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Quelle est la différence entre le couple et la puissance?
Question
Une question très basique : quelle est la différence entre le couple et la puissance ? C'est partout sur Google, mais je suis vraiment confus et je ne peux pas obtenir de réponses satisfaisantes. Je vais vous dire ma confusion :
Le couple est une indication de l'accélération, non ? Ainsi, pour trouver le ramassage d'une voiture de 0 à 60 mph, la courbe de couple doit être utilisée. Alors pourquoi une courbe de puissance est-elle utilisée pour cela. Que signifie la puissance ?
Si je dis de changer de vitesse (disons de 1-2) pour un meilleur kilométrage, passez à 10 km/h, tandis que pour extraire la puissance maximale, passez à 22 km/h. Lequel un utilisateur doit-il utiliser et pourquoi ?
Je ne sais vraiment pas où utiliser une courbe de couple et où une courbe de puissance ? Quelle est leur signification ? Quelle est leur contribution à une voiture pour un utilisateur ?
Réponse acceptée
Relation puissance <-> couple
En général, la relation entre puissance et couple est une formule simple :
Power[kW] = Torque[Nm] * RPM * π / 30,000
ce qui signifie que vous pouvez toujours calculer une courbe par rapport à l'autre dans les diagrammes couple/puissance (c'est aussi ce que fait le dynamomètre)
Alors, pourquoi les deux courbes sont-elles toujours tracées, si elles sont plus ou moins pareil ?
Ce schéma montre quelques courbes de cinq moteurs théoriques :
Chaque moteur a un couple de 350 Nm à 8000 tr/min (et donc la même puissance de crête à ce régime), et chaque moteur a un couple de pointe de 450 Nm.
Un conducteur normal utilise la plage jusqu'à 3000 tr/min dans la rue, donc son meilleur choix est le moteur n°2 suivi du n°1. Ceux-ci donneraient la meilleure accélération à un régime modéré.
Dans une course où le moteur tourne à un régime très élevé, vous feriez mieux de choisir le n°5.
Cette évaluation peut être effectuée avec les deux courbes - puissance et couple, car ils montrent plus ou moins la même quantité. MAIS les courbes de couple montrent les différences beaucoup plus clairement que les courbes de puissance !
Cependant, les courbes de puissance (peuvent) montrer quelques détails intéressants. La puissance du #4 diminue entre 4000 et 5000RPM. Un autre point est qu'habituellement, la puissance maximale n'est pas au régime maximum, et vous voulez savoir à quel régime il se trouve et comment elle se comporte autour de ce régime.
Pourquoi la puissance augmente-t-elle encore bien que le couple déjà diminue avec le régime à un moment donné ?
Imaginez que vous ayez un poids de 50 kg que vous soulevez en tirant une corde qui passe sur une poulie au plafond. La force que vous avez à faire n'est que la force gravitationnelle du poids lorsque vous le tirez à vitesse constante. Comme 50 kg sont assez lourds, vous le soulevez très lentement. Si le poids est plus léger, vous avez besoin de moins de force et pouvez le soulever plus rapidement. Disons que vous soulevez 25 kg en 1/3 du temps. Cela signifie qu'en même temps que vous soulevez le poids lourd de 50 kg, vous pouvez également soulever un total de 3 x 25 kg = 75 kg. Étant donné que la puissance est un travail effectué par temps et que vous pouvez soulever 75 kg au lieu de 50 kg en même temps, la puissance est 50 % plus élevée, même si vous n'y mettez que la moitié de la force.
C'est à peu près la même chose pour un moteur : À haut régime, il peut avoir moins de couple (force) pendant un régime, mais comme il fait plus de régime en même temps, il peut fournir plus de puissance.
Ce qui se passe dans la ou les boîtes de vitesses ?
Comme dit, la puissance est un travail effectué par temps. Comme la puissance est conservée, la puissance à l'arbre du moteur est égale à la puissance aux roues. A partir de la formule ci-dessus, on peut calculer ce qui se passe lorsque le rapport moteur/roue est différent (en négligeant les pertes) :
Wheel_torque = Motor_torque * Motor_RPM / Wheel_RPM
Dans mon prochain diagramme, j'ai tracé le couple de roue en fonction du régime moteur pour les six vitesses d'une BMW M3 (365Nm@4900RPM ; 252Kw@7900RPM) :
< /p>
Mais il est également possible de tirer de la puissance et du couple en fonction de la vitesse :
Oui, les 365Nm du le moteur est transformé à près de 6000Nm (4400lb ft) en première vitesse. Cela montre l'impact massif des rapports de démultiplication ainsi que des dimensions des roues. D'un autre côté, la puissance est toujours la même à un régime donné.
