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calcul de la charge du moteur

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 12:19 am
par skoutty
Je laisse les modos deplacé mon post si jamais ce n'est pas sa place.

Calcul de la puissance necessaire pour rouler et donc de la charge à vitesse constante.
Je precise que le resumé se trouve tout en bas si vous avez la flegme de lire, ainsi qu'un exemple pour ma R21.



Je commence par le plus simple, le frottement des pneus sur la route
F=m.g.k
F est la force necessaire en newton
m est la masse du vehicule en kilogramme (n'oubliez pas le chargement)
g est la gravité 9,81m/s²
k (ah le coefficient k) est un chiffre qui varie beaucoup d'une voiture à l'autre
k=v/(g.t)
ou v est la vitesse en m/s
g=9,81m/s²
t le temps chronométré
-methode pratique pour k, on cherche une route plate sans bosse et assez longue, on lance la voiture vers 17,7km/h(disons),
on debraye et on met le chrono en route et on regarde combien de temps met le vehicule pour s'arreter.
mettons que ca mette 200s, eh bien k dans ce cas vaut 0,005.Si 50s k=0,02 etc
-methode theorique pour k (fiable à 10% près), vous regarder la largeur de vos pneus.
Dans mon cas c'est du 185 de large, ca donne 0,0185. Enlevez 20% si votre voiture est neuve.

Je continu avec le plus important, le frottement de l'air qui varie en fonction de la vitesse
F=0,5.ro.S.C.V²
0,5 ca veut dire un demi
ro est la masse volumique de l'air qui varie en fonction de l'humidité et de l'altitude, je prend 1,2kg par metre cube.
S est la surface presenté face à l'avant de la voiture: (largeur sans retroviseur) multiplié par (hauteur de la voiture moins garde au sol) + (2largeur de jante)*(garde au sol) + 2 retro
pour la R21 j'ai pris largeur 1,76 et hauteur 1,39 et garde au sol 0,12; ca donne 2,24m² (quand je regarde ma voiture de face, je me rend compte qu'on doit pouvoir placer les retro et les roues dans la difference de largeur entre le milieu de porte et le toit
C est le coeficient de penetration dans l'air, il determiné en fonction de la capacité de la voiture à pourfendre l'air plutot que de le pousser. coeficient qui varie de 0,30 à 0,40 selon que l'on a une toyota aygo ou un 4x4
pour la mienne je voulais prendre 0,34 parce que je la trouve bien profilé mais j'ai retenu 0,36 parce que j'ai pas mal d'eraflure sur l'avant de la voiture (genre aile enfoncé puis redrescé mais pas par un pro, plus pare chocs tordu)
V est la vitesse du vehicule en m/s

Et je rajoute egalement la force necessaire dans les montées
On est censé prendre le sinus de la pente, mais je prend le pourcentage (fiable à 2% du resultats final près)
F=m.p
m est la masse du vehicule en kilogramme
p est le sinus de la pente, je prend le pourcentage à la place.

Mais ce ne sont la que des force, et l'energie c'est la force fois la disance, et la puissance c'est la force fois la vitesse.
Donc la puissance necessaire pour garder une vitesse contante ca donne:
P = V.[ m.p + 0,5.ro.S.C.V² + m.g.k ]
P = V.[m.(p+9,8k) + 0,6.S.C.V²]
je rappelle que dans cette formule la puissance est en watt et la vitesse en mètre par seconde







CONCLUSION
P(kw) = V. [0,6.S.C.V²+m.(a+9,8k)]
la puissance necessaire en chevaux en fonction de:
V la vitesse en m/s
m la masse du vehicule en kilogramme
p la pente que monte le vehicule (sur le plat on prend 0)
k le coeficient de frottement des pneus sur la route ( prenez 0,018 si vous ne voulez pas calculer)
S la surface que presente le vehicule si on le regarde de face (largeur fois hauteur du vehicule en gros)
C le coefficient de penetration dans l'air (prenez 0,35 si vous ne savez pas)
V² le carré de la vitesse en m/s

