Boite de vitesse et consommation de carburant

[ecolami]

Bonsoir,
Beaucoup de voitures ont une boite de de vitesse a 5 rapports et on peut rouler à la même vitesse avec l'un ou l'autre des rapports.
Etant donné que pour une vitesse donnée il faut une fournir un travail identique par rapport au sol (>>avec les roues...) comment se fait-il que l'un des rapports économise du carburant? La question se pose parce qu'en tournant moins vite pour fournir le même travail la mécanique est davantage sollicitée en pression que pour une vitesse de rotation plus grande. En résume il semble qu'un moteur tournant vite avec des contraintes de pression faible consomme moins qu'un moteur tournant lentement avec des contraintes plus fortes
Sur quelle propriété physique repose cette économie de carburant?
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[invitef29758b5]

Salut

Le rendement du moteur varie suivant la vitesse de rotation et l' ouverture du carburateur .

[Vincent PETIT]

Bonsoir,
Je ne comprends pas bien ce que tu veux dire par pression ?

La réduction de carburant est surtout liée au moteur.

Les moteurs actuels sont optimisés à bas régime (exemple 2500 trs/min) c'est a dire que c'est à ce régime que le couple du moteur est le meilleur et la consommation la plus faible.

La boîte de vitesse sert à ajuster ta vitesse idéalement autour de ce régime. Les voitures équipées d'un indicateur d'éco-conduite te feront passer tes rapports toujours au même régime, celui optimisé.

Lorsque le régime moteur est optimisé très bas, il est judicieux de mettre une 6 ème vitesse.


Pour répondre à ta question si tu roules à 90km/h en 5ème et que tu passes la 6ème toujours à la même vitesse alors c'est le régime moteur qui baisse et tu consommes moins.

[ecolami]

Bonjour,
Si je comprend bien la boite de vitesse n'a pas d'autre rôle que de permettre d'approcher le régime de rendement maximum du moteur. Seulement cela ne répond pas tout a fait a la question que j'avais mal formulée. Qu'est-ce qui fait que pour un TRAVAIL donné le rendement varie en fonction du nombre de tours/moteurs. J'ai compris que le rendement d'un moteur présentait un maximum.

[A voir en vidéo sur Futura]

[XK150]

Bonjour ,

Il y a 2 raisons principales au fait qu'un moteur à combustion interne consomme moins à un régime inférieur pour le même travail à fournir :

1 - Les frictions dynamiques sont proportionnelles à la vitesse de rotation du moteur : ceci s'applique à toutes les pièces en mouvement du moteur et de la boîte .
Plus grande est la vitesse de rotation , plus importantes sont les pertes par friction qui se transforment en chaleur .

2 - Efficacité volumétrique : plus grande est la vitesse de rotation , plus faible est l'efficacité volumétrique .
Ceci tient au cycle à 4 temps et plus particulièrement " au croisement des soupapes " : c'est le moment où , en fin d' échappement - début d'admission ,
les 2 soupapes sont ouvertes ; Bien que minimisé par les " arbres à cames variables " qui modifient le diagramme de distribution en premier lieu en fonction du régime , ce phénomène existe toujours : en gros , il devient de plus en plus difficile pour les gaz brûlés d'être extrait à haut régime et de même il devient de plus en plus difficile au gaz frais de remplir le cylindre .
C'est l'explication basique , ensuite se superposent des phénomènes de résonnance .

Tout cela est bien développé à " efficacité volumétrique " ( moteur de recherches ) et notamment dans ce cours qui donne une courbe typique page 34 ,
même si les explications sont un peu incomplètes :
http://www.ingveh.ulg.ac.be/uploads/...PartB_2015.pdf

[ecolami]

Bonjour,
Merci! je ne connaissais pas l'existence de l'efficacité volumétrique.

[trebor]

Bonjour à tous,

XK150, pour consommer le moins possible il faut que le moteur tourne lentement et que la voiture roule le plus vite sous ce faible régime moteur.
Exemple : 50 km/h en 5ème et 1500 à 2000 t/min avec un moteur ayant du couple à bas régime comme les moteurs Diesel qu'on ne veut plus voir sur les routes.
Des records de faible consommation de carburant.
https://www.google.be/search?client=....0.52rzIqnKLQw

[invitef0fb657e]

Bonjour

la réponse saute aux yeux quand on regarde la courbe de consommation spécifique d'un moteur.
La consommation est exprimée en g/KW.h ce qui représente la masse de carburant nécessaire pour fournir 1 KW en 1 h

Or cette courbe remonte dans les hauts régime.
exemple:


Si l'on reste en 5 eme rapport (exemple) le moteur va tourner plus vite et on voit bien que la consommation réaugmente dans les hauts régimes alors que le couple moteur disponible diminue.
Pour cette raison les constructeurs prévoient un rapport supérieur pour que le moteur tourne à un régime inférieur se situant plus au bas de la courbe.
Le régime est un peu plus faible, le couple augmente à peine ( la puissance moteur est donc plus faible ) mais on gagne en consommation ce qui est le but.

