Régime moteur et performance

Bienvenue dans cet article consacré à la maîtrise des technologies de ton auto. Plus tu apprends à connaître ton auto et ses technologies et plus tu es à même de faire corps avec elle pour profiter de toutes ses performances. Dans cet article, tu vas pouvoir en apprendre plus sur la notion de régime moteur.

Je trouve que le moteur (thermique bien entendu) dans une auto est vraiment ce qui la représente. Quoi de plus agréable que d’entendre tous ces cylindres s’emporter en faisant grimper le régime moteur. Tiens, à propos de régime moteur, sache que tu peux retrouver une trilogie d’article consacré à ce thème :

• Pour apprendre ce qu’est le régime moteur et découvrir les notions de sur-régime et sous-régime : |_| Découvre cet article |_|
• Pour apprendre à contrôler ton régime moteur afin de moins consommer de carburant : |_| Découvre cet article |_|
• Ou pour apprendre à exploiter ton régime moteur afin d’avoir le maximum de performance : Tu es sur le bon article, ne bouge pas !

A la recherche de la performance

Tu possèdes peut-être une auto sportive ou une auto plus banale mais qui peux quand même te procurer des sensations. Ici je vais te parler de la performance de ton auto. Et plus précisément de la performance de son moteur qui te permet de prendre de la vitesse le plus rapidement possible. Il est vrai que la performance d’une auto dépend aussi d’autres facteurs comme son poids, son châssis, son aérodynamisme, etc… mais ce ne sera pas l’objet ici.

Le moteur de ton auto est pourvu d’une fiche technique représentant ses performances. Il y a des notions comme le couple, la puissance, le régime moteur maximum, le nombre de cylindres et autres. En réalité, la performance de ton moteur dépend de la connaissance que tu en as. Mieux tu connais ton moteur et mieux tu peux exploiter toute sa performance.

Le constructeur d’une voiture la connaît parfaitement vu qu’il l’a construite. Il sait précisément à quel régime moteur la voiture a besoin pour être au top de sa performance. Il sait exactement à quel moment passer les vitesses et maîtrise l’ensemble des commandes (pédales, boîtier de vitesse). Le constructeur accède alors à la performance ultime que peut délivrer la voiture.

La performance ultime

Par ailleurs, un utilisateur lambda de cette voiture n’arrivera pas au premier essai à reproduire le temps nécessaire vendu par le constructeur pour aller de 0 à 100 km/h. Il faut que l’utilisateur parfasse sa connaissance de la voiture et maîtrise les techniques de pilotage. Au final, il saura aller le plus rapidement de 0 à 100 km/h, ou bien de 80 à 120 km/h, ou bien de 100 km/h à 0.

Exploiter toute la performance de son moteur est une quête satisfaisante au bout de laquelle tu connaîtras ce que ton auto a vraiment dans le ventre. Bon c’est sûr que tu ne peux pas exploiter toute la performance de ton moteur dans toutes les situations. Passer les rapports au rupteur dans sa Ferrari 488 équipée d’un V8 de 670 ch en pleine ville n’est pas très évident…
En revanche, tu as peut-être envie d’exploiter toute sa performance quand tu souhaites effectuer un dépassement, un départ au feu rouge ou même lors d’une session sur circuit !

Dans la suite de cet article, je vais rapprocher le terme de performance avec les notions de couple, de puissance et de régime moteur. Ce sont ces notions qui vont représenter la performance du moteur de ton auto.

Du couple, de la puissance et du régime moteur

Le couple c’est un effort que l’on exerce pour faire tourner un objet autour de son axe de rotation. Dans le détail, il s’agit d’une multiplication de la force que l’on applique à l’objet par la distance entre le centre de rotation et l’endroit où tu appliques ta force. Pour parler en unités, un couple (N.m) est une force en Newton (N) fois une distance en mètre (m). Et juste comme ça, 1 N ça représente la force qu’il faut donner à un objet d’1 kilogramme (kg) pour que sa vitesse augmente d’1 mètre par seconde (m/s) en une seconde (ou de 3,6 km/h en une seconde).

Le couple de ton moteur = sa force

Je pense que tu as déjà été confronté à cet objet plutôt commun pour monter un meuble :

Tu as donc pu t’apercevoir que tu as tendance à prendre en main la zone la plus grande pour pouvoir bien serrer ta vis. En exerçant la force de ta main sur la grande partie de la clé plutôt que sur la petite, tu multiplies cette longueur à ta force pour pouvoir augmenter l’effort de serrage sur ta vis. Tu appliques alors un couple plus important sur ta vis en prenant la plus grande partie de la clé que l’on appelle « bras de levier ».

