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Régime moteur et consommation de carburant


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 maîtriser sa consommation. Dans cet article, tu vas pouvoir en apprendre plus sur la notion de régime moteur.

Le moteur qui est sous ton capot est le cœur de ton auto. C’est toi conducteur qui décide à quel rythme tu roules et donc avec quelle intensité tu souhaites utiliser ton moteur. Cet article fait le lien entre ton régime moteur et ta consommation de carburant. Tiens, à propos de régime moteur, sache que tu peux retrouver une trilogie d’articles consacrée 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 exploiter ton régime moteur afin d’avoir le maximum de performance |_| Découvre cet article |_|
  • Ou pour apprendre à contrôler ton régime moteur afin de moins consommer de carburant : Tu es sur le bon article, ne bouge pas !

Comment est utilisé le carburant que je mets dans le réservoir ?

En général, ce que tu mets dans ton réservoir à la station est soit du gazole pour ton moteur diesel, soit de l’essence pour ton moteur essence. Le gazole et l’essence sont tous les deux des produits finis en provenance du raffinage du pétrole brut.
Il existe les biocarburants qui comprennent une part de carburant issu de matières organiques végétales renouvelables. L’essence E10 contient au maximum 10% de biocarburant et le diesel B7 jusqu’à 7%.

porsche station essence
Le réservoir rempli de carburant, c’est parti pour une grande balade !

Quelque soit ton carburant, celui-ci est stocké dans ton réservoir situé à l’arrière de ton auto puis est dirigé vers ton moteur. Il circule via un réseau de durites en plastique de 6 à 8 mm de diamètre tout le long de la voiture grâce à une pompe reliée au moteur. Le carburant passe par un filtre à carburant (FAC) qui débarrasse ton carburant d’éventuelles impuretés. Une fois ce filtre passé, le carburant peut être envoyé dans ton moteur.
Pour cela, ton moteur a un système d’injection qui diffère selon les moteurs.

L’injection de carburant dans le moteur

Le carburant doit rentrer dans la chambre de combustion de ton moteur avec une certaine pression. Cette pression lui permet de s’allumer et de provoquer l’explosion nécessaire au fonctionnement du moteur. C’est une pompe d’injection qui joue ce rôle et peut même faire monter la pression à 1000 bars.
On distingue l’injection indirecte qui veut dire que ton carburant est injecté en amont de ton cylindre, mélangé avec de l’air. Cette injection se fait à 3 bars de pression. Et l’injection directe où ton carburant est injecté dans le cylindre sous une pression de 100 bars. Cette dernière technologie permet de contrôler plus finement la quantité de carburant utilisée mais rejette des particules car le mélange air/carburant est moins homogène.

Je t’invite à lire cet article dans lequel la Subaru BRZ utilise un double système d’injection directe et indirecte suivant le mode de conduite.

Que provoque l’appui sur la pédale d’accélérateur ?

Je pense que tu as remarqué que plus tu appuies sur ta pédale d’accélérateur, plus ta voiture accélères 🙂
La pédale d’accélérateur est l’actionneur qui exprime une demande en couple au moteur. Tout commence par un capteur d’accélération qui mesure la pression exercée sur la pédale d’accélérateur. Ensuite le calculateur moteur agit pour savoir quelle quantité de couple correspond à cette pression. Plus la pédale est enfoncée et plus le moteur va générer de force et donc de couple.

Pour générer du couple à une valeur précise, le moteur agit sur la quantité d’air et la quantité de carburant qu’il reçoit dans ces cylindres. C’est un boîtier papillon qui contrôle l’arrivée d’air. Il s’ouvre plus ou moins pour faire rentrer l’air dans les cylindres. Plus il y a d’air enfermé dans les cylindres et plus il est possible d’injecter une quantité importante de carburant.

admission air
Le boîtier papillon (au centre de l’image) se situe entre le gros tuyau et le bloc moteur gris

Tu comprends ainsi que plus tu appuies sur la pédale d’accélérateur, plus ton auto consomme de carburant. Et à l’inverse, plus tu es léger sur la pédale d’accélérateur et moins tu consommes.
Je vais te montrer dans la partie suivante que cette règle n’est pas suffisante pour s’approprier la manière dont ton moteur va consommer du carburant.

