observe trois modes de vol intermittent chez les oiseaux (Rayner 1977, 1985; Ward Smith 1984)   Variation de fréquence (chattering flight)   Le rythme du battement des ailes varie périodiquement entre une fréquence rapide (prise de vitesse) et une fréquence plus lente. Cela rappelle la modulation de fréquence (FM) en électronique. La trajectoire de l'oiseau est rectiligne. On trouve ce vol chez la pie (European Magpie Pica Pica).   Vol bondissant (flap-bounding, bounding flight)   Le vol bondissant des oiseaux consiste en une alternance périodique de phase de vol battu (augmentation de l'énergie mécanique) et une phase de repos où l'oiseau, tel un obus, les ailes repliées contre le corps, suit une trajectoire balistique. On remarque que l'augmentation d'énergie mécanique ne coïncide pas avec la montée en altitude ! On trouve ce vol chez les oiseaux de moins de 250 grammes.     Vol ondulé (flap-gliding, undulating flight)   Le vol ondulé est beaucoup plus courant chez les oiseaux. Dans ce vol, la phase de trajectoire balistique est remplacée par une phase de vol plané, ailes étendues. Ce vol existe chez les oiseaux de taille intermédiaire avec des ailes relativement longues. L'étourneau (Sturnus Vulgaris) est un exemple de choix. Dans un vol ondulé où le vol plané occupe 50% du temps, l'étourneau économise environ 10% d'énergie par rapport au vol battu continu.   Ici, au contraire, la phase d'augmentation d'énergie mécanique coïncide avec la prise d'altitude (énergie potentielle).   Comparaison avec le "Pulse and Glide"   Le vol ondulé ressemble au "Pulse and Glide" par son alternance périodique impulsion-repos. Lors de l'impulsion, l'énergie mécanique augmente et l'oiseau (ou le moteur de la voiture) développe une puissance supérieure à la puissance moyenne nécessaire : il y a gain de vitesse (et/ou de hauteur pour l'oiseau). Cette puissance est développée avec un bon rendement. Lors de la phase de repos (ou moteur débrayé pour la voiture), l'énergie cinétique est dissipée par les frottements. Ce qui compte, c'est la puissance moyenne sur un cycle.   Avantage énergétique   Le vol ondulé chez les oiseaux semble être un choix avantageux. L'optimisation du vol repose sur l'énergie totale que l'oiseau dépense, y compris l'énergie dissipée en chaleur. C'est l'énergie dépensée qui doit être minimisée, pas le travail mécanique fourni.   De même, dans le "Pulse and Glide", la vitesse varie périodiquement autour d'une moyenne. Etant donné la non linéarité des frottement aérodynamiques, osciller entre 90km/h et 110km/h demande une puissance mécanique moyenne supérieure à celle qu'il faudrait pour rouler à 100km/h stationnaires. Et pourtant, la consommation moyenne de carburant pourra être plus faible à cause du meilleur rendement du moteur lors de la phase d'accélération.   Autres exemples en technique   Déplacement en trotinette   Une phase d'impulsion est suivie d'une phase de repos (roue libre) jusqu'à la phase d'impulsion suivante...   Chauffage électrique   Pour maintenir une température ambiante de consigne, un chauffage électrique fonctionne selon une alternance de chauffage (augmentation de la température jusqu'à un seuil haut) et de repos (diminution progressive jusqu'à un seuil bas). La différence des deux seuils (hystérésis) définit la période de l'alternance en fonction de l'inertie thermique de la pièce, des fuites de chaleur et de la puissance de chauffage.   De même que pour le "Pulse and Glide", ce fonctionnement intermittent du chauffage n'est intéressant que si la puissance moyenne nécessaire est inférieure à la puissance du chauffage.   Alimentations à découpage En électronique, on cherche souvent à optimiser le rendement des alimentations. Pour abaisser une tension, par exemple, un régulateur linéaire dissipe la chute de tension à ses bornes. En revanche, les alimentations à découpage abaissent la tension avec une alternance de tension maximale et de coupure (tout ou rien). Un lissage de la tension est ensuite réalisé par des composants non dissipatifs (L,C).       Conclusion   Le "Pulse and Glide" est avantageux lorsque la puissance qui correspond au meilleur rendement est supérieure à la puissance moyenne nécessaire. On bénéficie ainsi du meilleur rendement du moteur lors de la phase d'impulsion. Lors de cette phase, l'énergie mécanique augmente en étant stockée sous forme de vitesse. Lors de la phase de repos, ce surplus d'énergie est dissipé par les frottements.

