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Diagrammes d'isoconsommation



par François Dovat

Figure 1. Sur le diagramme d'isoconsommation du VW-Audi W12, on voit que sa csp minimum, (245 g/kW/h) se situe entre 8 et 10 bars de pression moyenne effective (pme), soit entre 400 et 500 Nm et entre 1500 et 2750 tr/min. La ligne supérieure du diagramme est la courbe de couple maxi, soit 550 Nm; les csp à pleine charge y sont indiquées.

Figure 2. Le diagramme d'isoconsommation du Mercedes M271 à compresseur montre les "hyperboles d'équipuissance". Celle en rouge correspond à 30 kW, soit la puissance nécessaire pour maintenir la voiture à 130 km/h sur chaussée plane. Le moteur est capable de développer cette puissance dès 1500 tr/min et jusqu'à son régime maxi. C'est à 2000 tr/mn qu'il le fera avec le meilleur rendement, soit une csp de 252 g/kW/h. A 4000 tr/min il consommera 320 g/kW/h et même quelque 430 g/kW/h à 6000 tr/min.

Une dizaine de kW suffisent à la C200 1.8 Kompressor pour maintenir une vitesse d'environ 75 km/h. Or cette puissance sera le plus avantageusement obtenue à 1200 tr/min pour 280 g/kW/h. A 4500 tr/min le moteur consommera carrément le double. Lorsque la puissance nécessaire est faible, en vitesse de croisière notamment, le régime doit donc être réduit au maximum, par exemple au plat on peut passer la 5e à 50 ou 60 km/h déjà avec la grande majorité des voitures. On ne rétrogradera qu'en cas de besoin de puissance supplémentaire.

Chaque rétrogradation augmente la consommation en raison du fait qu'il faut brûler du carburant pour accélérer les équipages mobiles du moteur. Donc forte charge (appuyer fortement sur le champignon) tout en accélérant conjointement le véhicule et le moteur à partir du régime le plus bas possible - en dessous de celui ou le couple maxi est développé - permettent de réduire la consommation.

Il vaut mieux accélérer franchement jusqu'à ce que la vitesse désirée soit atteinte, mais sur le rapport le plus élevé possible. Moins on rétrograde et moins on consomme, que le moteur soit à carburateur, à injection ou diesel.

Pédale au plancher (pleine charge), on suit la courbe de couple maxi (qui est aussi celle de pme maxi) et on reste avec la C200 Kompressor entre 265 et 280 g/kW/h de 1100 à 3500 tr/min. La consommation spécifique minimum à pleine charge est généralement obtenue au voisinage du régime du couple maxi ou légèrement en dessous. Mais à PLEINE CHARGE uniquement. En charge partielle c'est différent : le régime où le rendement est le meilleur est alors situé bien inférieur à celui du couple maxi, ceci en raison de ce que la proportion des pertes mécaniques et par pompage augmente avec la diminution de charge et avec le régime, ce dernier étant proportionnel à la vitesse de piston.

10 kW (hyperbole en rouge) suffisent aussi pour maintenir cette voiture à 75 km/h sur route plane. Le moteur tourne alors à 1800 tr/min 6e ou à 2150 tr/min en 5e. Il consommerait alors:


275 g/kW.h à 1250 tr/min

285 g/kW.h à 1500 tr/min

305 g/kW.h à 2000 tr/min

340 g/kW.h à 2500 tr/min

375 g/kW.h à 3000 tr/min

415 g/kW.h à 3500 tr/min

450 g/kW.h à 4000 tr/min

490 g/kW.h à 4500 tr/min

535 g/kW.h à 5000 tr/min

575 g/kW.h à 5500 tr/min

650 g/kW.h à 6000 tr/min


Si la consommation spécifique augmente (on peut évidement dire que le rendement diminue, ce qui revient au même) à haut régime c'est d'une manière générale parce que les pertes par pompage et par friction, notamment des piston et segments contre les paroi des cylindres, augmentent exponentiellement avec la vitesse moyenne de piston.

En fait, seul le diagramme d'isoconsommation indique la consommation réelle selon les zones de régimes et de charge. Chaque moteur à des courbes caractéristiques différentes, mais la forme générale est usuellement assez semblable. Par exemple, sur le diagramme du W12 de la VW Phaeton et de l'Audi A8 on voit que si on accélère à 1500 t/mn sous 9 bars de pression moyenne effective (pme) on est dans la zone des 250 g/kW/h. Sous 3 bars de pme à 4500 t/mn, la puissance est identique et la consommation atteint juste la ligne des 380 g/kW/h.

Figure 3. Les diesels ont une csp inférieure, surtout en faible charge. Sous 10% de charge à mi-régime, ce Mercedes 220 CDi ne consomme que 370 g/kW/h cependant que le M271 est alors à quelque 500 g/kW/h, soit 35% de plus. La comparaison est encore plus frappante avec un moteur essence atmosphérique: le VW W12 brûle environ 600 g/kW/h dans ces conditions

Figure 4. Ce diesel de Ford Transit est réglé pour une csp minimum à pleine charge. On voit que les ovales approximatifs des courbes d'isoconsommation sont coupés par la courbe de couple à l'endroit de leur plus grande largeur. C'est donc lorsque l'accélérateur est complètement enfoncé que la csp est la moindre.

Figure 5. Les courbes de consommation spécifique à pleine charge sont souvent fournies par le constructeur avec le diagramme de couple et de puissance. Il's agit ici des performances du Vovlvo D12D de poids-lourds disponible en 5 versions, la plus puissante étant munie d'une turbine compound. Sa csp à pleine charge est inférieure à celle de la version la moins puissante et sa plage d'utilisation est élargie. La zone verte indique la zone de meilleur rendement à pleine charge. Il est évident que le régime doit être réduit encore plus sous faible charge.

En retenue l'injection étant complètement coupée, la consommation est nulle. Maintenir le moteur à haut régime pour obtenir un frein moteur efficace ne provoque donc pas de consommation de carburant. L'injection n'est rétablie qu'au régime du ralenti sur les diesels et un peu plus haut sur les moteurs à essence.

NOTE : Comme un litre d'essence pèse quelque 740 grammes et le litre de gasoil environ 840 grammes, il faut convertir les grammes en litres pour obtenir les consommations de carburant en litres.

Illustrations MotorTechnische Zeitschrift (MTZ) et Volvo

(© François Dovat)
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