Economie de carburant : choisir régime et rapport (1)

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 40 CV pour maintenir 130 km/h en terrain plat. Mais quel est le régime optimal pour minimiser sa consommation ?

Rendement d'un moteur thermique en fonction du point de fonctionnement

Souhaiter une puissance donnée, c'est se placer sur une équipuissance (hyperbole) donnée. Par exemple, on voit ci contre les équipuissances de 20 CV et 60 CV. A titre indicatif pour la moyenne des voitures, 20 CV et 60 CV correspondent respectivement à 100 km/h et 160 km/h (stabilisée en terrain plat).

Economie d'essence en fonction du rendement

Sur le diagramme de rendement, on trace l'équipuissance souhaitée : 20 CV. On y cherche le point de meilleur rendement. Il se situe vers 1300 tours/min et 108 Nm. Même si on peut obtenir les 20 CV 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 60 CV, le point de meilleur rendement coïncide 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 20 CV : à 100 km/h et pour de moteur, le régime optimal est d'environ 1300 tours/min. En pratique, on choisira la 5 ème, ou la 6 ème si elle existe. A défaut d'une 7 ème... 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 130 km/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 aérodynamiques qui l'emporte.

Chemin de meilleur rendement

Plus 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)

Le chemin de crête varie selon les promenades utilisées (ici, les traits oranges)

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 talweg) est une notion mathématique complexe et discutée.