Fonctionnement d'un banc de puissance moteur

Plan de l'article :

Principe de base d'un rouleau de puissance
Comment se déduit la puissance ?

Calcul et déduction de la puissance

Puissance aux roues ou au moteur ?
Deux types de mesures / bancs : inertiel et freiné
Transmission 4X4 et banc de puissance
Voiture électrique ?

Comment fonctionne un banc de puissance destiné à mesurer les capacités de votre moteur, à savoir la puissance et le couple développés par ce dernier selon le régime.

Principe de base d'un rouleau de puissance

Un banc de puissance est une sorte de "station d'accueil" pour voiture sur lequel il y a des rouleaux placés sous chacune des roues. La voiture est immobilisée par des sangles par sécurité et un ventilateur de gros calibre est installé frontalement pour refroidir le moteur (on simule le vent, et donc on projette en direction du radiateur), qui sera fortement sollicité (le but est de lui faire sortir tout ce qu'il a dans le ventre ...).
Ces rouleaux sont reliés à un accéléromètre qui pourra donc mesurer l'accélération des rouleaux (animés par les roues de l'auto) dans le but de la communiquer à un ordinateur.
Grâce à l'ensemble des données, à savoir entre autres l'inertie des rouleaux (leur poids) et l'accélération obtenue (mesurée par l'accéléromètre) il pourra déduire la puissance maximale que peut développer votre moteur. Car quand on parle de puissance d'un moteur on parle juste la crête de la courbe sur la plage de régime. Un moteur développe en effet une puissance différente selon le régime, et ce qu'on veut savoir ici est le potentiel maximal de ce dernier.

Pour résumer brièvement, un banc de puissance ne relève qu'un couple (couple = force de poussée / pression appliquée) au niveau des roues tout au long de l'évolution du régime moteur, et il déduit la puissance selon cette dernière.

Comment se déduit la puissance ?

Comme je viens de l'expliquer, le banc ne peut pas indiquer directement la puissance du moteur (dans ce cas il faudrait faire la mesure directement sur le vilebrequin, ce qui n'est pas pratique comme vous l'aurez déduit par vous-même). Il mesure en effet le couple appliqué sur les rouleaux selon le régime moteur, et cela grâce à un accéléromètre (qui mesure l'accélération des rouleaux). On connaît ensuite le couple produit par le moteur en Newton Mètre en combinant cette accélération à la masse des rouleaux (plus un rouleau est lourd / inertiel, plus il sera difficile à accélérer, il faut donc le prendre en compte et ne pas se limiter seulement à la donnée indiquée par l'accéléromètre).

Calcul et déduction de la puissance

Grâce à mon accéléromètre, mon ordinateur (qui calcule la force Nm selon le poids des rouleaux) et le compte tours, j'ai la donnée de couple selon le régime moteur (la fameuse courbe de couple).
Avec à ce couple selon le régime moteur, je vais pouvoir déduire la puissance en KW grâce un calcul :

( π X Couple en NM X Régime ) / 1000 / 30 = Puissance en KW

Exemple :

J'ai un moteur qui développe 400 Nm à 2500 tours / minute, le calcul sera : ( π X 400 X 2500) / 1000 / 30 = 104.7 KW = 141.4 ch

Pour établir la courbe de puissance, l'ordinateur devra faire ce calcul pour chacun des points, tous les tours / minute par exemple (399 Nm à 2498 tours >> 399 Nm à 2499 tours >>400 Nm à 2500 tours : exemple fabriqué de toute pièce pour indiquer qu'il s'agit d'une série de points à placer sur un repère orthonormé X Y).

Note : si on peut déduire une puissance en connaissant un couple et un régime (ou même déduire le couple si on a la puissance et le régime), il est toutefois impossible de calculer ou deviner les courbes de puissance et couple avec les seules caractéristiques du moteur. Les courbes moteurs devront donc obligatoirement être mesurées si on veut les connaître (sur toute la plage de régime si on veut avoir toutes les données, mais ça coule de source).

Puissance aux roues ou au moteur ?

Nous ne sommes hélas pas arrivé au bout, car les mesures qu'on a ici ne reflètent que la puissance mesurée aux roues et non au moteur .... En effet, il y a des pertes de puissances en raison de l'inertie et les frottements liés à la transmission, mais il y a aussi une correction à faire selon l'état de l'air au moment de la mesure (selon la pression et la température le comburant n'a pas les mêmes propriétés). Cliquez ici pour connaître la différence entre puissance aux roues et puissance au moteur en sortie de vilebrequin.

Deux types de mesures / bancs : inertiel et freiné

Il y a deux manières de mesurer la puissance, l'inertielle et la freinée. Les bancs modernes peuvent souvent faire les deux sachant que l'inertielle est la plus répandue car techniquement moins contraignante. La freinée permet aussi de simuler une charge supplémentaire sur l'auto afin de voir si en cas de contrainte (coffre plein, cote pentue etc.) on ne dépasse pas le couple maximal toléré par la mécanique.
Plus de détails sur les deux procédés en cliquant ici.

Transmission 4X4 et banc de puissance

Dans le cas où il y a 4 roues motrices, on fera le total de la puissance mesurée sur le train avant et sur le train arrière. En effet, les puissances de chaque train (et même de chaque roue en réalité) se cumulent. Comme avec un bateau, avoir deux moteurs de 100 ch revient à avoir un seule moteur de 200 ch, tout comme avoir un moteur de 100 ch sur le train arrière + un autre de 100ch sur le train avant revient à n'avoir qu'un seul moteur de 200 ch (on a toutefois une meilleure motricité avec 2 moteurs ou 4 roues motrices, mais c'est un autre sujet).

Voiture électrique ?

Il n'y a pas vraiment de différence particulière pour mesurer la puissance des voitures électriques, à part peut-être la correction Din qui ne sera pas à faire (selon le contexte atmosphérique cela ne change rien aux performances puisque le moteur n'a pas d'admission d'air. Il y a bel et bien des performances différentes selon la température mais ça n'est pas pris en compte par les bancs).
L'autre différence est que les courbes obtenues n'ont rien à voir avec celles des thermiques car le fonctionnement de l'électrique est très différent (couple maxi dès le début de la charge moteur).
Il faut aussi éviter de laisser activé la régénération, dans le cas contraire la correction inertiel sera faussée ...

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