Quand on parle de perfos, on parle couple, puissance sans forcément faire la part des choses, la Pmax ou le "couple" n'étant pas tout, n'en déplaise aux adeptes du fioul, ce qui compte c'est l'ensemble des courbes de couple :
Pourquoi physiquement ? Parce la combustion dans la chambre de combustion provoque une forte poussée du piston, càd une force, cette force du fait du système bielle-manivelle du vilebrequin se traduit par ... un couple (force * bras de levier = moment d'une force, couple : moment de deux forces sur un axe). Et cette force provenant de la combustion est complétée par les forces d'inertie dues à la masse du piston et de la bielle, ce qui fait que la courbe de couple d'un cylindre est très irrégulière.
Pour y palier, on multiplie le nbre de cylindres et parfois ajoute des damper etc ... Mais c'est une autre histoire.
Or donc, comme le couple est directement fonction de la géométrie bielle/manivelle et de la force restituée par la combustion + inertie des masses, on voit bien qu'une grosse cylindrée va mathématiquement avoir plus de couple (toutes choses égales par ailleurs comme le rendement de combustion).
Puisque vous êtes sages je vous donne même la formule :
C = ((F * l * sin(a))/2) * ((1 + cos(a))/2b)
Où :
C : couple
F : force générée par la combustion
l : course du piston
l/2 : rayon de vilebrequin
b : longueur de bielle
a : angle de la manivelle du vilebrequin avec l'axe du cylindre.
Avec d'autres lettres mais pour parler de la même chose ça se dessine comme ça :
Je vous épargne mumuse avec Excel, ça donne ce genre de graphique (on parle d'un mono cylindre !) :
Pour un multicylindre, du fait du cycle Beau De Rochas sur 4T soit 720° de vilebrequin, il faut superposer 4 courbes comme ci-dessus, décalées de 180° en abscisse.
Or il se trouve que sur les moteurs Alfa, le couple est important (grosse cylindrée) mais surtout la courbe de couple est assez plate, donc la puissance est linéairement fonction du régime. Mais c'est loin d'être tjrs le cas (moto, F1 ...) !
Autre interprétation graphique simple, si le couple est constant, puisque p = c * w, alors la puissance va croître linéairement avec le régime, ça donne donc une droite sur la graphique (pleine charge) :
Là on voit bien que le fioul a son couple max à 2000 trs/min (merci le turbo), donc il aura une meilleure conso spécifique à bas régime, mais après sa courbe de couple s'écroule : les reprises seront moins bonnes et la conso catastrophique dans les tours, au contraire de l'essence (couple max à 4000 trs/min soit le régime de Pmax du diesel..).
Il est donc fondamental de bien piger le c * w pour interpréter ces courbes afin de pouvoir raisonner lorsqu'un paramètre reste constant mais aussi lorsque tous les paramètres évoluent. Si le couple s'écroule (par ex. 10 % de sa valeur max) on n'aura plus rien du tout (C * W), ex. moteur de F1, moto de course (surtout les faibles cylindrées), au rupteur le couple ne vaut plus qu'un faible pourcentage de sa valeur max.
Après, il est intéressant d'étudier les phénomènes transitoires car lors des variations de régimes arrivent les phénomènes d'inertie, d'accélération etc ... Ca donne de belles matrices, mais là je pense que ça va trop loin.
En résumé, la courbe de couple en fonction du régime est fondamentale, elle conditionne bcp de choses. Le motoriste peut la faire évoluer en fonction d'un cahier des charges en jouant sur la combustion, avance à l'allumage, rapport volumétrique, levée et croisement de soupapes, turbo, compresseur etc ..., mais ça reste des compromis donc au détriment d'autre chose (conso, pollution, souplesse, durée de vie etc ...). Et puis en matière de culture, chaque pays a ses préférences, les Italiens préfèrent tutoyer les hauts régimes, les ricains rouler sur le couple sur overdrive etc ...
Enfin, à moins que le couple ne décroisse en fonction du régime (et plus vite que le régime ne croît), la Pmax sera tjrs au dessus du régime de ralenti mais ça aussi c'est le motoriste qui l'a voulu. Sachez aussi qu'il n'existe pas une seule courbe, il en existe plusieurs en fonction de la charge moteur. En général la courbe donnée est celle de "
pleine charge" càd papillon ouvert à fond, mais pour être complet et caractériser complètement un moteur, on fait aussi des courbes de couple de
"charge partielle" en modifiant l'ouverture papillon (ou pression d'admission si vous préférez).
J'allais oublier, la conso, en fait il se trouve que la courbe de conso spécifique est sensiblement la symétrie de la courbe de couple par rapport à une horizontale, je confirme donc qu'à des poullièmes prêt, le régime de couple max et celui de conso spécifique moindre. Comme pour la courbe de couple, il existe des courbes de conso spécifique à "pleine charge" et "charge partielle", il faut donc comparer les bonnes.
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