Notez que lorsque vous passez en deuxième vitesse à ou autour de 4900RPM (couple max), vous réduisez le couple de roue d'environ 50%. (Et quand vous passez en 3ème plus tard, vous perdez à nouveau environ 50%).
Cela signifie que, dans une course, vous passerez le plus tard possible, même si la puissance chute déjà, car le changement de vitesse signifie une forte perte de puissance / couple. (La zone rouge de mon tracé marque simplement la plage de RPM de 4900 au maximum en première vitesse pour que cela soit clair). Cependant, dans un concours d'accélération où vous partez de zéro, un couple élevé à bas régime aidera, car il est important d'atteindre la vitesse élevée le plus rapidement possible, et peu importe si vous accélérez encore un peu sur le dernier mètres.
Bien sûr, en réalité, il y a de la traînée et donc qui augmente avec la vitesse, et la seule façon de la surmonter est encore plus de puissance. Ainsi, la puissance définit bien sûr la vitesse de pointe, mais cet exemple montre que la puissance joue déjà un rôle dans la plage de 50km/h / 30mph, ce qui n'est pas vraiment rapide.
Comparez donc différentes voitures par puissance ou couple ?
Vous avez vu l'impact massif des rapports RPM dus à la transmission, et la circonférence de la roue joue également un rôle. Il est donc impossible de comparer deux voitures en regardant simplement leur courbe de couple moteur. Cela ne fonctionne que pour une voiture avec plusieurs options de moteur, mais la même transmission. La puissance est un peu (!) meilleure. Notez que la BMW M3 délivre une puissance maximale plus ou moins constante au-dessus de 125 km/h en 3ème vitesse, lorsque vous passez en retard.
Économie de carburant
Le couple est également une mesure du travail que le moteur fait pendant un seul tour. Plus précisément :
Work_per_rev[J]= torque[Nm] * 2π
Si l'on considère que le moteur consomme toujours la même quantité de carburant par tour (pas tout à fait réaliste, mais OK), c'est à dire la même énergie chimique (travail) est libérée, le rapport travail chimique/mécanique est meilleur lorsque le couple est à son maximum. Ainsi, la machine fonctionne plus efficacement lorsque le couple est élevé.
Mais gardez à l'esprit que le meilleur rendement énergétique n'est pas égal au meilleur kilométrage ! Dans le cas de la BMW M3 : Conduire à 2000 tr/min au lieu de 4000 tr/min signifie réduire le couple de 340 Nm à 290 Nm, soit une perte de seulement 15 %, mais la consommation de carburant est réduite de 50 %.
C'est pourquoi il est recommandé de conduire à très bas régime pour un meilleur kilométrage, bien que l'efficacité énergétique ne soit pas la meilleure là-bas. Cependant : un couple élevé à un régime inférieur signifie à coup sûr un meilleur kilométrage.
Conclusion
En général, la puissance et le couple sont deux mesures de la même chose : La force du moteur. Si vous avez une courbe, vous pouvez calculer l'autre.
La puissance détermine la capacité de course et la vitesse maximale de la voiture, mais aussi la capacité d'accélération une fois que le moteur a atteint un régime plus élevé
Le couple montre beaucoup plus clairement la capacité d'accélération du moteur à bas régime, mais le couple à la roue dépend des rapports de démultiplication et de la dimension de la roue, il n'est donc pas si facile de comparer. Un conducteur normal aimerait avoir un couple élevé à bas régime.
Et veuillez noter que j'ai fait plusieurs hypothèses et simplifications ici.
À propos de mes données
I obtenu les courbes du moteur de Site presse BMW. Et ce (malheureusement allemand) site prend dimension pneu, un ensemble de RPM et une BMW modèle pour les rapports de démultiplication (ou rapports personnalisés) et calcule la vitesse aux RPM dans les engrenages. Dans mon cas, la circonférence de la roue est d'environ 2 m et la vitesse est de 7,5 ; 12,9 ; 19.3 ; 25,6 ; 30,1 et 35,1 km/h dans les rapports 1 à 6. Cela permet de calculer le régime des roues pour un régime moteur donné dans un rapport donné.