Fonctionnement optimal d’un moteur

Précédemment, on vient de voir que la quantité de carburant utilisée par ton moteur dépend de la pression exercée sur la pédale d’accélérateur. Grâce au système d’injection, la quantité de carburant souhaitée est injectée dans le moteur.

Cependant, la vitesse de rotation du moteur vient ajouter un niveau de complexité à tout cela.

Le régime moteur influe sur ta consommation

Cet article fait partie d’une trilogie d’articles sur le régime moteur. Tu es donc à l’endroit parfait pour comprendre le lien entre régime moteur et consommation.
La vitesse de rotation du moteur détermine la fréquence à laquelle celui-ci fonctionne. Dans la majorité des cas, ton moteur est un moteur 4 temps (admission, compression, combustion/détente, échappement). A chaque cycle moteur, celui-ci effectue les 4 temps à la suite, représentant 2 tours moteur.
Ce qui nous intéresse ici est le temps d’admission. Plus ton moteur tourne vite et plus celui-ci aura de temps d’admission, consacré comme son nom l’indique à l’admission de carburant et d’air dans les cylindres.

admission injection
L’air arrive de la gauche et le carburant est injecté au milieu

En gros, si ton moteur est au ralenti, autour de 1000 tr/min, ton moteur aura 500 moments d’admission en une minute. Ceci est correct si ton moteur n’a qu’un cylindre. En revanche on prend le cas le plus répandu qui est le moteur 4 cylindres. Ce moteur au ralenti a donc 2000 moments d’admission donc 2000 injections par minute.
Quand tu es à un régime bien plus élevé, disons 6000 tr/min, ton moteur réalise 12000 injections de carburant par minute.

En toute logique quand ton moteur tourne vite, celui-ci a beaucoup de phases d’injection de carburant et sa consommation est en hausse.
Toutefois, on va voir ci-dessous que cette règle est à combiner avec la précédente. Il ne faut pas oublier que la pression sur la pédale d’accélérateur conditionne la quantité de carburant à chaque injection moteur.

Combinaison de la pédale d’accélérateur et du régime moteur

Bon je résume, on sait que ton moteur utilise peu de carburant quand ta pédale est peu enfoncée. Il en utilise beaucoup quand celle-ci est enfoncée. On sait également que plus ton régime moteur est faible et moins ton moteur réalise de phases d’injection de carburant. Plus ton régime moteur est élevé et plus il y aura de phases d’injection de carburant.

Tu commences peut-être à t’apercevoir que la combinaison de ces deux phénomènes peut ouvrir à de nouvelles façons de comprendre la consommation de carburant d’un moteur.
Par exemple, tu peux consommer moins de carburant en appuyant fort sur ta pédale et en étant à un régime moteur faible qu’en appuyant à moitié sur la pédale et en étant à un régime moteur élevé.

Pour en être sûr, voici ce qui est le cœur de cet article, la notion de consommation spécifique de carburant.

Consommation spécifique de carburant et son diagramme

Chaque moteur a ses caractéristiques comme sa cylindrée, sa puissance maximale ou son couple maximal.
Lis mon article sur le régime moteur et la performance pour plus de précisions.

Chaque moteur dispose d’une courbe de couple en fonction du régime moteur. Exemple :

courbe couple
Courbe de couple en bleu en fonction du régime moteur

Le couple n’est pas le même selon le régime moteur. Il y a une plage où le moteur délivre le plus de force donc de couple. C’est précisément dans cette zone que le moteur offre son meilleur rendement.