Ton moteur en fonctionnement fournit un couple sur ton vilebrequin qui est ensuite utilisé pour faire tourner tes roues. Ce sont tes pistons qui en faisant leurs allers-retours exercent une force de poussée. Plus leur course sera grande, plus le bras de levier (distance entre le lieu de leur force et l’axe de rotation du vilebrequin) sera importante. Cette distance correspond à peu près à la la longueur de la bielle (qui est attaché entre le piston et le vilebrequin) et le diamètre du maneton du vilebrequin.

La force de tes pistons provient de l’explosion du mélange carburé (air+carburant) présent dans les cylindres. Le couple de ton moteur est donc représenté par son aptitude à tirer le maximum d’énergie de la combustion de ce mélange.
On peut donc dire que le couple de ton moteur c’est la façon dont ta voiture pourra augmenter son allure. Beaucoup de couple permet à ta voiture des reprises de vitesse très rapides.

Le régime de ton moteur = son allure

On a vu un premier élément reflétant la performance de ton moteur, son couple. Il faut savoir que le couple de ton moteur varie en fonction du régime moteur.
Tout d’abord, quand ton moteur tourne à faible régime (de 750 à 1250 tr/min), son efficacité n’est pas optimale. Sur ces régimes, la pression d’admission d’air et de carburant n’est pas optimale. L’inertie des pièces en rotation n’est pas assez importante du fait de leur vitesse de rotation.

L’efficacité de ton moteur se trouve sur les régime intermédiaires (entre 1500 et 4500 tr/min). La force développée par la combustion du mélange carburé est maximale, le couple aussi.
Enfin, sur les hauts régimes (plus de 4500 tr/min), ton moteur tourne trop rapidement pour que l’explosion ait le temps de transmettre toute sa force au piston. Le couple de ton moteur commence à diminuer.

Chaque moteur a son propre comportement, les courbes de couple et de puissance en fonction du régime moteur permettent de comprendre ton moteur.

La puissance de ton moteur = sa performance

Nous venons de voir deux notions, le couple et le régime moteur. Il reste à aborder celle de la puissance, notion plus familière car plus utilisée dans le langage automobile à vocation commerciale. L’unité classique de la puissance est le Watt (W). Dans le milieu auto, la puissance est traduite en cheval vapeur (ch). Pour la petite anecdote, 1 ch équivaut à la puissance nécessaire à un cheval (l’animal) pour tirer un poids de 75 kg sur 1 m en 1 s. Soit 1 ch = 75 kg.m/s = 736 W.

Brièvement, une puissance est la représentation de la vitesse à laquelle un travail est fourni . Plus un travail est effectué rapidement et plus la puissance sera grande. Pour relier cela à la notion de couple et régime moteur, on peut dire que la puissance de son moteur est la valeur du couple (un travail) fois le régime moteur (la vitesse d’application)
La puissance de ton moteur est donc la résultante de son couple et du régime moteur. Si l’on veut un moteur puissant, il faut que celui-ci ait beaucoup de couple ou bien que son régime moteur maxi soit élevé.

La puissance de ton moteur est le meilleur représentant de la performance de ton moteur. Il traduit l’aptitude de ta voiture à avancer le plus rapidement possible. Au final, plus le couple maximum de ton moteur est obtenu à un régime élevé, plus ton moteur sera puissant.

Plusieurs technologies pour plusieurs régimes de performance

Ton auto tient la majeure partie de ses performances de son moteur. On a vu plus haut que les performances d’un moteur s’expriment par sa puissance. . Il y a selon le type de moteur ou le type de technologies, des moteurs délivrant leur puissance de diverses manières.

Moteur essence et moteur diesel

Le moteur essence et le moteur diesel n’ont pas la même manière de délivrer leur puissance. Un moteur diesel, pour rappel, a un taux de compression plus élevé qu’un moteur essence. Le taux de compression c’est la pression nécessaire au piston pour faire exploser le mélange carburé (air/carburant). Et qui dit taux de compression élevé dit forte explosion et donc couple important.

Le moteur diesel offre par nature plus de couple que le moteur essence. Le taux de compression d’un moteur diesel est d’environ 20:1 et celui d’un moteur essence tourne autour des 10:1 en moyenne.
Par contre, le moteur a besoin de pièces plus solides donc plus lourdes que sur un moteur essence pour encaisser ces explosions plus fortes. Cela empêche le moteur diesel d’atteindre un régime moteur aussi élevé que sur un moteur essence. J’ajoute que la combustion du mélange air/carburant est plus longue sur un moteur diesel. Cela ne permet pas au moteur diesel d’atteindre des régimes moteur élevés car le mélange n’a pas le temps de se consumer et donc le couple est plus faible.