[invitef0fb657e]

Je rajoute que la consommation spécifique n'est pas meilleure quand le régime du moteur est faible.
autrement dit , dans les bas régimes, il consomme davantage pour fournir la même puissance.

et ceci pour les raisons multiples évoquées par XK150

[trebor]

Re,

La transmission provoque une augmentation de la consommation de quelques % ? mais impossible de faire sans.

Les voitures électriques n'ont pas cet inconvénient, les moteurs étant directement couplés avec les roues.

Ce qui influence le plus l’augmentation de la consommation, c'est le pied lourd, la vitesse (conduite sportive), les ascensions, le vent de face, la charge du véhicule, un défaut d'entretien du véhicule (filtre à air encrassé,.....), les pneus sous gonflés.

En agissant quand on peut sur tous ces points, il y a moyen de gagner réellement entre 1 à 2 litres par 100 km soit pour 20000 km/an, 300 €/litre pour l'essence à 1,5 €/L.
Personnellement j'ai baissé de 2 litres.

[RomVi]

Bonjour

La transmission provoque une augmentation de la consommation de quelques % ?

20 à 25% environ.

Ce qui influence le plus l’augmentation de la consommation, c'est le pied lourd, la vitesse (conduite sportive), les ascensions, le vent de face, la charge du véhicule, un défaut d'entretien du véhicule (filtre à air encrassé,.....), les pneus sous gonflés.

Ce qui fait surtout monter la conso c'est le fait de freiner, l’énergie est dissipée en chaleur. En anticipant pour freiner le moins possible la consommation baisse significativement, par contre les conducteurs qui vous suivent n’apprécient pas beaucoup de déceler 300m avant un giratoire...

pour consommer le moins possible il faut que le moteur tourne lentement et que la voiture roule le plus vite sous ce faible régime moteur.

C'est ce qui parait intuitif pour les personnes qui ont quelques notions de physique, mais parfois il faut se méfier de l'intuition. Pour consommer le moins possible il faut plutôt accélérer franchement (sans écraser la pédale), puis laisser la voiture ralentir, c'est ce qu'on appelle faire du "push and glide". Ça demande un peu de technique mais on peut atteindre des consommations records avec cette méthode, et il faut composer avec les coups d'avertisseurs ou les injures des autres automobilistes...

[trebor]

Ce qui fait surtout monter la conso c'est le fait de freiner, l’énergie est dissipée en chaleur.
En anticipant pour freiner le moins possible la consommation baisse significativement,

Bonsoir à tous,

C'est beaucoup 20 à 25% de perte entre le moteur et le sol, les pneus y sont pour une bonne part ♪♫

La pénétration dans l'air également, mais y a-t-il un tableau qui indique les pertes en % par rapport à la vitesse de la voiture, ici il est dit pour une petite voiture marque inconnue, la vitesse a une énorme influence : 5L/100 à 120, 4,6l/100 à 100 4,2 à 90-95 et 3,9 à 85 (vitesse intenable et dangereuse)
Le lien :
http://forums.futura-sciences.com/ph...-vehicule.html
Oui, et utiliser l'inertie de la voiture dans les descentes (en ligne droite et pas en montagne) en plaçant la boîte de vitesse au point mort et idem sur le plat avant les ralentissements obligatoires.
Le moteur au ralenti consomme très peu.

Freiner sur le moteur ne consomme rien, mais freine la voiture, ce qui gaspille l'énergie, l'anticipation bien contrôler évite un maximum de freinage au pied et sur le moteur.

Bonne soirée

[RomVi]

C'est beaucoup 20 à 25% de perte entre le moteur et le sol, les pneus y sont pour une bonne part

Ce chiffre correspond uniquement aux pertes provoquées par la transmission.

La pénétration dans l'air également, mais y a-t-il un tableau qui indique les pertes en % par rapport à la vitesse de la voiture

Il suffit de regarder le Cx et le maitre couple.

[trebor]

Re,
Ici en bas de ce lien, un pneu provoque une consommation de 0,27 L/100 km (+1L/100km)
https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A...e_au_roulement
Il y a également un tableau vers le milieu qui donne les % des différentes pertes en circulation urbaine et sur l'autoroute avec 7% pour le roulage et 11% pour l'aérodynamisme.