Et pour faire simple, pour rouler sur le plat en vitesse constante avec une vielle R21 qui a des pocs sur la carrosserie,
il faut une puissance de
10km/h__2,77m/s_0,7kw___1ch
20______5,56____1,5_____2
30______8,33____2,4_____3
40______11,1____3,5_____5
50km/h__13,9m/s_4,8kw___7ch
60______16,7____6,5_____9
70______19,4____8,5_____12
80______22,2____10,9____15
90______25______13,9____19
100km/h_27,7m/s_17,3kw__24ch
110_____30,6____21,6____29
120_____33,3____26,2____36
130_____36,1____31,8____43
140_____38,9____38,2____52
150km/h_41,7m/s_45,4kw__62ch
160_____44,4____53,3____72
170_____47,2____62,5____85
180_____50______72,7____99
190_____52,8____84,1____114
200km/h_55,6m/s_96,7kw__132ch
210_____58,3____110_____150
220_____61,1____125_____170
pour passer des km/h au m/s on divise par 3,6.
pour passer des m/s au watts on utilise la belle formule de la conclusion
pour passer des watts au kw j'ai divisé par 1000
pour passer des kw au chevaux on multiplie par 1,36

PS: avec des chiffres plus optimiste j'avais trouvé qu'il fallait 88ch à 180km/h,
ce qui correspond au maxi de cette voiture d'après les donnes constructeur,
On peut donc en deduire que mon aile cabossé me coute quelque chose comme 8km/h en vitesse de pointe.
Par un calcul rapide je viens de voir que je regagne 3 km/h en pointe si je passe ma caisse de 1400kg à 1200kg









Maintenant que l'on connais la puissance necessaire pour rouler à tel vitesse, il nous faut connaitre la puissance disponible à tel ou tel regime du moteur.
Je me rappelle que la puissance est egale au couple multiplié par la vitesse de rotation du moteur et plein de paramètre constant, pour simplifier je donne :
P= C. R/7160
P est la puissance maximal disponible en chevaux
C est le couple en N.m (Newton. mètres)
R la vitesse de rotaion du moteur (tr/min)
Le tout diviser par 7160

Cette formule lié à 2 ou 3 astuces va nous permettre de tracer la courbe de puissance la voiture.
Prenez vos RTA et cherchez couple maxi ainsi que puissance maxi et leur regime respectif.



Je commence mon exemple avec un moteur HDi parce que j'ai un petit dessin.
Image
A tous les proprietaire de HDi on va commencer par le couple maxi, sur cette courbe c'est à 1998tr/min avec 302Nm
Donc 1998*302/7160=85chevaux, on peut placer
-un premier point sur une courbe, 85chevaux dispo à 2000tr/min.
Ensuite d'après cette courbe on peut voir que le couple à 2000tr/min est le double de celui à 1000tr/min, ce qui nous donne une puissance disponible 4 fois plus gande à 2000tr/min que à 1000tr/min.
-Donc un deuxième point à 1000tr/min avec 85/4 soit environ 21 chevaux
-Un troisième point à 1500tr/min avec 2,5 fois la puissance à 1000tr/min donc 21,1*2,5 soit environ 53chevaux.
-Un quatrième point facile, la puissance maxi, donc ici 126chevaux à 4000tr/min.
Comme on peut le voir sur cette courbe, un HDi perd rapidement de la puissance après 4000tr/min, 10% de moins pour 500tr/min de plus
-un cinquième point qui est de 126*0,9 soit environ 113chevaux à 4500tr/min
vous pouvez prendre une regle et tracer un trait tout droit jusqu'au rupteur.
-un sixième point 1000tr/minavant la puissance maxi, pareil 113chevaux.
Maintenant reliez tout les points entre eux et vous avez la courbe de puissance de votre HDi


