La mesure du couple et de la puissance moteur
Les bancs moteur à frein et à inertie Le banc moteur à frein
L'explication en textes et en images.
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Le banc moteur à frein, comme son nom l'indique, utilise un frein pour mesurer les caractéristiques du moteur. Nous verrons, dans la description de son fonctionnement, que ce banc mesure le couple moteur directement sur l'arbre de celui-ci. Nous remarquerons également que ce type de banc sollicite énormément le moteur.

Le plus simple, je pense, pour décrire le fonctionnement d'un banc moteur à frein et de le faire en commentant une séance de mesures comme si l'on y était.

Tout d'abord, nous devons mettre le moteur en marche et pour cela, il faut le libérer de toutes contraintes. Dans notre cas, nous n'agissons pas sur le frein ce qui permet au moteur d'être parfaitement libre. Une fois le moteur en marche et chaud, nous pouvons commencer la mesure proprement dite.

Bien que les opérations qui suivent sont maintenant gérées automatiquement sur ce type de banc, nous partirons du principe que nous faisons tout nous même. Nous avons donc dans une main l'accélérateur, dans une autre, la commande du frein. De plus, il nous faut un oeil sur les graduations du dynamomètre (le ressort) et un autre sur le compte tours.

Ce que nous allons mesurer ici est la résistance que le frein oppose au moteur. Nous le faisons à l'aide d'un dynamomètre placé au bout d'un levier. Un dynamomètre est en fait un ressort dont on connaît les caractéristiques et dont on a gradué la course en fonction de celles-ci. A sa lecture, nous pouvons déterminer la force qui lui est appliquée. Dans un de nos exemples précédents, nous nous servions d'un pèse-personne pour mesurer la force de poussée appliquée à un mur ou à une voiture. Un pèse-personne est un dynamomètre. Lorsque nous montons dessus, c'est un fait sur un ressort que nous montons.

Reprenons notre mesure. Nous lançons le monteur à plein gaz ! Avant que celui-ci ne s'emballe est casse, nous limitons sa vitesse à l'aide de notre frein. Tout en maintenant la commande des gaz à fond, nous modulons la puissance du frein afin d'obtenir sur le dynamomètre (le ressort) le chiffre maximum. A ce moment, nous pouvons noter les deux valeurs qui nous intéressent, c'est à dire, la force exercée sur le dynamomètre et le régime moteur en nombre de tours par minute associé. Nous pouvons à ce moment relâcher les commandes et appliquer sur notre épaule une tape de félicitations, la partie mesure étant pour le moment finie. Passons à une la phase de calculs.

La phase de calculs est en fait extrêmement simple. Tout d'abord, comment déterminer la valeur du couple maximum?
Alors là, attention à la formule magique : Il suffit de multiplier la valeur maximum lue sur le dynamomètre par la longueur du levier. hein ?!? Mais oui, pour le comprendre, mettons-nous à la place du moteur : Prenons par une extrémité un levier relié par son autre extrémité à l'arbre de notre moteur. Il sera bien dur de résister à la puissance de celui-ci. Par contre si nous prenons un levier de deux, trois, voir 4 mètres, là, ce sera beaucoup plus simple. Nous pourrons conclure que plus le levier est long et plus notre moteur aura du mérite à produire une force importante à son autre extrémité.

Cette histoire de longueur de levier se retrouve dans l'unité même de la valeur du couple. En effet, cette valeur est exprimée en Newton Mètre : N.m ; Le nombre de Newton, qui est l'unité de force, c'est ce que nous lisons sur le dynamomètre et le nombre de mètres, c'est notre levier !

Pour simplifier les choses, en prenant un levier de 1 mètre, nous pourrions lire directement la valeur du couple sur le dynamomètre. ( Une valeur x 1 = la même valeur !). Une autre façon de les simplifier, celle la plus utilisée est tout simplement de graduer le dynamomètre avec des valeurs pré-calculées de couple puisque, dans notre cas, la longueur du levier est fixe. Dans la suite de cette explication, nous considérerons que l'une ou l'autre de ces méthodes est utilisée et nous lirons les valeurs du couple directement sur le dynamomètre.

A ce stade, notre mesure nous renseigne donc sur le couple maximal de notre moteur ainsi que sur son régime moteur associé. Nous remarquons que cette valeur, l'une des plus importantes caractéristiques d'un moteur, peut-être mise en évidence très facilement.

Ici, les effets du couple moteur ont été appliqués sur un levier, mais lorsque le moteur est utilisé pour ce pour quoi il a été conçu, les effets du couple se retrouvent, par l'intermédiaire de la boite de vitesse et des arbres de transmissions, sur les roues motrices. Plus un moteur a du couple à bas régime et moins il sera nécessaire d'utiliser des rapports cours et un régime moteur élevé pour la même force tractrice. C'est ce que nous constatons lors de l'utilisation de moteurs diesels.

Puisque ce site est aussi consacré à la puissance moteur, il nous faut maintenant déterminer celle de notre moteur.

Lors de l'explication sur la notion de puissance, nous apprenions que celle-ci est en fait le fruit de la multiplication d'un couple moteur par un régime moteur. Et bien, c'est toujours le cas. Malheureusement, les valeurs de couple et de régime mesurées précédemment ne correspondent en rien à celles qu'il faut utiliser pour déterminer la puissance maximum.

Pour déterminer le meilleur rapport entre régime moteur et couple pour obtenir la puissance maximum, il faut faire une recherche à tâtons. Pour en savoir plus sur la façon de déterminer la puissance maximum, cliquez ici.

La recherche de la puissance maximum par tâtonnement sur un banc moteur à frein se traduit par une série de mesures. Reprenons en main notre commande des gaz qui, de toutes façons, est toujours sollicitée à son maximum ainsi que celle du frein. Il sera important de prévoir un tableau constitué de deux colonnes, régime moteur et couple, destiné à recueillir l'ensemble des données.

Lançons notre moteur à pleins gaz en le maintenant proche de son régime maximum à l'aide du frein et notons le régime ainsi que la force appliquée au dynamomètre. Toujours à l'aide du frein, réduisons le régime de 200 Tr/min et notons à nouveau les valeurs. Nous répéterons cette opération jusqu'à ce que la mesure ne soit plus possible du fait d'un régime moteur trop bas.

Nous voilà maintenant en possession de notre tableau de mesures. Si celles-ci ont été correctement faites, nous devons pouvoir retrouver la valeur du couple maximum ainsi que son régime moteur associé d'un simple coup d'oeil.

Si vous n'avez pas précédemment cliqué sur le lien conduisant vers la détermination du meilleur rapport couple / régime moteur, il est encore temps de le faire pour savoir comment utiliser notre tableau de mesures.

Pour conclure, un banc moteur à frein, ce n'est jamais qu'un frein, un levier et un bon vieux ressort.

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