Rallye Auto - Consommation de carburant en fonction de la vitesse et du régime moteur

[Cousindelavallee]

Bonjour, je ne sais si ce message est posté dans la bonne rubrique. J'hésitais avec la rubrique environnement, où il aurait eu parfaitement sa place.

J'aimerais simplement savoir comment estimer la consommation moyenne de carburant en litres au 100km en connaissant la vitesse moyenne, le régime moyen et la puissance d'une voiture sur un circuit de rallye.

En effet, j'aimerais affiner le calcul d'un bilan carbone de Rallye... et cette donnée est essentielle.

Par exemple avec les données suivantes :
- Régime moteur presque tout le temps à fond (reprises, virages etc...) nombre de tours à plus 4000/min.
- Vitesse moyenne 90km/h
- Puissance du moteur : 270 CV

Avec une marge d'erreur maxi de 5litres au 100.

Merci de m'éclairer !
-----

[trebor]

Bonjour,

Je pense que la cylindrée devrait être connue, mais voyons d'autres avis ?

Bonne suite

[XK150]

bonjour ,
Vous ne pouvez faire aucun calcul valable - c'est juste mon avis ... A choses égales , des autos consomment plus que d'autres , encore pire en utilisation intensive .
Faites des recherches à "bilan carbone rallye " ou " consommation en spéciale rallye " : on va de 25 L à 100 L au 100 km ...

[Cousindelavallee]

Je suis parti sur l'une des voitures concurrentes. Un BMW 318. Elles sont normalement boostées pour les rallyes , mais les données constructeur donnent ceci :
Cylindrée 1896 cc
Compression 10.0
Puissance 140 chevaux à 6000 tr/min
Couple 18.3 mkg à 4300 tr/min

En fait c'est juste pour ne pas dire une énooorme bêtise. Disons est-ce aberrant si je dis 40l au 100km ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[trebor]

Re,
Effectivement, d'autres paramètres sont à prendre en compte comme le rapport de vitesse utilisé (1ère, 2ème,...) ainsi que la vitesse de la voiture et le relief du sol et autres courbes et freinages suivi d'accélérations.
Un lien pour une voiture utilisée normalement.
https://www.astuces-pratiques.fr/aut...sse-et-rapport
De plus, en compétition, l'échappement doit certainement rejeter pas mal d’imbrûlé suite aux brusques accélérations au planché.
Le rapport air/essence idéal étant de 1kg de carburant pour 14,7 kg d’air aussi appelé mélange "stœchiométrique" génère une combustion homogène et complète non polluante.
Soit pour 1,33 Litres d'essence 12250 Litres d'air.
https://www.ngk.de/fr/details-produi...melange-ideal/
En compétition, je ne pense pas que cela soit ainsi
Bonne suite pour d'autres avis

Pour les 40 L/100 kms, cela doit probablement varier en fonction du terre et d'autres paramètres.

[plumele]

Bonjour,
la question est très large car il y a différents type de rallye
et différents groupe de véhicules ( groupe A, B , N...) dont certains sont proches de la série et d'autres préparés.

Il est évident que selon les catégories, les consommations seront différentes, consommations qui peuvent aller de 12L à plus de 20L/100km.

Su des sites de fan de rallye on devrait trouver des valeurs un peu plus précises.

[XK150]

Donc , 318 Ti avec kit turbo ?
40 L , c'est juste la valeur moyenne que j'avais envie de vous proposer dans mon premier message .

[Cousindelavallee]

Voici quelques autres véhicules cités parmi les engagés :
BMW 318
VW Golf GTI
Peugeot 207 S2000 A 7S
Ford Escort A 7K
Porsche 997 GT3 GT 10

Et voici le bilan carbone que je voudrais vérifier :
http://www.valleeducousin.fr/spip.php?article386

Merci par avance !

[Cousindelavallee]

XK150 :
Donc , 318 Ti avec kit turbo ?
40 L , c'est juste la valeur moyenne que j'avais envie de vous proposer dans mon premier message .

Nos messages se sont croisés... j'ai cité d'autres véhicules entre temps. Mais oui, c'est bien ça je crois pour la BMW.

Merci par avance !

[XK150]

Re ,

Les calculs sont faciles à faire , probablement exacts , je ne les vérifie pas . Donc , tout dépend du choix : 40 L pour 100 km .
Si vraiment vous voulez une vérification rapide , on fera ...