Je continu avec le TD (le D est plus bas), typiquement celui de ma R21 (a vos calculette et suivez ma demarche)
J'espère que vous avez lu pour les HDi parce que ca va allez beaucoup plus vite et sans explication.
couple maxi sur ma R21 (moteur J8Sturbo) c'est 185N.m (18,5daN.m) à 2000tr/min
-premier point 185*2000/7160 soit environ 52chevaux
-deuxième point 3,5 fois moins donc 52/3,5 soit environ 15 chevaux à 1000tr/min(couple reel 105N.m)
-troisième point 0,7 fois la puissance à 2000tr/min donc 52*0,7 soit environ 36chevaux à 1500tr/min(couple reel 170N.m)
-quatrième point 88 chevaux à 4000tr/min
-cinquième point 1% de moins à 200tr/min de plus, donc 88*0,99 soit environ 87chevaux à 4200tr/min
-sixième point 10% de moins 200tr/min plus tard, 88*0,90 soit environ 79 chevaux à 4400tr/min
rupteur à 4500tr/min sur ce turboD, mais si les votres sont à 5000, prenez 4400 et 4800 pour les deux dernier points
-septième point, 1% de moins à 3800tr/min donc 88*0,99 soit environ 87 chevaux à 3800tr/min
-huitième point, 10% de moins à 3000tr/min donc 88*0,9 soit environ 79chevaux à 3000tr/min
il reste un ecart enorme entre 2000tr/min et 3000tr/min, sur les J8Sturbo le turbo se lance vers 2500tr min donc ca donne quelque chose comme
62chevaux à 2400 et 69ch à 2600 mais j'ai personnelement l'impression que ca se reveille vers 2700 lorsque je double pied au plancher,
donc je vous laisse libre choix pour tracer la zone de 2000 à 3000tr/min.



Enfin le D (tout simple), typiquement celui de feu ma 306 (a vos calculette et suivez ma demarche)
J'espère que vous avez lu pour les HDi parce que ca va allez beaucoup plus vite et sans explication.
couple maxi sur feu ma 306 (moteur XUD9) c'est 125N.m (12,5daN.m) à 2000tr/min
-premier point 125*2000/7160 soit environ 35 chevaux.
-deuxième point 3 fois moins donc 35/3 environ 12 chevaux
-troisième point 0,75 fois la puissance au couple maxi donc 35*0,75 soit environ 26chevaux
-quatrième point 70chevaux à 4600tr/min.
-cinquième point 5% de moins à 400tr/min de plus donc 70*0,95 soit environ 66chevaux
-sixième point 10% de moins à 800tr/min de plus. CE POINT NE PEUT ETRE PLACE CAR LES RUPTEUR SONT A 5000TR/MIN sur le XUD9
-septième point, 20% de plus à 500tr/min au dessus de la zone de couple maxi donc 35*1,2=42 chevaux à 2500tr/min
-entre le septième et le quatrième point c'est tout droit.


Le DCi quand a lui voit son couple maxi au alentour de 1800tr/min.
Je ne connais pas precisement l'allure de la courbe, mais j'aurais tendance a imaginer que la courbe est un HDi:
donc 25% de la puissance à 800tr/min (puissance sur 1800tr/min)
et 62% de la puissance à 1300tr/min
puis la puissance maxi à 4000tr/min
et 90% de la puissance à 4500tr/min
et 90% de la puissance à 2900tr/min


Maintenant je suis sur que vous avez pris une feuille pour tracer une belle courbe de puissance maxi en fonction du regime.







