Comment mesurer le couple (couple) de votre voiture

Le couple est proportionnel à la puissance et varie selon le véhicule et ses caractéristiques. La taille des roues et le rapport de démultiplication affectent le couple.

Que vous achetiez une nouvelle voiture ou construisiez un hot rod dans votre garage, deux facteurs entrent en jeu pour déterminer les performances du moteur : la puissance et le couple. Si vous êtes comme la plupart des mécaniciens bricoleurs ou des passionnés d'automobiles, vous avez probablement une bonne compréhension de la relation entre la puissance et le couple, mais vous pourriez avoir du mal à comprendre comment ces chiffres "pied-livre" sont atteints. Croyez-le ou non, ce n'est en fait pas si difficile.

Avant d'entrer dans les détails techniques, décomposons quelques faits et définitions simples pour vous aider à comprendre pourquoi la puissance et le couple sont des facteurs importants à prendre en compte. Il faut commencer par définir les trois éléments de mesure des performances d'un moteur à combustion interne : vitesse, couple et puissance.

Partie 1 sur 4: Comprendre comment la vitesse, le couple et la puissance du moteur affectent les performances globales

Dans un article récent du magazine Hot Rod, l'un des plus grands mystères de la performance des moteurs a finalement été résolu en revenant à l'essentiel sur la façon dont la puissance compte réellement. La plupart des gens pensent que les dynamomètres (dynamomètres de moteur) sont conçus pour mesurer la puissance du moteur.

En fait, les dynamomètres ne mesurent pas la puissance, mais le couple. Ce chiffre de couple est multiplié par le RPM auquel il est mesuré, puis divisé par 5,252 pour obtenir le chiffre de puissance.

Pendant plus de 50 ans, les dynamomètres utilisés pour mesurer le couple moteur et le régime ne pouvaient tout simplement pas gérer la puissance élevée générée par ces moteurs. En fait, un cylindre sur ce Hemis à combustion au nitro de 500 pouces cubes produit environ 800 livres de poussée à travers un seul tuyau d'échappement.

Tous les moteurs, qu'ils soient à combustion interne ou électriques, fonctionnent à des vitesses différentes. Dans la plupart des cas, plus un moteur termine sa course ou son cycle de puissance rapidement, plus il produit de puissance. Lorsqu'il s'agit d'un moteur à combustion interne, trois éléments affectent ses performances globales : la vitesse, le couple et la puissance.

La vitesse est déterminée par la vitesse à laquelle le moteur fait son travail. Lorsque nous appliquons la vitesse du moteur à un nombre ou à une unité, nous mesurons la vitesse du moteur en tours par minute ou RPM. Le "travail" effectué par un moteur est la force appliquée sur une distance mesurable. Le couple est défini comme un type particulier de travail qui produit une rotation. Cela se produit lorsqu'une force est appliquée au rayon (ou, pour un moteur à combustion interne, au volant) et est généralement mesurée en pieds-livres.

La puissance est la vitesse à laquelle le travail est effectué. Autrefois, si des objets devaient être déplacés, les gens utilisaient généralement un cheval pour le faire. On a estimé qu'un cheval pouvait se déplacer à environ 33,000 1 pieds par minute. C'est de là que vient le terme "cheval-vapeur". Contrairement à la vitesse et au couple, la puissance peut être mesurée en plusieurs unités, dont : 746 ch = 1 W, 2,545 ch = 1 BTU et 1,055 ch = XNUMXjoules.

Ces trois éléments travaillent ensemble pour produire la puissance du moteur. Puisque le couple reste constant, la vitesse et la puissance restent proportionnelles. Cependant, à mesure que le régime moteur augmente, la puissance augmente également pour maintenir le couple constant. Cependant, beaucoup de gens ne savent pas comment le couple et la puissance affectent la vitesse d'un moteur. En termes simples, à mesure que le couple et la puissance augmentent, la vitesse du moteur augmente également. L'inverse est également vrai : à mesure que le couple et la puissance diminuent, la vitesse du moteur diminue également.

Partie 2 sur 4: Comment les moteurs sont conçus pour un couple maximal

Un moteur à combustion interne moderne peut être modifié pour augmenter la puissance ou le couple en modifiant la taille ou la longueur de la bielle et en augmentant l'alésage ou l'alésage du cylindre. Ceci est souvent appelé le rapport de l'alésage à la course.

Le couple est mesuré en Newton mètres. En termes simples, cela signifie que le couple est mesuré dans un mouvement circulaire de 360 ​​degrés. Notre exemple utilise deux moteurs identiques avec le même diamètre d'alésage (ou diamètre de cylindre de combustion). Cependant, l'un des deux moteurs a une "course" plus longue (ou une profondeur de cylindre créée par la bielle plus longue). Un moteur à course plus longue a un mouvement plus linéaire lorsqu'il tourne dans la chambre de combustion et a plus d'effet de levier pour accomplir la même tâche.

