Un rapport qui se définit dans le temps
Publié le 30 avril 2024
Bien que l’on explique la différence entre le couple et la puissance depuis des lustres, il semble subsister une méprise entre les deux notions. Essayons de clarifier la situation, une fois pour toutes.
C’est le couple qui entraîne votre moto. C’est l’effet du couple généré par son moteur qui lui permet de se mouvoir en entraînant la rotation de la roue arrière. La puissance a besoin d’une valeur de temps pour être définie puisqu’elle exprime une capacité à faire un travail dans un temps donné.
Le couple en mécanique pourrait se décrire comme la capacité potentielle d’un mécanisme à faire tourner une autre pièce sur son axe. Il s’exprime par une mesure de force multipliée par la longueur d’un levier. C’est une valeur statique qui n’a d’effet qu’en présence d’un mouvement.
Dans le cas d’un moteur thermique, cette force est produite par une des courses du piston. La longueur du levier correspond au rayon du pied de la bielle décrivant son cercle autour du vilebrequin. Le rayon de ce cercle et la course du piston sont donc égaux.
La mesure d’un couple s’exprime par une double valeur : force-distance. Une force de 10 unités multipliée par une unité de longueur de levier est l’équivalent d’une unité de force multipliée par une longueur de levier de 10 unités. La souplesse de cette équivalence va permettre aux ingénieurs d’étager les rapports de la transmission pour maximiser la motricité dirigée vers la roue arrière.
Pour l’utilisateur, le couple ne devient important qu’au moment de la mise initiale du mouvement du véhicule et des pentes à affronter.
Le couple multiplié par la vitesse de rotation du vilebrequin engendre la puissance d’un moteur. La puissance a besoin d’une valeur de temps pour être définie puisqu’elle exprime une capacité à faire du travail dans un temps donné. Le régime moteur exprimé en tours par minute fournit cette information. Le couple et la puissance sont intimement reliés et constituent deux façons de décrire le comportement d’un moteur. Cependant, cette relation n’est pas parfaitement harmonieuse.
Le couple dépend directement de la qualité de la phase de combustion. Or il n’existe qu’un seul régime précis auquel le mouvement du mélange à travers le cylindre est au mieux. À un régime trop bas, la quantité de mélange est insuffisante pour fournir la force requise. À un régime trop élevé, le mouvement du mélange devient progressivement chaotique et diminue l’efficacité de la phase de combustion.
Après avoir atteint sa valeur maximale au régime idéal, le couple diminue progressivement. Mais comme la puissance dépend du couple multiplié par le régime du moteur, la puissance, elle, continue néanmoins à augmenter quand le régime moteur a dépassé le régime idéal pour celui du couple. L’augmentation du nombre de cycles génère provisoirement plus d’énergie au total même si chaque cycle est moins efficace. Quand la perte d’efficacité de chaque cycle égale le gain dû à l’augmentation des régimes, la puissance maximale est atteinte.
Le régime auquel le couple est à son maximum sera privilégié par ceux qui recherchent l’efficacité énergétique comme la consommation de carburant. Ceux qui recherchent la performance choisiront le régime offrant le maximum de puissance.
Depuis 1954, l’unité internationale de couple est le newton-mètre (symbole Nm), produit d’une force exprimée en newton (N) et d’un bras de levier exprimé en mètre (m) : 1 Nm est le couple produit par une force de 1 N qui s’exerce sur un bras de levier de 1 m. Chez nous et aux États-Unis, il encore souvent exprimé en livres-pied. La mesure de 1 Nm équivaut à 0,738 lb-pi et la mesure de 1 lb-pi équivaut à 1,36 Nm.