[XK150]

Re ,

Ces valeurs de 20 à 25 % de pertes pour la transmission sont incompréhensibles et sont reprises en boucle sur le Net ( mais j'en connais la raison partielle ...) .

Les cardans , les transmissions , les roulements de roue ne chauffent pas : pas de perte .

Reste la boîte de vitesses qui fait intervenir un couple d'engrenages dans l' huile et le différentiel , dont on connaît bien les rendements ,,, plutôt bons ( 0.98 , 0.99 ).
Je n'insisterai même pas sur le fait qu'en prise directe ( 4 ème ou 5 ème ) aucun n'engrenage ne transmet de puissance : l'arbre d'entrée est relié direct à l'arbre de sortie .

Je suppose donc une auto utilisant 100 kW en sortie moteur , la boîte dissiperait 25 kW ???? Strictement irréaliste !
Vu le volume et la masse relativement faible des boîtes , mettons comme un bon radiateur de chauffage ,
alors si la boîte dissipait 25 kW , les malheureux 3 à 5 L d'huile , à quel température seraient ils , alors qu'en réalité je peux poser ma main sur les BV ,
et qu'en plus , les BV sont chauffées par le bloc moteur auquel , elles sont forcément accouplées ....

J'attends que l'on m'explique où sont passés les 25 % .

[invitef0fb657e]

je ne sais pas d'où viennent ce chiffre de 25% peu importe.

Quoiqu'il en soit, les calculs dans les logiciels de gestion moteur (depuis déjà pas mal d'années sur moteur avec papillon motorisé ou diesel) n'utilisent pas des valeurs de puissance (kW) mais de couple (N.m)
éventuellement exprimés en pourcentage ducouple maxi disponible par le moteur (qui n'est pas constant)

Oui les transmissions occasionnent des pertes et tout ce qui se trouvent entre l'arbre du moteur et les roues est modélisé: embrayage, boîte de vitesse, différentiel en fonction des différents facteurs qui influent sur eux.
Oui tout est calculé, mesuré quand c'est possible,ou alors modélisé en partant des caractéristiques du composant, bref tout ce qui consomme de l'énergie: l'alternateur, la pompe à eau électrique, le compresseur de climatisation bien sûr, la direction assistée, le chauffage de vitre arrière,les pneus,.. absolûment tout.
Ces pertes ne sont donc pas fixes et varient en permanence.

Le but de tout ceci est que la demande de couple du conducteur soit vraiment transmise aux roues sans qu'interviennent entre les deux d'autres facteurs perturbateurs (climat, etc)

En gros, on prend la demande de couple définie par le conducteur par la position de la pédale, on y rajoute les couples (de valuers positives ou négatives) et on en déduit le couple que le moteur doit fournir pour atteindre cet objectif.
Et c'est là qu'on constate qu'il y a forcément une différence entre la position de pédale du conducteur et la position du papillon des gaz (pour un moteur essence)


Si ce n'est pas clair, ne pas hésiter à me poser des questions.

[trebor]

Bonjour à tous,

D'après le lien que j'ai mis précédemment, les pneus, c'est 1 L/100 km donc 16,7 % d'énergie consommé pour une voiture moyenne qui consomme 6L/100 km.

Les trois plus gros énergivores sont :
Les pneus et la résistance à la pénétration dans l'air qui est au carré de la vitesse ainsi que pour le moteur qui chauffe.

[invitef0fb657e]

Bonjour à tous,
D'après le lien que j'ai mis précédemment, les pneus, c'est 1 L/100 km donc 16,7 % d'énergie consommé pour une voiture moyenne qui consomme 6L/100 km.

Les trois plus gros énergivores sont :
Les pneus et la résistance à la pénétration dans l'air qui est au carré de la vitesse ainsi que pour le moteur qui chauffe.

Bonjour,
je ne sais pas trop ce que valent les valeurs indiquées dans Wikipedia qui ont l'air de valeur assez théoriques ( je me méfie de tout , Wiki y compris)
article écrit à partir de deux guides de mécanique. mais pourquoi pas.

Ceci dit on s'éloigne du sujet car les pneus, la vitesse, du véhicule etc n'ont rien à voir directement avec la consommation spécifique du moteur.
Les courbes de consommation spécifiques en fonction du régime et du couple sont propre au moteur. Elles sont déterminées sur un banc d'essai.

La question du départ de ecolami concernait le rôle du 5eme (ou 6eme rapport) à laquelle je crois qu'on a répondu.