Calcul force et puissance sur une voiture
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Calcul force et puissance sur une voiture



  1. #1
    Ardentino

    Calcul force et puissance sur une voiture


    ------

    Bonjour,

    Actuellement, je suis en train de dimensionner un propulseur sur une voiture. Cependant, il me manque des connaissances et donc je viens ici pour savoir si certains d’entre vous pourrais m’aider.

    J’ai 3 questions (plus ou moins longues) :

    1- Je souhaite calculer les forces de résistance à l’avancement. Pour cela j’ai donc la force de résistance aéro et celle due au frottement des pneus. C’est pour cette dernière que je ne sais pas comment la calculer. Dans le document que j’ai récupéré j’ai comme formule :

    F=0,1*M*(1 + V/41)

    Avec M la masse de la voiture et V sa vitesse.
    Cependant, en effectuant des recherches, j’ai plutôt trouvé :

    F=M*g*r

    Avec M la masse de la voiture, g l’intensité de pesanteur et r le coefficient de résistivité des pneus.

    Laquelle vous semble la plus correcte ?

    2- Après avoir calculé la force que le moteur doit vaincre, je souhaite la puissance que le moteur doit développer. La formule que j’ai est :

    P1=SF*V

    Avec P1 la puissance du moteur, SF la somme des forces de résistance et V la vitesse de la voiture.

    Cette formule vous semble correcte ?

    3- Enfin, quand j’installe mon propulseur, je voudrais connaître mon gain en consommation du moteur (sans compter celle du propulseur) pour une même vitesse. Pour cela, je calcule dans un premier temps la nouvelle force de résistance à l’avancement. Ensuite je calcule la nouvelle puissance avec la formule suivante :

    P2=SF2*V

    Avec P2 la nouvelle puissance SF2 la nouvelle force de résistance et V la vitesse d’avancement qui elle n’a pas changé.
    Puis je compare P1 et P2 et si P2 est deux fois moins élevé que P1 alors je conclus par dire que je consommerais deux fois moins.

    Cette démarche convient-t-elle ?

    Je vous remercie par avance pour toute aide que vous pourriez m'apporter.

    Cordialement,
    Ardenti

    -----

  2. #2
    LPFR

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Citation Envoyé par Ardentino Voir le message
    ...quand j’installe mon propulseur, je voudrais connaître mon gain en consommation du moteur (sans compter celle du propulseur)...
    Bonjour.
    Si votre propulseur n'est pas le moteur, qu'est ce qu'il est ?
    Au revoir.

  3. #3
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Bonjour.
    Si votre propulseur n'est pas le moteur, qu'est ce qu'il est ?
    Au revoir.
    Si c'est un moteur mais je connais sa consommation. Le but de mon projet et de calculer la consommation de ma voiture. Pour cela il me faut calculer la consommation du moteur "soulagé" par le propulseur à laquelle j’additionne la consommation du propulseur.

  4. #4
    XK150

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Bonjour ,

    1 - J'utilise F(r) = m g C(rr)
    2 - Oui , mais il manque des rendements ( pour un véhicule classique : boîte , pont , roulements de roue .)
    3 - Je ne comprends plus la démarche : tous les moteurs à puissance égale ne consomment pas la même chose ,
    selon leur conception , ils peuvent consommer plus ou moins et cela pour un point de fonctionnement donné .
    Il suffit de voir les consommations d'il y a 50 ans et celles d'aujourd'hui .

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    XK150

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Re ,
    Les moteurs ont leur propre rendement pour passer de l'énergie contenue dans le carburant et la puissance récupérée en sortie de vilebrequin .
    En gros de 35 % pour les moteurs de M Tout le monde et 51 % annoncé par Mercedes sur sa dernière F1 équipée de système de récupération ,
    le tout à grands renforts de dizaines ou centaines de millions d'euros ...
    Dernière modification par XK150 ; 18/10/2017 à 17h11.

  7. #6
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    1 - J'utilise F(r) = m g C(rr)
    Ok je valide cette formule.

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    2 - Oui , mais il manque des rendements ( pour un véhicule classique : boîte , pont , roulements de roue .)
    Dans le document que j'ai, il parle de multiplier par 4,5 la puissance obtenue pour avoir une puissance théorique comprenant justement tout les rendement, cette valeur semble correct ? je n'ai pas besoin d'une valeur exacte mais plus d'une valeur approché pour faire du pré-dimensionnement.

