Les 60 premiers pieds d'un quart de mile sont là où se joue l'essentiel de la course, et c'est surtout une question d'adhérence. Un moteur peut produire plus de force que les pneus ne peuvent en transmettre à la route, si bien que des tours supplémentaires au départ n'aident pas toujours. Cet article examine une voiture d'exemple ; les chiffres sont indicatifs et ne correspondent à aucune voiture d'un jeu.
Les pneus fixent le plafond
La force maximale qu'un pneu peut transmettre à la route est le coefficient de frottement multiplié par la charge qui le presse vers le sol : F = μ × N. Newton's second law says F = m × a, and N for a car with all its weight on the driven wheels is m × g, so the mass cancels:
accélération maximale ≈ μ × g
Un slick très adhérent a un coefficient d'environ 1, donc le plafond se situe à peu près à un g, soit 32.2 ft/s². À accélération constante, la distance parcourue vaut ½ × a × t², ce qui donne t = √(2d ÷ a). Pour 60 pieds à 1 g, cela fait √(120 ÷ 32.17) = 1.93 s. Une voiture à propulsion ne peut pas l'atteindre, pour la raison exposée dans la section suivante.
Le poids se reporte vers l'arrière
Une voiture à propulsion n'a pas tout son poids sur les roues motrices. Notre exemple pèse 3,000 lb avec 50% sur l'essieu arrière, donc 1,500 lb pèsent sur les pneus moteurs à l'arrêt. L'accélération transfère la charge vers l'arrière, d'une quantité égale au poids multiplié par l'accélération (en g) multiplié par la hauteur du centre de gravité, divisé par l'empattement. Avec un centre de gravité à 20 pouces de hauteur et un empattement de 100 pouces, chaque 1 g d'accélération transfère 3,000 × 1 × 20 ÷ 100 = 600 lb.
Avec μ = 1.0, les pneus arrière peuvent pousser avec une force de 1.0 × (1,500 + 600 × a), où a est l'accélération en g. En égalant à 3,000 × a, on obtient a = 1,500 ÷ 2,400 = 0.625 g. Les pneus arrière portent alors 1,500 + 600 × 0.625 = 1,875 lb, et la limite d'adhérence est de 1,875 lb de force. Le temps sur 60 pieds à 0.625 g vaut √(120 ÷ (0.625 × 32.17)) = 2.44 s.
Pourquoi le patinage fait perdre du temps
Le frottement a deux valeurs. Le frottement statique, où la surface de contact accroche et ne glisse pas, est plus élevé que le frottement cinétique, où elle glisse. Un pneu qui patine glisse sur la route, il retombe donc sur la valeur la plus basse. Supposons que le coefficient cinétique soit ici de 0.8 au lieu de 1.0, ce qui est une hypothèse de l'exemple. Le même calcul donne a = (0.5 × 0.8) ÷ (1 − 0.8 × 0.2) = 0.476 g. La force au sol passe de 1,875 lb à environ 1,430 lb, et le temps sur 60 pieds monte à 2.80 s.
Cela fait 0.36 s perdues dès le départ, avec la même voiture et le même moteur. La puissance au-delà de la limite d'adhérence part en chaleur et en fumée, donc le but est de rester juste en dessous.
Transformer le couple moteur en force aux roues
La force que le moteur demande aux pneus en première vitesse vaut couple × rapport global ÷ rayon du pneu (en négligeant les pertes de transmission). Utilisez la boîte à quatre vitesses de l'exemple, présentée dans l'article sur les rapports de boîte: en première à 2.80 avec un pont de 3.42, cela donne un rapport global de 9.58. Avec des pneus de 26 pouces, le rayon vaut 13 pouces, soit 1.083 ft. Le moteur atteint la limite de 1,875 lb à 1,875 × 1.083 ÷ 9.58 = 212 lb-ft.
Donnons maintenant une courbe de couple au moteur. Ces cinq points sont inventés pour l'exemple :
| Régime moteur | Couple | Force aux pneus | Par rapport à la limite de 1,875 lb |
|---|---|---|---|
| 2,000 rpm | 150 lb-ft | 1,327 lb | En dessous |
| 3,000 rpm | 200 lb-ft | 1,769 lb | En dessous |
| 4,000 rpm | 250 lb-ft | 2,211 lb | Au-dessus |
| 5,000 rpm | 260 lb-ft | 2,300 lb | Au-dessus |
| 6,000 rpm | 240 lb-ft | 2,123 lb | Au-dessus |
Entre les deux échecs
La courbe donne trois zones. Au-dessus d'environ 3,240 rpm, le moteur demande plus que ce que les pneus peuvent donner : un départ à ce régime fait patiner les pneus. C'est la zone de patinage, qui couvre la plus grande partie de la plage de régime.
En dessous, le problème change. Au départ, l'embrayage ou le convertisseur charge brutalement le moteur et le régime chute. Si le départ commence trop bas, le moteur tombe dans une partie de sa courbe où le couple est faible et met du temps à remonter. C'est l'étouffement. Dans cet exemple, nous dirons que le moteur s'étouffe en dessous d'environ 2,500 rpm, où le couple vaut 175 lb-ft, par interpolation entre 150 à 2,000 et 200 à 3,000.
Le point idéal est la fenêtre entre les deux, ici de 2,500 à 3,240 rpm. Elle est bien loin du pic de couple à 5,000 rpm : c'est l'adhérence qui fixe le régime de départ, et non l'endroit où le moteur est le plus fort.
Le régime de départ consiste à faire correspondre la force du moteur à l'adhérence des pneus, et non à viser le plus grand chiffre. Plus d'adhérence décale la fenêtre vers le haut ; moins, vers le bas.
Lire sur la fiche
Le temps sur 60 pieds lors d'un passage est la mesure la plus nette d'un départ, car les soixante premiers pieds relèvent presque entièrement d'un problème de traction. L'article sur les fiches de chrono explique les lignes. Un départ avec patinage se traduit par un temps lent sur 60 pieds, même si la vitesse au passage semble bonne, comme le montrent les 2.80 s contre 2.44 s ci-dessus.
Changez une seule chose à la fois, et répétez. Augmentez un peu le régime de départ, relancez, et surveillez la ligne du temps sur 60 pieds. Si elle baisse, vous étiez du côté de l'étouffement. Si elle monte, vous êtes passé dans le patinage. La meilleure valeur est celle juste avant que le temps ne tourne dans le mauvais sens.
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