Quel est le mode de conduite qui minimise la consommation de carburant ? Toutes les situations de conduite peuvent se décrire par la puissance mécanique donnée par le moteur ou prise par le moteur (et/ou les freins). Il résulte de la vitesse, l'accélération et la pente de la route une puissance nécessaire ou prélevée au véhicule. La puissance est le seul paramètre à prendre en compte. On peut donc représenter les situations sur un seul axe. Par exemple, pour maintenir une vitesse de 50km/h, on peut avoir besoin de 5CV. Pour accélérer ou maintenir cette même vitesse en montée, il faut une puissance bien plus grande. Lorsqu'on freine fort, on peut prélever une puissance de quelques centaines de CV ! Au point mort, la puissance fournie est tout à fait nulle.La plus grande puissance (positive) correspond à la puissance max que le moteur peut donner. Les puissances négatives correspondent au freinage (frein moteur et/ou frein).   Ci dessous, un aperçu graphique des situations :                                                                             Remarques sur les différentes situations1 : Puissance max. Le régime moteur est celui de puissance max, le couple étant bien sûr maximum.2 : Puissance comprise entre la puissance de meilleur rendement et la puissance max. On choisit le point de fonctionnement en fonction du rendement (voir article sur le rendement du moteur). Le point de fonctionnement se situe sur le chemin en rouge sur le diagramme de rendement : ce chemin est élaboré grâce à une boite à variation continue théorique. En pratique, on pourra chercher à être au 2/3 ou 3/4 du couple max environ.3 : Puissance de meilleur rendement. En théorie, le régime doit être fixé de façon à être au meilleur rendement (croix rouge sur le diagramme).4 : Puissance moyenne nécessaire inférieure à la puissance de meilleur rendement. Pour exploiter le moteur à son meilleur rendement, on peut pratiquer une alternance entre la puissance de meilleur rendement (phase "Pulse") et le point mort (phase "Glide"). La phase Pulse s'obtient en accélérant franchement à un régime situé entre 2000 et 3000 tours/min. Les phases "Pulse" sont d'autant plus courtes et/ou espacées que la puissance moyenne nécessaire est faible (rapport cyclique décroissant avec la puissance).   Cette technique n'est avantageuse qu'à grande vitesse (supérieure à 70km/h par exemple) sinon la consommation liée aux phases de point mort devient trop importante (conso inversement proportionnelle à la vitesse). Aux vitgesse inférieures, l'idéal sera de choisir le régime le plus faible (5ème ou 6ème).5 : Puissance nulle. Au point mort, aucun échange de puissance n'a lieu entre le moteur et le véhicule. La puissance fournie est nulle (mais la consommation n'est pas nulle).6 : Puissance prélevée très faible. Le frein moteur faisant trop freiner le véhicule (il prélève une puissance trop grande), on alterne point mort et frein moteur.7 : Frein moteur. En fonction de la puissance qu'on souhaite prélever, on rétrograde plus ou moins : c'est le frein moteur.8 : Lorsqu'on a rétrogradé autant que possible, on complète avec les freins.     Remarque : au point mort, le moteur consomme une petite quantité de carburant alors qu'en frein moteur, l'injection est complètement coupée. En cas de freinage (situations 7 et 8), il faut préférer le frein moteur plutôt que de freiner en étant au point mort : on économise du carburant et on réduit l'usure des freins. En revanche, le point mort est avantageux lorsqu'on ne souhaite pas décélerer trop : voir article "Point mort ou frein moteur ?"