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    3 - Je ne comprends plus la démarche : tous les moteurs à puissance égale ne consomment pas la même chose ,
    selon leur conception , ils peuvent consommer plus ou moins et cela pour un point de fonctionnement donné .
    Il suffit de voir les consommations d'il y a 50 ans et celles d'aujourd'hui .
    Je réexplique ma démarche : j'ai un moteur sur ma voiture qui consomme une certaine valeur pour rouler à X km/h (pour une application concrète on peu prendre 200 km/h (55 m/s)). Mon objectif est de calculer quelle serait la consommation de ce même moteur si je l'aide en mettant un propulseur sur ma voiture et que je roule toujours à 200 km/h.
    Ma démarche est actuellement de calculer la nouvelle somme des forces que le moteur devra contrer (par exemple 300 N contre les 800 N sans le propulseur) puis d'en calculer la nouvelle puissance et de la comparer à l'ancienne :

    P1 = 55*800 = 44 kw
    P2 = 55*300 = 16,5 kw

    Comme 16.5/44=0.37 est-ce que je peux dire que mon moteur consomme 0,37 fois moins avec le propulseur ?

    Car sinon j'ai une autre méthode de calcul qui est de calculer la vitesse équivalente à cette nouvelle force de résistance par exemple 80 km/h correspond à 300 N de résistance et donc je relève la consommation à 80 km/h et disant que la consommation du moteur sans propulseur à 80 km/h égale la consommation du moteur à 200 km/h avec propulseur ?

  8. #7
    XK150

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Re ,
    C'est n' importe quoi : on ne multiplie pas par 4 à 5 , heureusement .

    Donc , vous êtes censé faire "un propulseur " auxiliaire qui aurait meilleur rendement qu'un moteur du commerce ....
    J'en doute fort et au cas où ce serait vrai , votre fortune est faite . Donc supprimons le moteur principal et utilisons le vôtre !

    Regardez ce que l'on appelle les courbes de consommation spécifique ;

    Vous ne voulez pas comprendre qu'il existe des bons et des mauvais moteurs en matière de rendement et donc de consommation .
    https://fr.motorsport.com/f1/news/mo...imites-952358/

  9. #8
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    C'est n' importe quoi : on ne multiplie pas par 4 à 5 , heureusement .
    Du coup que faudrait-il faire ?

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Donc , vous êtes censé faire "un propulseur " auxiliaire qui aurait meilleur rendement qu'un moteur du commerce ....
    J'en doute fort et au cas où ce serait vrai , votre fortune est faite . Donc supprimons le moteur principal et utilisons le vôtre !
    Je n'ai jamais dit ça. Mon propulseur est juste un compresseur d'air qui propulse de l'air comprimé pour ajouter un complément de poussée. Je pense qu'après avoir calculé la consommation de mon moteur et y avoir ajouté celle de mon compresseur j'aurais une moins bonne consommation et dans le cas contraire oui je ferai fortune (et même je peux la partager avec vous si vous m'aidez) mais j'y crois pas du tout et ce n'est pas le but recherché.

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Vous ne voulez pas comprendre qu'il existe des bons et des mauvais moteurs en matière de rendement et donc de consommation .
    Encore une fois vous me faite dire des mots je n'ai jamais dit, que tout les moteur consomme pareil. Moi je souhaite juste connaitre le gain en consommation sur UN moteur (pas tous, et sans rien généraliser) quand on le soulage avec une autre poussée. D'où mes deux proposition de démarche pour essayer d'y arriver.

    Et donc si vous avez des connaissances dans le domaine je suis totalement preneur pour pouvoir y arriver.

  10. #9
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Regardez ce que l'on appelle les courbes de consommation spécifique ;
    Je viens de regarder ce type de document, pour une voiture donnée grâce à cela je peux en déduire ma consommation en fonction de la vitesse. Une première partie de résolue merci.

    Du coup je me dit que mon deuxième résonnement pourrait-être utilisable : a une vitesse donnée correspond un force de résistance, je peux donc modifier l'axe des abscisses en indiquant des forces et non des vitesse. De ce fait en calculant ensuite la nouvelle force que ce même moteur devra lutter une fois que le propulseur sera activé et en la reportant sur le graphique modifié je peux en déduire ma consommation.

    Cela vous parait correct ?

  11. #10
    XK150

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Re ,
    Abandonnez les forces , je resterai en puissance puisque les courbes de consommation spécifique sont données en g/kW /h en fonction du régime .
    A 200 km/h , vous avez calculé la puissance demandée : vous en déduisez la consommation théorique du moteur .
    Vous supposez baisser à 180 Km/h , vous savez calculer la puissance demandée , vous avez la nouvelle consommation théorique du moteur .
    Vous mettez en route " le propulseur " qui doit fournir x kW ( la différence précédente )pour retrouver 200 km/h et qui va donc consommer ... vous ne pouvez pas savoir combien .