[trebor]

Re,
J'ai calculé en fonction de rapport idéal (économique) 1,33 L d'essence pour 12250 L d'air.
En maintenant le régime max du moteur doit 6000 t/min.
2 litres de cylindrée * 3000 (2 tours moteur pour un cycle) = 6000 L d'air aspiré par minute.
6000 L*60 = 360000 L d'air par heure.
360000 L / 12250 L = 29,4
1,33 * 29,4 = 39,09 Litres par heure.

[plumele]

pour vous donner d'autres grandeurs:

je prends un exempe: un moteur de 2l de cylindrée qui tourne à 5000 tr/mn avale jusqu'à 300 m3 d'air par heure.
D'ailleurs les débit-mètres d'air utilisés pour mesurer le débit d'air d'admission sont capables de faire des mesures de débit-d'air jusqu'à 500m3/h voir 600 m3/h d'air selon les moteurs.

[plumele]

Re,
J'ai calculé en fonction de rapport idéal (économique) 1,33 L d'essence pour 12250 L d'air.
En maintenant le régime max du moteur doit 6000 t/min.
2 litres de cylindrée * 3000 (2 tours moteur pour un cycle) = 6000 L d'air aspiré par minute.
6000 L*60 = 360000 L d'air par heure.
360000 L / 12250 L = 29,4
1,33 * 29,4 = 39,09 Litres par heure.

non trebor, ton calcul est faux

un moteur de 1,33 L aspire cette quantité sur deux tours moteur, soit la moitié sur un tour. (on ne parle pas du taux de remplissage pour simplifier)
soit 239 m3 d'air aspirés par heure, ce qui est plus conforme à ce que je connais.

[Cousindelavallee]

Merci Trebor et Plume.

Donc si j'ai bien compris, je reprends le cacul de Trebor et je divise le nbre de litres d'air par 2 ?

Soit environ 20 litres au 100km ?

Cela me paraît faible compte-tenu du surrégime permanent et de la vitesse des voitures de rallye. J'avais pris 40l au 100km en me disant que c'était une moyenne "honnête"... alors que je suis au double de la réalité ?

Ai-je bien compris ?

[Cousindelavallee]

Re,
J'ai calculé en fonction de rapport idéal (économique) 1,33 L d'essence pour 12250 L d'air.
En maintenant le régime max du moteur doit 6000 t/min.
2 litres de cylindrée * 3000 (2 tours moteur pour un cycle) = 6000 L d'air aspiré par minute.
6000 L*60 = 360000 L d'air par heure.
360000 L / 12250 L = 29,4
1,33 * 29,4 = 39,09 Litres par heure.

EN fait, si je reprends ces calculs avec l'info de Plumele, cela donne
239m3 = 239000 litres d'aire
239000/12250 = 19,51
1,33 * 19,51 = 25,6 litres au 100 km

Ce qui est presque la moitié de ce que je pensais être une moyenne honnête.

Bref, la quantité d'air aspirée est donc la donné essentielle qui manquait pour faire ce calcul ? Faudrait-il autre chose pour pouvoir le rendre encore plus précis ? Merci par avance.

[obi76]

Oui, parce que les turbos compressent l'air, donc les 20m³ c'est le volume à la pression d'admission, pas à la pression atmosphérique.

[trebor]

Oui, parce que les turbos compressent l'air, donc les 20m³ c'est le volume à la pression d'admission, pas à la pression atmosphérique.

Quand l'air est comprimé, il y en a plus et il faut donc plus d'essence pour rester dans le rapport 14,5/1 ?

Je ne pensais pas m'être trompé, car il faut 2 tours du moteur de 2 L pour que chaque cylindre (4) aspire 1/2 L d'air donc non comprimé par un turbo.

A 6000 t/min le moteur n'aspire que 3000 *(1/2 L d'air * 4 cylindres ) soit 6000 L d'air/min à 6000 t/min.

En 1 h: 6000 * 60 = 360000 L / 12250 L d'air pour 1,33 L d'essence soit 29,4 * 1,33 = 39 Litres/ h

[obi76]

Quand l'air est comprimé, il y en a plus et il faut donc plus d'essence pour rester dans le rapport 14,5/1 ?

Tout à fait. La richesse, c'est le rapport massique, donc si l'air est comprimé, il faut plus d'essence.