Au final, un moteur diesel délivre son couple à bas régime puis le couple diminue avec l’augmentation du régime moteur. Sa puissance est donc plus importante à faible et mi-régime qu’un moteur essence. En revanche le moteur essence a un couple plus élevé à haut régime. Sa puissance est disponible donc à mi et haut régime.

Cylindrée et nombre de cylindres

Un moteur est également définit par sa cylindrée et le nombre de cylindres. La cylindrée est le volume disponible pour le déplacement du piston dans chaque cylindre. Une voiture de tous les jours fonctionne sur 4 cylindres (voir 3 pour les moteurs économes). Par contre les moteurs plus performants peuvent avoir 6, 8, 10 ou 12 cylindres (voir 16 pour les plus fous).
La cylindrée augmente donc avec le nombre de cylindres dans le moteur. Plus la cylindrée est grande et plus le couple du moteur est grand (uniquement sur les moteurs atmosphériques sans turbo).

Alésage et course sont dans un bateau

Tu sais maintenant que le couple de ton moteur dépend de la force d’explosion du mélange air/carburant des pistons. La taille d’un cylindre se définit par son alésage (diamètre) et par sa course (dimension de parcours du piston). Le rapport alésage/course (A/C) est une caractéristique des moteurs définissant leur aptitude à proposer du couple à bas régime ou bien de favoriser les hauts régimes.

Un moteur dont la course est plus grande que l’alésage est un moteur longue course. Sa caractéristique est qu’il dispose d’un grand bras de levier et donc produit un couple important. Par contre ce grand bras de levier contraint le moteur à ne pas pouvoir atteindre les régimes moteurs élevés.
Un moteur dont l’alésage est plus grand que la course est moteur super carré. Son faible bras de levier ne permet pas au moteur de produire beaucoup de couple. En revanche, ce moteur peut atteindre des régimes moteurs très élevés de part sa compacité (plus de 9000 tr/min).

Volant moteur

Tout moteur que l’on retrouve dans une auto est dit moteur à 4 temps. En gros, sur 4 temps représentant les 2 allers-retours du piston dans le cylindre (admission, compression, combustion/détente, échappement), seul 1 temps (combustion/détente) est consacré à l’explosion et donc à la transmission de couple au vilebrequin. On peut comprendre cela grâce à une courbe représentant le couple transmis par le vilebrequin en fonction du temps.

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Pour éviter que ton auto ne subisse des à-coups provoqués par ton moteur, on intègre une nouvelle pièce au moteur, le volant moteur. C’est une pièce circulaire plus ou moins lourde reliée directement à ton vilebrequin. L’avantage de cette pièce est qu’elle emmagasine le couple créé par ton moteur en énergie cinétique. Plus ton volant moteur est lourd et plus ton couple est lissé mais ton moteur mettra du temps à monter dans les tours à cause de son inertie..

Quel régime moteur pour avoir de la performance ?

Résumons les lignes précédentes, le moteur de ton auto n’est peut-être pas le même que celui de ton voisin. Il a ses propres caractéristiques et donc ses propres valeurs de couple et de puissance. Tu en sais dorénavant plus sur la manière dont il peut te livrer sa performance.
Il te manque une dernière étape, celle de l’utilisation de ton régime moteur dans chaque situation où tu as besoin de faire appel à toute la performance de ton auto.

Comment être le plus rapide dès que le feu passe au vert ?

Pour bénéficier des capacités d’accélérations et de prise de vitesse de ton auto, tu dois ici te concentrer sur le fait d’effectuer un bon départ. Pour bien se lancer il faut que tu donnes des tours à ton moteur. Tu dois augmenter sa vitesse de rotation pour qu’au moment où tu relâches l’embrayage, ton moteur soit à un régime te permettant d’avoir le plus de couple. En gros tu accélères au point mort jusqu’à 3500 à 4000 tr/min, là où ton couple est maximal.

Une fois l’embrayage lâché, ton auto commence à prendre de la vitesse et c’est à toi de passer les rapports supérieurs. La règle ici est simple, il faut aller chercher la puissance maximale de ton auto. Grâce à la courbe de puissance, tu sais à quel régime moteur correspond cette puissance maximale. Tu laisses donc ton moteur tourner de plus en plus vite et tu montes un rapport dès que tu atteins le régime attendu.
Bilan, tu choisis au départ un régime moteur qui favorise le couple et ensuite tu passes les vitesses une fois que tu as atteint le régime moteur qui favorise la puissance.