    Si j'ai bien compris ce que vous cherchez ?

  12. #11
    Dynamix

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Salut

    Citation Envoyé par Ardentino Voir le message
    par exemple 300 N contre les 800 N sans le propulseur
    Citation Envoyé par Ardentino Voir le message
    Mon propulseur est juste un compresseur d'air
    500 N avec un simple compresseur d' air

  13. #12
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    En recherchant les courbes j'ai dans un premier temps plutôt trouvé des courbes qui donne la consomation en fonction de la vitesse comme celle-ci :
    Nom : consommation-d-essence-en-fonction-de-vitesse-et-rapport.png
Affichages : 1866
Taille : 10,1 Ko

    Mais cela ne change pas l'idée que vous avancé : Vous dites que la puissance d'un système à une même vitesse sera la même ? Du coup si je connais la puissance pour rouler à 200 km/h que je lui enlève la puissance de mon compresseur j'obtiendrait la puissance de mon moteur ? (qui me permettra ensuite de calculer sa consommation)

    Citation Envoyé par Dynamix Voir le message
    500 N avec un simple compresseur d' air
    C'est des valeurs données en exemple car mon travail est dans un premier temps théorique donc je n'ai pas de valeur exacte...

  14. #13
    XK150

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Re ,
    C'est sûr ... Il faut toujours la même puissance , peu importe qui la fournit , pour faire avancer un véhicule donné à une vitesse donnée .
    C'est oui , à votre affirmation .

  15. #14
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    C'est oui , à votre affirmation .
    Ok merci bien cela m'aide à combler mes lacunes dans ce domaine et me permet d'avancer dans mon projet.

    Il me manque, d'après moi qu'une seule inconnue à mon problème : la puissance de mon moteur à une vitesse donnée. Comme je l'ai dit dans mon premier message, je peux calculer les forces qui s'applique sur ma voiture à cette vitesse. Il me faut ensuite les transformer en puissance. En effectuant :

    P1=SF*V

    J'ai donc une puissance mais celle-ci ne tiens pas en compte des différents rendements du moteur, de la transmission, de la boite de vitesse, etc… comme vous l'avez fait remarquer.

    Auriez vous du coup une idée de comment calculer cette première puissance qui me servira ensuite de valeur comparative ?

  16. #15
    XK150

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Re ,
    On ne peut utiliser que des valeurs approximatives ...
    Par exemple , pour la boîte , utiliser " la prise directe " ne met pas en jeu des engrenages en charge , il y a liaison directe entre arbres entrée et sortie de boîte ,
    ce qui n'est pas le cas sur les autres rapports .
    Donc , c'est plus pour faire une correction qui sera dans le bon sens : dans un calcul où j'utilise toujours la prise directe , j'ai pris .
    rendement boîte 0.99 , pont différentiel 0.975 ( précision un peu illusoire ....) roulements de roues 0.99 .

  17. #16
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    En reprenant toute les info pour une voiture standard avec un SCx de 0.65 (valeur moyenne) et une masse de 1200 kg (valeur trouvé sur internet mais peut être fausse), je trouve une force de résistance à l'avancement pour une vitesse de 36 m/s de :

    F∑ = FRR + FRA = M x g x C(rr)+ ½ x ρ x (S x CX) x V² = 117,72 + 505,44 = 623,16 N

    En convertissant en puissance j'ai :

    P∑ = (623,16 x 36)/(0.99 x 0.99 x 0.975) = 23,48 kW

    Or dans le document suivant que je viens de trouver :
    http://www.adilca.com/PUISSANCE_MOTEUR.pdf

    Ils parlent d'une puissance moyenne pour 130 km/h de 50 ch soit 36,77 kW.

    Il y a donc une erreur de 30% entre ces deux valeurs. Une idée ?

  18. #17
    Dynamix

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Citation Envoyé par Ardentino Voir le message
    Ils parlent d'une puissance moyenne pour 130 km/h de 50 ch soit 36,77 kW.
    Avec des bases de calcul différentes .
    Cx 0,35
    S 2,5 m²
    Résistance au roulement 250 N

  19. #18
    f6bes

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Bjr Ardentino,
    Juste une question en passant: quelle est l'énergie qui fait fontionner le compresseur ?
    Ce que tu dépenses pas d'un coté tu le dépenses de l'autre énergétiquement parlant !
    A bord d'une voiture l'énergie "primaire" c'est le carburant embarqué.
    Pour peu que tu fasses plusieurs conversions d'énergie....le résultat risque d'etre....PLUS de consommation.