Une fois ce schéma compris, parlons de la consommation spécifique de carburant. C’est la quantité de carburant consommée par le moteur pour délivrer une puissance effective pendant un temps donné.
Voici un diagramme représentant la consommation spécifique de carburant :

diagramme de consommation
Consommation spécifique de carburant pour moteur Diesel

On retrouve toujours cette courbe de couple en trait noir foncé. Le moteur atteint cette courbe quand la pédale d’accélérateur est enfoncée à 100%.
Si tu vois le 197 en haut du diagramme, il appartient à une zone où la consommation est inférieure à 200 g/kW.h. C’est la quantité de carburant pour fournir 1 kW (1,36 ch) pendant 1 h.
Ce 197 g/kW.h est l’endroit spécifique du diagramme où le moteur a le meilleur rendement. Cela se situe vers 1750 tr/min juste en dessous de la courbe de couple, donc la pédale n’est pas enfoncée à 100%.

Selon le type de moteur, la consommation spécifique minimale se situe :
– sur une plage de régime moteur entre 1500 et 2500 tr/min
– sur une plage de couple entre 70% et 100% du couple maxi du moteur

Finalement, ce diagramme est la synthèse qui permet de savoir la consommation spécifique du moteur en fonction du régime et de la charge moteur (pourcentage d’appui sur la pédale d’accélérateur).

Plus d’explications sur le diagramme de consommation

J’ai trouvé que cette vidéo permet de comprendre encore plus clairement ce que je viens d’écrire :

Cette présentation montre comment se construit un diagramme de consommation et quelles informations on peut recueillir

On apprend que la consommation spécifique de carburant est la plus faible sur un régime favorisant le couple. Ce n’est ni à faible régime que le rendement est minimal, ni à régime élevé.

En effet, un régime faible laisse plus de temps aux échanges thermiques dans le moteur et donc crée plus de pertes thermiques, de l’énergie perdue au niveau des cylindres. Un régime élevé est synonyme de pertes par frottements mécaniques. Plus ça tourne vite et plus il y en a et moins bon est le rendement du moteur.

Enfin, à faible charge (jusqu’à 30% de charge), quand la pédale est peu enfoncée, la consommation spécifique est élevée car le boîtier papillon n’est pas pleinement ouvert et se produit des pertes de charges par pompage. A charge maximale en revanche, le moteur est conçu pour avoir un mélange air/carburant plus riche en carburant pour développer tout son couple. Cela vient augmenter la consommation spécifique de carburant.

Faire des économies de carburant avec son régime moteur

On vient de voir des notions un petit peu techniques mais nécessaires pour appréhender les grands principes que je vais aborder. Je vais pouvoir t’expliquer comment faire des économies de carburant en adoptant le bon régime moteur et la bonne pression sur la pédale d’accélérateur.

Pour chaque cas de conduite que tu peux rencontrer tu dois soit accélérer soit te maintenir à une vitesse stabilisée. Rouler en ville c’est une succession d’accélérations et de vitesses stabilisées, rouler en campagne c’est moins de phases d’accélération et plus de phases de vitesse stabilisée. Rouler sur autoroute est encore plus extrême car il n’y a quasiment pas de phases d’accélération mais beaucoup de phases de vitesse stabilisée.

Gérer une phase d’accélération

Imaginons que tu souhaites passer de l’arrêt complet de ton auto à la vitesse de 50 km/h ou bien de 80 à 110 km/h. Tu as besoin que ton moteur fournisse de l’énergie pour que ta vitesse augmente. Tout ça n’a pas l’air très bon pour faire des économies de carburant.

Pourtant il y a toujours un moyen optimal de le réaliser en consommant le moins possible. Ce moyen optimal est de se référer au diagramme de consommation. On sait qu’avec lui le moteur a un endroit précis où la consommation spécifique est minimale.

Dans le détail, tu vas devoir combiner la charge moteur avec le régime moteur correspondant à cet optimal de consommation. Grâce au diagramme plus haut on voit que pour moins consommer durant ta phase d’accélération, tu vas devoir appuyer sur la pédale presque à fond en ayant un régime moteur peu élevé.
Il est évident qu’en accélérant, ton régime moteur va augmenter. La clé se trouve dans la gestion du passage des vitesses.

Consommation en fonction du rapport de vitesse choisi

Tu dois garder une bonne pression sur la pédale d’accélération et dès que le régime moteur dépasse celui du meilleur rendement, tu passes au rapport supérieur. Ceci jusqu’à être parvenu à la vitesse que tu souhaites.