Quelle économie de carburant offre l'aspiration d'un camion sur autoroute ? Et les distances de sécurité en voiture ?Expérimentation sur une Laguna 1 2.0 essenceLa mesure a été faite sur une autoroute parfaitement plate, par une belle journée d'été (25-30°C)On note les consommations suivantes à 90 km/h (95km/h compteur environ). Pour fiabiliser le résultat, la mesure doit être faite suffisamment longtemps pour que la conso moyenne se "stabilise". On note les moyennes.5.5L/100km à 100m et plus d'un camion5.3L/100km à 50m d'un camion (une bande d'arrêt d'urgence)4.8L/100km à 20m d'un camionA moins de 50m derrière un camion, l'aspiration se sent si on ouvre la fenêtre et qu'on met la main dehors. Le vent est irrégulier et globalement nettement plus faible. Tout se passe comme si il y avait vent arrière. L'écoulement d'air semble turbulent.Derrière une voiture, l'aspiration n'est pas sensible à cette vitesse là, même à 20 mètres. Par ailleurs, on trouve les infos suivantes sur le net :11% d'économie à 30m d'un camion39% d'économie à 3m d'un camionIl s'agit de mesures réalisées sur des camions qui se suivent et non sur des voitures, mais cela donne quand même un ordre de grandeur.On peut en conclure l'économie suivante (approximative) en fonction de la distance avec le camion : A 50 mètres : 5% d'économie A 20 mètres : 15% d'économieOn considère que la distance de sécurité minimale est de 50 mètres pour une vitesse de 90km/h. Il y a danger à suivre un camion de "trop près", surtout sous la pluie : Sur autoroute, dans l'aspiration d'un camion, sous la pluie = DANGER ! (montages Photoshop)   Autres cas d'aspiration- Courses automobiles : une voiture bénéficie de l'aspiration de la précédente en se plaçant juste derrière.Le phénomène d'aspiration est utile dans d'autres domaines :- natation : le nageur dans son couloir se place à proximité du couloir du voisin pour bénéficier de son aspiration.- cyclisme : le cycliste de tête de groupe crée une aspiration où se nichent les suivants.   - trains : les wagons accolés profitent d'une parfaite pénétration dans l'air. - vol triangulaire d'oiseaux migrateurs comme les oies. La forme en V du groupe d'oiseaux permet un meilleur aérodynamisme collectif grâce à l'aspiration.- Se mettre à l'abri du vent derrière un mur : c'est le même principe, mais dans un autre référentiel. Le mur est immobile et l'air bouge alors que sur route, les véhicules se déplacent collectivement dans l'air immobile par rapport au sol...

Bien que la ligne d'échappement soit prévu pour résister, elle ne tiens pas toujours les intempéris, comme le froid l'humidité, le changement brutal de températures etc...   Cela peut parfois causer des trous suite à la rouille et l'humidité, comme sur les photos ci-dessous !       Pour remédier à cela, il faut commencer par netoyer la partie endommagée à l'aide d'une lime papier de verre, brosse ou grattoir.   N'hésitez pas a agrandire le trou mieux vaut enlever le maximum de matière pourris.   Une fois le décappage et le netoyage effectué votre trou ressemblera à cela:     Rebouchage du trou du pot d'échappement:   Pour reboucher ce trou nous allons utiliser du Gun Gum !     Avant d'appliquer ce produit faites tourner un peu le moteur, car le tube d'échappement doit être chaud et humide pour une meilleurs application.     Appliquez le produit à l'aide de gants car il est assez agréssif pour la peau, voir dangeureu.     Pour finir appliquez la patte dans le trou, n'hésitez pas à bien le remplir puis sur le contour avant de l'étaler avec le doigt ( avec un gant toujours ). Une fois l'application finie , enlevez le gant et jettez-le ( PAS dans la nature xD ).   Laissez reposer 12 heures pour une tenue optimale.      