LA CHARGE c'est ce que l'on demande au moteur par rapport à ce qu'il peut fournir.
par exemple sur ma voiture maintenir le vehicule à 100km/h necessite une puissance de 24chevaux
En 5ème à 100, je demande 24cv alors que le moteur peut fournir 58cv, la charge est donc de 24/58=41% , il reste 34cv dispo
En 4ème à 100, je demande 24 alors que le moteur peut me fournir 78cv, la charge est donc de 24/78=30%, il reste 54cv dispo
En 3ème à 100, je demande 24 alors que le moteur peut me fournir 84cv, la charge est donc de 24/84=28%, il reste 60cv dispo

Autre exemple à 80km/h, il faut une puissance de 15ch
en 5ème, 15/49=31% avec 34cv en reserve sous la pedale
en 4ème, 15/58=25% avec 43cv en reserve sous la pedale
en 3ème, 15/82=18% avec 67cv en reserve sous la pedale
Encore un exemple à 60km/h, P=9cv
en 5ème, 9/31=29% reste 22cv
en 4ème, 9/44=20% reste 35cv
en 3ème, 9/67=13% reste 58cv
en 2ème, 9/87=10% reste 78cv
Dernier calcul à 40km/h, P=5cv
en 5ème, 5/15=30% reste 10cv en reserve
en 4ème, 5/23=22% R=18cv
en 3ème, 5/42=12% R=37cv
en 2ème, 5/67=7% R=62cv

Si il y a une chose que j'ai pu voir en pratique, c'est que à 80 en 5ème (sur ma voiture) on est à 1900tr/min,avec 34cv de rabe c'est un peu long pour doubler donc il faut que je tombe un rapport si la distance est courte, faire une acceleration normale pas de soucis.

A 60 en cinquième, il ya 22cv de rabe, on ne peut faire que des accelerations lente et calme, je trouve cela economique.
Si il y a un faux plat ou une route abimé je pense que la charge doit facilement se rapprocher de 70% en realité.
Mais à 40 en cinquième (en plus je parle à 50, 40 jamais essayé)
comme il ne reste que 10cv en reserve, on ne peut rien faire, le moindre faux plat et la voiture ralentit, on est obligé de tomber 2 rapport si on veut soudainement faire une acceleration: je trouve ca inconduisible.
Après peut etre que certains d'entre nous ont absolument besoin de 40cv en reserve, ou 30 comme je pensais qu'il en fallait toujours un peu sous la pedale avant de tenter de rouler en charge.Maintenant j'arrive à circuler avec 20cv en reserve, et si jamais quelqu'un reussi avec 10cv dispo sous la pedale et sans gener la circulation je lui tire mon chapeau.





ce lien parle d'un truc qui explique que rouler en charge donne un meilleur rendement au moteur et donc le fait consommer jusqu'a 10% de moins, independamment de la vitesse.
http://www.oliomobile.org/forum/viewtop ... +rendement

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 11:06 am
par vincenzzo
Il est cool ton tableau...
Je vois que je ne suis pas le seul à avoir un grain de folie par moment :o :o :o :o

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 11:12 am
par Macromalhuile37
A vos calculettes...

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 4:27 pm
par mica
Macromalhuile37 a écrit:A vos calculettes...


Oui parce que moi je n'ai que trop peu de neurones.

Mica

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 4:49 pm
par Stefoil38
Houlaaaa mais ça évolue en plus !!
Heureusement que t'avais pas tout mis hier soir, j'aurais mis des bouts de cerveaux plein mes murs.. :tard:

Ya vraiment des dingues sur ce forum... :lol: :lol:

Merci
STF

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 5:17 pm
par madguss
pas mal! bonne étude! :)
Utile surtout aux possesseurs de HDI! :)
=> il faut un hdi pas puissant du tout genre 70 cv max si on veut rouler en bi-reservoir!

:)

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 6:33 pm
par vincenzzo
madguss a écrit:pas mal! bonne étude! :)
Utile surtout aux possesseurs de HDI! :)
=> il faut un hdi pas puissant du tout genre 70 cv max si on veut rouler en bi-reservoir!

:)

+1

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 7:05 pm
par skoutty
magduss et vincenzo, ne vous inquietez pas d'ici le fin de la semaine je rajoute la notion de rendement (qui suit la charge) avec pour illustration une courbe que je me suis tapé tout les calcul de chaque point de la courbe avec ma petite calculette.

