Un graphique de banc d'essai trace deux courbes en fonction du régime moteur : le couple et la puissance. On les oppose souvent comme deux mesures rivales. Ce sont la même mesure vue de deux façons, et une seule formule les relie. Cet article utilise un moteur fictif pour que les chiffres puissent être vérifiés ; c'est un exemple, et non des données sur une voiture d'un jeu.
Ce que mesure chaque courbe
Le couple est une force de torsion. Une livre-pied (lb-ft) est une poussée d'une livre au bout d'un levier d'un pied. Il indique avec quelle force le vilebrequin tourne à cet instant, et rien sur la vitesse.
La puissance est une vitesse de travail. Un cheval-vapeur (hp) est défini comme 550 pieds-livres par seconde, soit 33,000 pieds-livres par minute. Tour de vilebrequin après tour, à un couple donné, le travail est de 2π × couple en pieds-livres ; donc, à un régime moteur donné :
hp = couple (lb-ft) × tr/min × 2π ÷ 33,000 = couple × tr/min ÷ 5,252
5,252 vaut 33,000 ÷ 2π, soit 5,252.1. La puissance est le couple multiplié par la vitesse : elle ne peut donc pas dépasser ce que l'un et l'autre permettent.
Un moteur d'exemple
Prenez six relevés de couple d'un moteur fictif et convertissez chacun en puissance avec la formule :
| Régime moteur | Couple | Puissance |
|---|---|---|
| 2,000 rpm | 220 lb-ft | 83.8 hp |
| 3,000 rpm | 260 lb-ft | 148.5 hp |
| 4,000 rpm | 290 lb-ft | 220.9 hp |
| 5,000 rpm | 300 lb-ft | 285.6 hp |
| 6,000 rpm | 280 lb-ft | 319.9 hp |
| 7,000 tr/min | 240 lb-ft | 319.9 hp |
Pourquoi les courbes se croisent à 5,252 tr/min
Si l'on met 5,252 tr/min dans la formule, elle devient hp = couple × 5,252 ÷ 5,252, donc la puissance est égale au couple. En dessous de 5,252 tr/min, la valeur de puissance est inférieure à celle du couple. Au-dessus, elle lui est supérieure. Cela ne dépend pas du moteur : tout graphique de banc d'essai qui trace les deux en lb-ft et en hp sur un même axe a ses courbes qui se rejoignent à 5,252 tr/min. Si les courbes d'un graphique se croisent ailleurs, les échelles diffèrent ou les données sont fausses.
Dans l'exemple, le couple à 5,252 tr/min vaut environ 295 lb-ft, par interpolation entre 300 à 5,000 et 280 à 6,000 ; la puissance y vaut donc aussi environ 295. Le point de rencontre est une vérification, et non une caractéristique du moteur.
Pourquoi les sommets se situent à des régimes différents
Le couple culmine à 5,000 tr/min à 300 lb-ft. Ensuite le couple baisse, mais le régime continue de monter, et le produit continue de croître jusqu'à ce que la baisse du couple l'emporte sur la hausse de la vitesse. De 5,000 à 6,000 tr/min, le couple baisse de 20 lb-ft (6.7%) pendant que le régime monte de 20%, si bien que la puissance passe de 285.6 à 319.9. De 6,000 à 7,000 tr/min, le couple baisse de 14.3% et le régime monte de 16.7%, ce qui se compense presque, et les deux valeurs de puissance sont égales à 319.9. Le sommet se situe entre les deux. En général, le sommet de puissance n'est jamais inférieur au sommet de couple, car au sommet de couple le couple cesse de monter mais pas le régime, si bien que le produit continue de croître. La figure 1 montre les deux courbes.
Ce qui compte pour l'accélération
La force aux roues est égale au couple moteur multiplié par le rapport de démultiplication global, divisé par le rayon du pneu. Le couple au vilebrequin ne raconte pas toute l'histoire, car la démultiplication le multiplie. L'article sur le rapport de démultiplication montre le calcul.
Comparons deux façons de rouler à la même vitesse sur route avec le moteur d'exemple. Dans la première, le moteur tourne à 3,000 tr/min et fournit 260 lb-ft. Dans la seconde, un rapport deux fois plus court fait tourner le moteur à 6,000 tr/min et fournir 280 lb-ft. Le couple aux roues est le couple moteur multiplié par le rapport ; le second cas donne donc 280 × 2 = 560 unités contre 260 × 1 = 260. C'est 2.15 fois plus, et 319.9 ÷ 148.5 vaut aussi 2.15. À vitesse de route donnée, la force disponible pour accélérer la voiture est proportionnelle à la puissance, car la démultiplication permet d'échanger des tours contre du couple.
Le couple indique avec quelle force le moteur pousse à une vitesse donnée. La puissance indique la poussée disponible une fois le rapport choisi pour placer le moteur à cette vitesse. Pour l'accélération, la puissance sur toute la plage de régimes utilisée compte davantage que le seul chiffre du sommet.
Lire un graphique sans se laisser induire en erreur
- Vérifiez les échelles. Si le couple et la puissance partagent un même axe, les courbes doivent se croiser à 5,252 tr/min. Deux axes séparés peuvent faire croiser les courbes n'importe où ; le point de croisement ne signifie alors rien.
- Regardez la forme, pas seulement le sommet. Une courbe de puissance plate de 6,000 à 7,000 tr/min, comme dans l'exemple, offre une large plage où un changement de rapport fait peu perdre.
- Sachez où la mesure a été faite. La puissance aux roues est inférieure à celle du vilebrequin, car la boîte de vitesses et l'arbre de transmission en prennent une part. Comparez des graphiques mesurés de la même façon.
- Gardez à l'esprit la limite d'adhérence. Le couple n'est utile que si les pneus peuvent le transmettre. L'article sur le régime de lancement traite du départ, où l'adhérence est la limite et non le moteur.
Où passer les rapports sur une courbe comme celle-ci est une question distincte, avec sa propre réponse, et ce n'est pas la même chose que le régime du sommet de couple ou celui du sommet de puissance.
Utilisation dans le jeu
Pink Slip Kings vous permet de comparer la puissance et le couple au banc d'essai après une amélioration, et de régler les rapports de démultiplication, le pont, la suralimentation et le régime de lancement. Lire les deux courbes indique ce que la modification a changé avant de courir le quart de mille ; l'article sur la fiche de temps explique ce qu'il faut vérifier ensuite.
Pink Slip Kings: Drag Racing vous permet d'améliorer votre moteur, votre transmission, vos pneus et votre suspension, et de comparer la puissance et le couple au banc d'essai, avec la télémétrie et les fiches de temps de course pour montrer le résultat. Il se joue hors ligne, sans publicité ni achats intégrés, et son argent et ses voitures en jeu ne peuvent être achetés ni échangés contre de l'argent réel. Le jeu est actuellement en test fermé.