Le frein moteur correspond à un couple négatif : le moteur fait décélérer le véhicule en lui prélevant de l'énergie mécanique. En revanche, l'injection de carburant est coupée et la consommation s'établit à 0.0L/100km. On pourrait rester en prise tout en coupant le contact, la situation serait la même...Détermination expérimentale du couple résistant du frein moteurLes résultats expérimentaux sont ceux d'une Laguna 1 2.0 essence (PV=1300kg, SCx=0.648m²)     Expérience et résultat de 50 à 40 km/h On accélère jusqu'à un peu plus de 50km/h puis on se laisse décélerer au point mort ou en 3ème . La route doit être parfaitement horizontale. On note la durée nécessaire pour passer de 50 à 40km/h.Au point mort, on obtient 17 secondes.En frein moteur de 3ème, on obtient 6 secondes (à 0.5seconde près). Le régime passe de 2100 à 1600 tours/min.Ce résultat est basé sur une moyenne de mesures, étant donné qu'elles fluctuent avec la pente, même faible, de la route. L'erreur du compteur étant absolue (5km/h environ), la vitesse passe en fait de 45 à 35 km/h, soit environ 40 km/h de moyenne.La masse totale en déplacement vaut 1370kg.Puissance du frein moteurLa puissance mécanique moyenne absorbée par les frottements seuls (point mort) vaut : Puissance des frottements = variation d'énergie cinétique / durée= ( 1/2 x 1370 x (50/3.6)² -  1/2 x 1370 x (40/3.6)² ) / 17= 2800WEn 3ème, la puissance mécanique totale absorbée par les frottements et le frein moteur vaut :( 1/2 x 1370 x (50/3.6)² -  1/2 x 1370 x (40/3.6)² ) / 6= 7900WOn en déduit que le frein moteur absorbe la différence 7900 - 2800 = 5100 WLe régime moyen est alors de 1800 tours/min. Couple résistant du frein moteurLe moteur absorbe 5100W mécaniques à 1800 tours/min. Le couple C vaut doncC = 5100 / (1800*Pi/30) = 27 NmIl faut 5100W mécaniques pour faire entraîner le moteur à 1800 tours/min, c'est à dire 27 Nm.Expérience et résultat de 90 à 80 km/hOn accélère jusqu'à un peu plus de 90km/h puis on se laisse décélerer au point mort ou en 3ème . La route doit être parfaitement horizontale. On note la durée nécessaire pour passer de 90 à 80km/h.Au point mort, on obtient 12 secondes.En 3ème, on obtient 4.5 secondes (à 0.5 seconde près). Le régime passe de 4000 à 3500 tours/min.De même :Puissance des frottements : 7.5kWPuissance totale absorbée (frottements + frein moteur) : 20kWPuissance et couple du frein moteur à 3750 tours/min: 12.5kW et 32Nm   Il faut 12500W mécaniques pour faire entraîner le moteur à 3750 tours/min, c'est à dire 32 Nm.     ConclusionLe couple résistant du frein moteur semble assez constant : 27Nm à 1800tours/min et 32Nm à 3750tours/min.   En supposant que le couple résistant est aussi de 27Nm au régime de ralenti (850 tours/min), la puissance mécanique nécessaire est de 2400W pour maintenir le régime de ralenti.   La puissance mécanique que le frein moteur prélève au véhicule est donc à peu près proportionnelle au régime. C'est pourquoi en rétrogradant, on ralentit davantage...

Pour les personnes possédant un vehicule essence SP95 / 98, il est possible de gagner plusieurs dizaines d'euros à chaque plein. Pour cela rien de plus simple que de faire équiper votre vehicule d'un kit E85 ( Super ethanol )     Ce kit vous permet de rendre votre vehicule flex-fuel ce qui vous permet de remplir le reservoir d'ethanol en général moitié moins cher que le sans plomb !   Ce kit à une homologation diréctive n2006-28-CE et le brevet ainsi que la marque sont déposés à l'INPI.   L'installation de ce kit est relativement simple et ne necessite aucune modification au niveau du moteur, un simple boitier s'ajoute.   Le boitier:   Le branchement du boitier s'effectue en deux parties:   La première est l'allimentation de ce calculateur, branchée directement sur la batterie, Le fil rouge sur le + et le fil noir sur le -.   La deuxième partie comporte trois câbles à raccorder sur le cablâge des sondes du moteur à l'aide de petites cosses à clipser simplement sur chaque câble. (Sonde lambda , capteur de température de l'air etc..)   Une fois en place ce botier calculera avec exactitude la composition du combustible, pur ou mélange, et adaptera au mieu et de façon optimal la quantité de carburant à injecter dans le moteur.   A savoir que un plein d'ethanol pur sera consomé nettement plus vite q'un plein d'essence donc la rentabilité aura l'effet inverse !!!   De plus les vehicule essence ne sont pas adapté pour ce genre de combustible par conséquent l'ethanole pur peut abimer le reservoir, ainsi que des joins du moteur.   Je vous conseil donc , pour préserver votre moteur et garantir une economie à chaque plein de faire un mélange à: 60% de sans plomb et 40% de super ethanol.   Cet article est uniquement présenté a titre d'information, en aucun cas le site acceptera la résponsabilité de divers dommages que ce soit, et vous conseil de vous informer auprès de professionnels , et de faire monter ce système par un garage.