Ce que je veux dire c'est qu'en compressant fortement l'air (comme le font les voitures de Rallye je présume), on augmente d'autant la consommation.

[minushabens]

La seule fois de ma vie où je suis allé voir un rallye, c'était le criterium des Cévennes. Il y avait des milliers de spectateurs, donc entre la moitié et le quart de voitures qui avaient fait le déplacement depuis parfois assez loin je pense. De plus la nuit beaucoup avaient allumé des feux. Tout ça pour dire que l'émission de CO2 doit venir plus des spectateurs que des voitures engagées sur le rallye.

[plumele]

EN fait, si je reprends ces calculs avec l'info de Plumele, cela donne
239m3 = 239000 litres d'aire
239000/12250 = 19,51
1,33 * 19,51 = 25,6 litres au 100 km

Ce qui est presque la moitié de ce que je pensais être une moyenne honnête.

Bref, la quantité d'air aspirée est donc la donné essentielle qui manquait pour faire ce calcul ? Faudrait-il autre chose pour pouvoir le rendre encore plus précis ? Merci par avance.

Attention trebor a écrit le résutat en Litre par heure et il a raison.
Or ici tu écris 25,6 L pour 100km. il s'agit de 25,6L / heure.

Mais si le véhicule roule réllement en pleine charge pendant une heure il consommera bien cette quantité d'essence (*)
Ceci dit en condition rélle et même en compétition, il y a des phases de décélération où la consommation est moindre voir nulle et l'on ne roule jamais plein pôt tout le temps.

Quand à la consommations aux 100km, il faut partir sur les valeurs que j'ai indiquées, qui sont des valeurs pas trop loin de la réalité,
sachant qu'on peut trouver des véhicules qui consomment 40L/100km voir 50L/100 mais ces véhicules ont des puissances supérieures à 400CV.


(*) La preuve est que les pompes á essence montées sur des véhicules de petites cylindrée ( 1 L, 1,5L) peuvent et doivent fournir un débit de 60L/h et 120L/h sur les moteurs de plus grosses cylindrées (2L ..) voir davantage pour sur les moteurs préparés.
Attention je n'ai pas dit que les moteurs consomment cette quantité d'essence) mais la pompe doit pouvoir fournir ce débit.

[plumele]

Tout à fait. La richesse, c'est le rapport massique, donc si l'air est comprimé, il faut plus d'essence.

Ce que je veux dire c'est qu'en compressant fortement l'air (comme le font les voitures de Rallye je présume), on augmente d'autant la consommation.

À vrai dire non, parce que le mélange stoechiemétrique est un rapport de masse et non de volume.

En réalité j'ai parlé de débit d'air en m3/heure aspiré, mais les débitmètre utilisés sont aujourd'hui des débitmètres massiques et leur caractéristique est exprimée en kg/h.

[obi76]

À vrai dire non, parce que le mélange stoechiemétrique est un rapport de masse et non de volume.

C'est ce que j'ai dit.

En réalité j'ai parlé de débit d'air en m3/heure aspiré, mais les débitmètre utilisés sont aujourd'hui des débitmètres massiques et leur caractéristique est exprimée en kg/h.

Dans ce cas, lorsque vous parlez de VOLUME aspiré, il faut bien prendre en compte la variation de masse volumique, c'est ce que j'ai voulu dire lorsque je précisait que la pression en admission était différente de celle atmosphérique. Entre le volume d'air injecté dans les chambres et le volume "effectif" que cela représente à l'air libre, il y a un ratio non négligeable, dû à la présence de turbos.

Ignorer ce fait et calculer comme ça a été fait ici, c'est une approximation à priori encore valable pour des moteurs atmosphériques, mais certainement pas pour des moteurs suralimentés.

[plumele]

C'est ce que j'ai dit.

c'est exact.
je m'en suis rendu compte quelques minutes après mais c'était déjà trop tard pour corriger. L'erreur sur ce site n'est pas permise, ce que je trouve dommage.
D'ailleurs je ne sais même pas encore si il est possible d'effacer un message.

Dans ce cas, lorsque vous parlez de VOLUME aspiré, il faut bien prendre en compte la variation de masse volumique, c'est ce que j'ai voulu dire lorsque je précisait que la pression en admission était différente de celle atmosphérique. Entre le volume d'air injecté dans les chambres et le volume "effectif" que cela représente à l'air libre, il y a un ratio non négligeable, dû à la présence de turbos.