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 7:25 pm
par madguss
ouch! tu peux pas faire ca sous excel? ou ce n'est pas un minimum automatisable?

bon courage en tout cas!

:)

MessagePublié: Mar Avr 22, 2008 7:45 pm
par Stefoil38
Stefoil38 a écrit:
Ya vraiment des dingues sur ce forum... :lol: :lol:

Merci
STF


..c'est bien ce que je disais... :o

MessagePublié: Mer Avr 23, 2008 10:43 am
par joumpy
Excellent calculs qui montrent bien (entre autres) que nos moulins ne sont que très peu utilisés à forte charge. :!: :!: :!:
Nous respectons globalement les vitesses limites donc 50% maxi de charge à vitesse stabilisée pour un XUD9TD.
Pour décrasser, c'est lors des accélérations... mais ça ne dure pas bien longtemps ou en montagne pour ceux qui ont du bol comme moi et Skoutty! :P :P :P
On voit bien les misères d'un TDI170 sur une malheureuse Seat cupra: aucune chance que ça chauffe suffisamment pour y faire bouffer de l'huile un jour! :cry: :cry: :cry:
Je confirme que les constructeurs auto basent actuellement leurs recherches sur des points de fonctionnement vers 1700-1800 trs/min et 25% de charge. :wink: :wink: :wink:

MessagePublié: Mer Avr 23, 2008 10:51 am
par vincenzzo
joumpy a écrit:Excellent calculs qui montrent bien (entre autres) que nos moulins ne sont que très peu utilisés à forte charge. :!: :!: :!:
Nous respectons globalement les vitesses limites donc 50% maxi de charge à vitesse stabilisée pour un XUD9TD.
Pour décrasser, c'est lors des accélérations... mais ça ne dure pas bien longtemps ou en montagne pour ceux qui ont du bol comme moi et Skoutty! :P :P :P

Sur l'XUD de la 309, c'est plus facile, remorque avec la bache haute, et à 100-110km/h, je te garanti que je suis pas loin d'etre à 100% de charge :o :o :o
Sut la BM, c'est pas aussi simple...

MessagePublié: Mer Avr 23, 2008 10:57 am
par joumpy
C'est ce que montrent aussi ces calculs.
Pour augmenter la charge, il faut augmenter:
soit le poids
soit le maître-couple (la surface frontale)
soit les deux à la fois!
Comme en plus, il semble me souvenir que la rugosité de la tôle de ta 309 ait augmenté depuis l'origine... :o :o :o
Tu as tout bon, jette la BM! :lol: :lol: :lol:

MessagePublié: Mer Avr 23, 2008 11:18 am
par vincenzzo
joumpy a écrit:Comme en plus, il semble me souvenir que la rugosité de la tôle de ta 309 ait augmenté depuis l'origine... :o :o :o

Quoi, la peinture titane speciale amelioration du CX ne sert plus à grand chose et alors...
Tu as tout bon, jette la BM! :lol: :lol: :lol:

Non, j'ai quand meme reussi à trouver un truc pour la mettre à genous...
Ca pese dans les 60kg, et l'effet et garanti...
Remorque avec cuve de 1000L avec cerclage en acier (vide)...
110-120km/h sur l'autoroute et puis tu as l'impression d'etre dans le beringo...Y a plus rien

MessagePublié: Mer Avr 23, 2008 12:22 pm
par Stefoil38
Je me permet tout de même de rappeler que le moteur de la BM est un inj indirecte, donc beaucoup moins de soucis de combustion.
Mais si tu persiste à la jeter, je veux bien t'en débarrasser, la remorque aussi si tu insiste :o :o

STF

MessagePublié: Mer Avr 23, 2008 1:06 pm
par vincenzzo
Tout a fait d'accord, mais un bon decrassage de temps en temps, histoire de tout decalaminer, ca fait pas de mal...