Puissance du frein moteur : couple résistant négatif

Puissance du frein moteur : couple résistant négatif

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 moteur

Les 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 moteur

La 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
= 2800W

En 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
= 7900W

On en déduit que le frein moteur absorbe la différence 7900 - 2800 = 5100 W

Le régime moyen est alors de 1800 tours/min.

Couple résistant du frein moteur

Le moteur absorbe 5100W mécaniques à 1800 tours/min. Le couple C vaut donc
C = 5100 / (1800*Pi/30) = 27 Nm

Il 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/h

On 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 : 7.5kW
Puissance totale absorbée (frottements + frein moteur) : 20kW
Puissance 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.

Conclusion

Le 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...