Le couple est mesuré en livres-pieds, ou combien de "couple" est appliqué pour accomplir une tâche. Par exemple, imaginez que vous essayez de desserrer un boulon rouillé. Supposons que vous ayez deux clés à pipe différentes, l'une de 2 pieds de long et l'autre de 1 pied de long. En supposant que vous appliquez la même force (50 lb de pression dans ce cas), vous appliquez en fait 100 pi-lb de couple pour une clé de deux pieds (50 x 2) et seulement 50 lb. couple (1 x 50) avec une clé à une jambe. Quelle clé vous aidera à dévisser le boulon plus facilement ? La réponse est simple - celle avec plus de couple.

Les ingénieurs développent un moteur qui fournit un rapport couple-puissance plus élevé pour les véhicules qui ont besoin de "puissance" supplémentaire pour accélérer ou monter. Vous voyez généralement des chiffres de couple plus élevés pour les véhicules lourds utilisés pour le remorquage ou les moteurs haute performance où l'accélération est critique (comme dans l'exemple NHRA Top Fuel Engine ci-dessus).

C'est pourquoi les constructeurs automobiles mettent souvent en avant le potentiel des moteurs à couple élevé dans les publicités pour camions. Le couple moteur peut également être augmenté en modifiant le calage de l'allumage, en ajustant le mélange carburant / air et même en augmentant le couple de sortie dans certains scénarios.

Partie 3 sur 4 : Comprendre les autres variables affectant le couple nominal global du moteur

Lorsqu'il s'agit de mesurer le couple, il y a trois variables uniques à considérer dans un moteur à combustion interne :

Force générée à un régime spécifique : il s'agit de la puissance maximale du moteur générée à un régime donné. Lorsque le moteur accélère, il y a une courbe de régime ou de puissance. Lorsque le régime moteur augmente, la puissance augmente également jusqu'à ce qu'elle atteigne le niveau maximum.

Distance : C'est la longueur de la course de la bielle : plus la course est longue, plus le couple généré est important, comme nous l'avons expliqué plus haut.

Constante de couple : Il s'agit d'un nombre mathématique attribué à tous les moteurs, 5252 ou un régime constant où la puissance et le couple sont équilibrés. Le nombre 5252 est dérivé de l'observation qu'un cheval-vapeur équivaut à 150 livres parcourant 220 pieds en une minute. Pour exprimer cela en pieds-livres de couple, James Watt a introduit la formule mathématique qui a inventé la première machine à vapeur.

La formule ressemble à ceci :

En supposant qu'une force de 150 livres soit appliquée à un pied de rayon (ou un cercle qui se trouve à l'intérieur du cylindre d'un moteur à combustion interne, par exemple), vous devrez convertir cela en pieds-livres de couple.

220 fpm doivent être extrapolés à RPM. Pour ce faire, multipliez deux nombres pi (ou 3.141593), ce qui équivaut à 6.283186 pieds. Prenez 220 pieds et divisez par 6.28 et nous obtenons 35.014 tr/min pour chaque révolution.

Prenez 150 pieds et multipliez par 35.014 et vous obtenez 5252.1, notre constante qui compte en pieds-livres de couple.

Partie 4 sur 4: Comment calculer le couple de la voiture

La formule du couple est : couple = puissance moteur x 5252, qui est ensuite divisée par RPM.

Cependant, le problème avec le couple est qu'il est mesuré à deux endroits différents : directement du moteur et aux roues motrices. Les autres composants mécaniques qui peuvent augmenter ou diminuer le couple nominal au niveau des roues comprennent : la taille du volant, les rapports de transmission, les rapports d'essieu moteur et la circonférence pneu/roue.

Pour calculer le couple de roue, tous ces éléments doivent être factorisés dans une équation qu'il est préférable de laisser au programme informatique inclus dans le banc d'essai dynamique. Sur ce type d'équipement, le véhicule est placé sur une crémaillère et les roues motrices sont placées à côté d'une rangée de rouleaux. Le moteur est relié à un calculateur qui lit le régime moteur, la courbe de consommation et les rapports de boîte. Ces chiffres sont pris en compte avec la vitesse de la roue, l'accélération et le régime moteur lorsque la voiture est conduite sur le banc d'essai pendant la durée souhaitée.

Le calcul du couple moteur est beaucoup plus facile à déterminer. En suivant la formule ci-dessus, il devient clair que le couple moteur est proportionnel à la puissance et au régime du moteur, comme expliqué dans la première section. En utilisant cette formule, vous pouvez déterminer les cotes de couple et de puissance à chaque point de la courbe RPM. Pour calculer le couple, vous devez disposer des données de puissance du moteur fournies par le constructeur du moteur.

calculateur de couple

Certaines personnes utilisent le calculateur en ligne proposé par MeasureSpeed.com, qui vous oblige à entrer la puissance nominale maximale du moteur (fournie par le fabricant ou renseignée lors d'un banc d'essai professionnel) et le régime souhaité.

Si vous remarquez que les performances de votre moteur sont difficiles à accélérer et qu'il n'a pas la puissance que vous pensez qu'il devrait avoir, demandez à l'un des mécaniciens certifiés d'AvtoTachki d'effectuer une inspection pour déterminer la source du problème.