Comment effectuer un dépassement de l’éclair ?

Quand ton auto est déjà lancée et que tu commences à être ralenti par un tracteur. Ou bien quand la route sur laquelle tu circules passe d’une voie à 70 km/h à 2 voies à 110 km/h.
Dans ces deux cas et si tu en as l’envie, tu peux essayer de faire un dépassement le plus rapide ou bien atteindre la vitesse max le plus vite possible. Pour cela tu vas avoir besoin d’appuyer sur l’accélérateur à fond (logique non ?) tout en étant sur un régime moteur favorisant le couple pour bénéficier de la meilleure reprise de vitesse.
C’est donc probable que tu doives rétrograder pour faire monter ton régime moteur là où tu as le plus de couple. Le couple va te permettre de reprendre de la vitesse immédiatement.

Si tu roules à 70 km/h en 5ème, ton régime moteur est environ à 1500 tr/min. Alors que si tu rétrogrades en 3ème, ton régime moteur monte à 4000 tr/min là où ton couple peut être 2 à 4 fois supérieur. Allez envole toi 🙂

Contrôle ton régime moteur pour accéder à la performance ultime de ton auto

Le régime moteur est le guide qui te permet d’explorer les caractéristiques de ton moteur. C’est lui qui te montre que ton moteur a plus de couple à bas régime et que sa puissance augmente à mesure que le régime moteur augmente. Il te permet de dessiner les courbes de couple et de puissance vues précédemment.

Il faut donc que tu saches contrôler ton régime moteur pour te retrouver à tel ou tel endroit des courbes pour bénéficier de toutes les capacités de ton moteur.
On a donc vu que si tu roules sur un régime moteur trop bas, tu vas avoir peu de couple et de puissance. C’est dommage quand on cherche de la performance 🙂
Dès que ton régime moteur augmente, ton moteur commence à créer du couple et c’est là que tu dois être pour bénéficier des meilleures reprises.

Si tu continues d’augmenter ton régime moteur, ton couple commence à diminuer car cela devient compliquer pour ton moteur de reprendre du couple quand celui tourne vite. En revanche c’est là que ta puissance se développe.

Et finalement si ton régime moteur continue de monter tu peux te retrouver dans deux cas. Le 1er où tu as un moteur vif qui développe de la puissance à haut régime. Et le 2ème où ton moteur est plutôt coupleux à bas régime et s’essouffle sur les hauts régimes jusqu’à perdre toute sa puissance.
Dans le 1er cas tu atteins tout le potentiel de ton auto et la magie sonore opère. Dans le 2ème cas, ce régime moteur est trop grand pour ton moteur et tu dois vite passer au rapport supérieur, là où tu retrouveras du couple et de la puissance.

Pour terminer sur la performance et le régime moteur

J’ajoute un dernier élément c’est que sur le marché, on peut trouver deux types extrêmes de moteurs :

• Les moteurs vifs : ils ont peu de couple et une puissance élevée uniquement sur les hauts régimes. Tu dois avec ce type de moteur jouer du levier de vitesse pour être toujours dans les tours. C’est ici qu’on rencontre le vrai comportement sportif et on se doit de mettre le confort de côté.
• Les moteurs coupleux : ils ont beaucoup de couple ou bien leur couple est disponible sur une plage de régime très étendue (de 1500 à 4500 tr/min). Ici tu es sûr d’avoir un confort de conduite et que sans rétrograder, ton moteur sera toujours disponible pour te donner un coup de pied aux fesses.

Entre ces deux extrêmes se trouvent tous les autres moteurs. C’est donc à toi de découvrir et catégoriser ton moteur pour pouvoir l’exploiter à fond et profiter de ses merveilles.

Merci d’avoir consulté cet article, en entier pour les plus gourmands ou bien en partie pour les plus pressés !
Je continue cette petite série d’article consacrée au régime moteur par ces articles que tu peux aller consulter, ça ne fait pas de mal :

• Pour apprendre ce qu’est le régime moteur et découvrir les notions de sur-régime et sous-régime : |_| Découvre cet article |_|
• Ou pour apprendre à contrôler ton régime moteur afin de moins consommer de carburant : |_| Découvre cet article |_|

Pour approfondir certaines notions que j’ai abordées :

• Privilégier le couple ou la puissance dans une supercar
• Différences entre le couple et la puissance
• Profiter du meilleur couple et de la puissance de son auto
• Plus de notions sur le couple et le régime moteur
• Caractéristiques des moteurs thermiques
• Performance et régime moteur
• Différences entre moteur essence et moteur diesel
• Plus de courbes de couple et de puissance