    Bonne journée

  20. #19
    le_STI

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Salut.

    Je n'ai pas lu tous les messages du fil de discussion (pas le temps ) mais il faut garder à l'esprit que, à 200km/h, le régime de ton moteur thermique sera imposé par la vitesse.

    Il s'agit donc de trouver la consommation de carburant au régime donné (qui ne changera pas) et avec un couple au vilebrequin calculé (qui diminuera lorsque le propulseur sera en fonction).

    Voir : https://blogautomobile.fr/bases-mote...mmation-173111
    Ces informations vous sont fournies sous réserve de vérification :)

  21. #20
    XK150

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Re ,
    Oui , je suis d'accord avec vos calculs .
    Sur mon exemple , avec un S Cx plus mauvais ( 1.4*0.7 ) , j'ai 25.3 kW à 33.3 m/s et 39.3 kW à 38.9 m/s

  22. #21
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Salut,

    Désolé de ne pas avoir répondu plus tôt.

    Merci Dynamix j'ai compris la différence, on avait pas les même conditions initiales

    Citation Envoyé par f6bes Voir le message
    Juste une question en passant: quelle est l'énergie qui fait fonctionner le compresseur ?
    L'énergie est un moteur thermique optimiser pour un type de fonctionnement : celui du compresseur. Je suis conscient qu'en effectuant un bilan énergétique à la fin de mes calcul ma voiture consommera plus. Le but de l'exercice est justement de juger ce plus.

    Citation Envoyé par le_STI Voir le message
    Il s'agit donc de trouver la consommation de carburant au régime donné (qui ne changera pas) et avec un couple au vilebrequin calculé (qui diminuera lorsque le propulseur sera en fonction).
    Si je comprends ce que tu me dit c'est que pour calculer ma consommation au lieux de chercher à parler en puissance, il vaudrait mieux que je cherche une table me donnant la consommation du moteur en fonction de son régime (constant à 130 km/h) et du couple (que je calcul avec ma force de résistance à l'avancement) ?

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Sur mon exemple , avec un S Cx plus mauvais ( 1.4*0.7 ) , j'ai 25.3 kW à 33.3 m/s et 39.3 kW à 38.9 m/s
    Ok merci pour la confirmation du calcul.

  23. #22
    le_STI

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Il faut la consommation en fonction du régime moteur et de sa charge.

    Evidemment le couple multiplié par le régime donne une puissance, mais la consommation n'est pas constante pour une puissance donnée. J'imagine que c'est expliqué dans le lien que j'ai posté plus haut (j'avouerai que je ne l'ai pas lu dans le détail).
    Ces informations vous sont fournies sous réserve de vérification :)

  24. #23
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    En prenant un graphique comme celui-ci :

    Nom : Consommation_spécifique_d'un_moteur.jpg
Affichages : 1628
Taille : 191,0 Ko

    Entre le régime moteur, le couple et la puissance, si j'en ai au moins 2, je peux trouver ma consommation non ?

  25. #24
    le_STI

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Oui et tu remarqueras que, pour une puissance donnée, la consommation évolue avec le régime moteur (voir les courbes bleues).
    Ces informations vous sont fournies sous réserve de vérification :)

  26. #25
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Oui j'ai vue d'où le fait de choisir le bon rapport de vitesse.

  27. #26
    XK150

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Re ,
    J'ai un peu de mal à comprendre la courbe bleue qui représente " quoi " en fonction du régime et qui augmente en fonction de la baisse de ce même régime (?) .

    Si c'est la puissance , si 110 kW semble la puissance maxi possible à 6500 tr/min , je n'ai jamais vu de moteur où ,
    à partir de ce point , la puissance continuerait d'augmenter avec une baisse de régime (?) .

    Si c'est la consommation , elle est en quelle unité ?

  28. #27
    Ardentino

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Re ,
    J'ai un peu de mal à comprendre la courbe bleue qui représente " quoi " en fonction du régime et qui augmente en fonction de la baisse de ce même régime (?) .
    De ce que j'ai compris les courbes bleu sont des iso-puissance.
    Les consommations sont les courbes rouges

  29. #28
    le_STI

    Re : Calcul force et puissance sur une voiture

    Oui, ce sont les iso-puissance et les courbes rouges délimitent des zones d'iso-consommation.

    Elles représentent donc tout simplement, l'évolution du couple moteur en fonction du regime pour développer une puissance donnée.
    Dernière modification par le_STI ; 24/10/2017 à 12h24.
    Ces informations vous sont fournies sous réserve de vérification :)

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