Ignorer ce fait et calculer comme ça a été fait ici, c'est une approximation à priori encore valable pour des moteurs atmosphériques, mais certainement pas pour des moteurs suralimentés.

Entièrement d'accord..
J'ai failli évoquer la suralimentation, le taux de remplissage et tout le reste mais je me suis dit que c'était peut-être un peu trop ici et peut-être pas nécessaire.
Je pense que le principal était d'avoir une base de départ. Après il est toujours possible d' approfondir
A trop vulgariser on fait inévitablement des impasses.

[obi76]

D'un autre côté c'est le seul moyen d'expliquer des consommations aussi élevées sur des moteurs de cette cylindrée (a part rouler en première )

[Cousindelavallee]

Trebor >>
Quand l'air est comprimé, il y en a plus et il faut donc plus d'essence pour rester dans le rapport 14,5/1 ?

Tout à fait. La richesse, c'est le rapport massique, donc si l'air est comprimé, il faut plus d'essence.

Ce que je veux dire c'est qu'en compressant fortement l'air (comme le font les voitures de Rallye je présume), on augmente d'autant la consommation.

Plumele >> Attention trebor a écrit le résutat en Litre par heure et il a raison.

Bonsoir et merci pour toutes vos réponses, que je viens de trouver. Donc en résumé : d'après Obi76, Trebor est proche de la vérité quand il calcule 40l / heure, à cause de la compression de l'air à cause du rapport massique qui fait la richesse.

Par contre c'est bien en litres par heure comme le souligne Plumele. Sur une course spéciale de 5,3km comme chez nous les meilleurs pilotes mettent 3' et les moins bons 5'. Si on reste sur les 5', cela fait donc 40/60*5 = 3,33 litres consommées en 5 minutes. Rapporté au nombre de km, cela fait 0,62 litres /km...

Cela me paraît peu... mais si c'est vrai, tant mieux. Ce calcul est-il acceptable... ou fortement capillotracté ?

Minushabens >> Parfaitement d'accord : les déplacements des spectateurs doivent être pris en compte. Mais c'est quand même plus facile que pour les moteurs de rallye, qui souvent modifiés, boostés et qui tournent à plein régime.

[plumele]

D'un autre côté c'est le seul moyen d'expliquer des consommations aussi élevées sur des moteurs de cette cylindrée (a part rouler en première )

faire des impasses ? ou ai-je mal compris -----non pas du tout. Il y a d'autres moyen de calcul...

prenons l'exemple du début : BMW 318i cylindrée 1,896 L 140 CV soit 103 KW
En une heure on aura une quantité d'énergie de 103 KWh

Il faudrait connaître la consommation spécifique de ce moteur. Les consommation spécifiques en moteurs essence sont de l'ordre de 250 à 300 g/kWh

Je prend la valeur la plus faible par bonté

250 (g/kWh) x 103 (kWh) = 25,7 kg d'essence en une heure !!! sachant qu'à mon avais on devrait être plus près des 300g/kW

Sur les versions M3 de cette voiture (BMW E46 M3) on utilise des pompes d'alimentation en essence de 400l/h sous 5 bar !!! Tout ne va pas dans le moteur mais quand même.

En pleine charge, le mélange air/essence est de plus enrichi pour diminuer les températures de combustion pour protéger le catalyseur des trop hautes températures (950deg)
Ces consommations à l'heure sont normales mais correspondent à un maximum dans des conditions qui n'existent que rarement sur la route, mais plus fréquemment en compétition.


je n'ai pas mis de lien pour prouver ce que je dis par manque de temps.

[trebor]

Tout à fait. La richesse, c'est le rapport massique, donc si l'air est comprimé, il faut plus d'essence.

Ce que je veux dire c'est qu'en compressant fortement l'air (comme le font les voitures de Rallye je présume), on augmente d'autant la consommation.