Gérer une phase de vitesse stabilisée

Imaginons cette fois que tu roules tranquillement à 50 km/h en ville ou bien tu es à 130 km/h sur une autoroute. Dans ces deux cas, tu stabilises ta vitesse et ta consommation de carburant ne varie pas.

Pourtant, le rapport de vitesse sur lequel tu es engagé va avoir un impact sur ta consommation. C’est le rapport de vitesse qui va déterminer le régime de ton moteur. Roule en 3ème à 130 km/h et tu verras que le moteur tourne vite et donc consomme beaucoup. En revanche si tu es en 6 ème à 130 km/h, ton moteur tourne moins vite et donc consomme moins. Attention à l’effet inverse, si tu roules à 30 km/h en 6ème, ton moteur tourne sur un régime très faible, là où ton moteur n’a pas le meilleur rendement.

Au final, tu dois vérifier que le régime de ton moteur à vitesse stabilisée correspond à la meilleure zone de consommation spécifique du diagramme. Une vitesse stabilisée correspond à une faible charge moteur donc tu dois regarder en bas du diagramme, quel régime moteur favorise la consommation la plus faible.

Comment gravir une montagne avec une route 🙂

Monter une côte

Autre cas de figure, tu es en train de te promener en montagne et devant toi une route en côte avec des virages et des lignes droites. La côte agit sur ton auto comme une force s’opposant à son avancée. Il faut respecter les principes évoqués dans les lignes ci-dessus en ayant en tête cet effort supplémentaire que l’on doit demander au moteur.

Quand tu dois prendre de la vitesse en côte et que ça monte, tu gardes la règle d’une bonne charge moteur (60 à 80%) et d’un régime moteur réduit (entre 2000 et 3000 tr/min environ).
C’est le passage des vitesses qui est à retarder plus que sur une route plate. Ton auto étant « ralentie » par la côte au moment où tu passes ta vitesse, c’est mieux de passer ses vitesses à 3500 tr/min qu’à 3000 tr/min. Une fois sur le rapport de vitesse supérieur, ton auto se retrouve à 2000 tr/min au lieu de 1500 tr/min par exemple. 2000 tr/min étant plus proche d’un bon rendement moteur et donc d’une baisse de la consommation que 1500 tr/min.

A vitesse stabilisée, ta charge moteur est un peu plus importante que si tu roulais sur du plat. Il faut donc avoir en tête que sur le diagramme de consommation de ton moteur, ta recherche du bon régime moteur se situe à une charge moteur plus élevée que sur du plat.

Ce qu’il faut retenir de cet article

Cette trilogie d’articles consacrée au régime moteur est intéressante car elle montre que le régime moteur est une clé pour accéder à la meilleure performance et pour accéder au meilleur rendement moteur et donc là où on fait des économies de carburant.
Il faut alors retenir que pour faire des économies de carburant, il faut connaître son moteur. Et pour le connaître il faut avoir sa courbe de couple et si possible son diagramme de consommation.
Si l’on n’a pas ces informations, il existe les systèmes d' »éco-conduite » équipés de voyants au tableau de bord qui signalent à quel moment passer ta vitesse suivant ta conduite.

Grâce à cela on sait avec quelle intensité réguler ses accélérations pour qu’elles ne soient ni trop lentes ni trop rapides. On sait aussi sur quel rapport de vitesse rouler pour avoir la plus faible consommation de carburant.
On a vu que ce n’est pas toujours intuitif et c’est pour cela que je te propose cet article.

Tu as les clés en main pour apprendre à connaître le moteur de ton auto et faire des économies de carburant. Il est possible de rouler intelligemment pour comprendre que ce n’est pas que la pédale d’accélérateur qui te fait consommer. C’est aussi le régime moteur sur lequel tu roules qui a beaucoup d’importance.


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 exploiter ton régime moteur afin d’avoir le maximum de performance : |_| Régime moteur et performance |_|

Sources et pistes d’approfondissement du sujet :

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