Bonsoir à tous,

Suivant ce lien, la masse d'air admisse dans le cylindre double lorsque le turbo compresse l'air à 1 bar, donc la consommation d'essence également.
Pour parer à ça comme la puissance est plus importante, les constructeurs réduisent la cylindrée des moteurs.
http://hlbmatos.free.fr/Compresseurs....htm#Vconstant

[Cousindelavallee]

faire des impasses ? ou ai-je mal compris -----non pas du tout. Il y a d'autres moyen de calcul...

prenons l'exemple du début : BMW 318i cylindrée 1,896 L 140 CV soit 103 KW
En une heure on aura une quantité d'énergie de 103 KWh

Il faudrait connaître la consommation spécifique de ce moteur. Les consommation spécifiques en moteurs essence sont de l'ordre de 250 à 300 g/kWh

Je prends la valeur la plus faible par bonté

250 (g/kWh) x 103 (kWh) = 25,7 kg d'essence en une heure !!! sachant qu'à mon avais on devrait être plus près des 300g/kW

Intéressante cette autre méthode de calcul. 25,7 kg d'essence, sachant que la masse vol de l'essence est de 0,74kg/l, cela fait environ 35 l / heure. Ce qui est proche des 40L / heure calculés par Trebor.

Sur 5 minutes de parcours, cela fait 2,9 litres d'essence consommées. Ce parcours faisant 5,3km, cela fait du 0,55 litre /km.

Finalement pas si faible que ça... puisque avec mon estimation de 40 litres pour 100km/h j'étais en-dessous, avec 0,4 litre/km.

Merci pour tous ces éclairages... Par contre Plumele, comment trouvez-vous les 103 kw ?

Sinon, voici une vidéo de l'édition 2016, pour donner une idée concrète de la course :
https://www.youtube.com/watch?v=VHTyS8nYtQ8

[agitateur]

J'aimerais simplement savoir comment estimer la consommation moyenne de carburant en litres au 100km en connaissant la vitesse moyenne, le régime moyen et la puissance d'une voiture sur un circuit de rallye.

Je pense que je partirai de 2 points:
% de la course à pleine charge ( car en course, c'est plutôt du ON / OFF en terme de charge ou on doit pas en être loin )
Conso horaire à pleine charge
Ensuite, en fonction de la V moyenne, on aura la conso en L / 100.

Je ne pense pas que le régime soit très important. En fait, selon le moteur considéré, on doit être en permance soit à pas loin de 100% de la puissance ( qu'il faut bien tirer de quelque part...) soit pas loin de zéro.

En conduite "normale" en voiture, on ne rend pas compte du puit à pétrole que demande un moteur à pleine charge car un moteur y est rarement confronté, en tout cas pas continuellement. ( sauf à se faire mal à regarder le débimètre instantanné en accel à basse vitesse ).
Sur un moteur de bateau, , la charge est pleine quel que soit le régime ou presque ( sauf ralenti ) et correspond à la puissance exploitée ( enfin, du régime, quoi ). Parce qu'il y a peu de virage ou on lève le pied Et là, la conso horaire signifie quelque chose en rapport avec la pleine charge d'une voiture en rallye.
Par xp, je peux te dire que pour un Yam 150 CV, 4 temps 4 cylindre, 2,7 litres, c'est un bon 50 litres / heure à bloc. Un 300 CV de 4,2 fait 100 L / heure. On est là sur des moteurs atmo, pas de turbal à l'horizon. La règle généralement appliquée, en haut du compte tour, sur des atmo essence, est de 1/3 de la puissance en litre / heure. Pour les turbo à mazout en in-board, la même règle tombe à 1/5 ( ou 1/4 max )de la puissance. Mais en fait, le compresseur, on s'en fout. S'il faut nourrir 270 poneys avec ou sans turbo, il faut du CO2 en face de manière équivalente. Le turbo n'est là que pour passer les normes anti pollution de manière absurdes car éloignées ds conditions réelles.

[Cousindelavallee]

Le rapport air/essence idéal étant de 1kg de carburant pour 14,7 kg d’air aussi appelé mélange "stœchiométrique" génère une combustion homogène et complète non polluante.

Non polluante en terme d'émissions de NOx... Il faut préciser ce qu'on entend par pollution...

Et en effet, vous avez raison Trebor de dire que ces conditions idéales ne sont pas forcément réunies en situation réelle, surtout pour un rallye auto avec des voitures boostées et trafiquées.

Je me suis contenté de calculer le bilan carbone à partir de la formule de combustion complète (réunissant des conditions idéales):
CnH(2n+2) + (3n+1)/2*(O2+3,76N2) → nCO2 + (n+1)H2O + (3n+1)/2*3,76N2

La production de gaz carbonique dans ces conditions idéales... pourrait déjà être considéré comme une pollution !

Mais en effet, si on ajoute les autres émissions en cas de combustion incomplète... Bon appétit !