Réponse populaire
Le couple est un travail, la puissance est un travail taux
Dans le contexte des moteurs :
Le couple indique comment beaucoup de charge qu'un moteur peut supporter sur une certaine distance dans un certain laps de temps.
La puissance indique comment rapide le moteur peut déplacer cette charge sur cette distance.
Certaines autres choses qui peuvent aider à expliquer la différence entre le deux :
Le couple est ce qui accélère un véhicule à partir de l'arrêt
▲ Torque = ▲ AccelerationLe mot arrêt est très important ici, car c'est le seul moment où les forces de traînée aérodynamiques ne limiteront pas l'accélération en ligne droite d'un véhicule. C'est aussi pourquoi le couple a un effet dominant à basse vitesse - les forces de traînée sont relativement faibles.
Le couple fonctionne ; il tire des charges
Disons que vous avez deux véhicules identiques dans une compétition de tir à la corde avec deux moteurs différents qui développent la même puissance maximale, mais à des régimes moteur différents. Le véhicule avec le régime moteur le plus bas aura plus de couple aux roues que l'autre. Ce sera également le moteur qui remportera la compétition de tir à la corde.
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La puissance maximale régira la vitesse de pointe
Power = Resistive Forces x Vehicle Speed
La puissance est juste une unité de mesure pour la puissance, ou le taux de travail, donc :
▲ Horsepower = ▲ Top Speed
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La puissance est la quantité de puissance que le moteur peut produire (combien de travail est effectué dans un temps donné), tandis que le couple est la quantité de force de rotation qu'il peut produire (combien de travail est effectué). Les deux sont étroitement liés, vous ne pouvez donc pas avoir l'un sans l'autre.
Vous devrez penser à quelques équations physiques :
Force = Masse x Accélération
Puissance = Travail effectué (Couple) / Temps
Pour calculer l'un à partir de l'autre, vous pouvez utiliser une substitution avec certaines équations de mouvement rotatif :
HP = (2 x pi x Torque x RPM)/33000 = (Torque*RPM)/5252
En général, un moteur sera plus efficace lorsqu'il tourne au couple maximal (c'est pourquoi les moteurs diesel industriels fonctionnent très lentement), et le couple a plus d'effet sur la vitesse à laquelle la voiture accélère, en particulier à basse vitesses. HP est plus utile à des vitesses plus élevées, où il vous donne une indication de la capacité de la voiture à atteindre et à maintenir une vitesse plus élevée.
Par exemple, comparez le moteur d'un navire, ce qui générer d'énormes quantités de couple (pour déplacer une chose très lourde lentement) à très bas régime (seulement quelques centaines), avec celui d'une moto de course, qui générera beaucoup de puissance (pour déplacer une chose légère très rapidement) à un RPM élevé (10-12 mille)
Le couple est la quantité de force exercée par votre moteur à un régime particulier. Dans deux voitures avec le même rapport et dans le même rapport, une voiture produisant deux fois plus de couple accélérera exactement deux fois plus vite.
La puissance est calculée à partir du couple et du régime. Une quantité donnée de couple à bas régime équivaut à moins de puissance que la même quantité de couple à un régime plus élevé.
La puissance est importante car la quantité de force qui atteint les roues arrière pour accélérer le véhicule est une combinaison de couple et de engrenage. D'une manière générale, plus une voiture monte en régime, plus elle peut être serrée. Plus vous ajustez étroitement une voiture, plus elle accélère rapidement pour un couple donné. Étant donné que la puissance représente une combinaison de couple et de régime, c'est en fait une assez bonne indication de la façon dont la plupart des voitures avec des rapports de transmission bien choisis accéléreront.
Pour prendre un exemple extrême, disons que nous avons un moteur à très haut régime (comme un moteur de formule 1). Il produit 250 lb-pi de couple, mais il maintient ce couple jusqu'à une puissance maximale de 20 000 tr/min, soit près de 800 ch. D'un autre côté, nous avons un moteur avec beaucoup de cylindrée mais une ligne rouge relativement basse. Disons que cette hypothétique voiture coupleuse fait un couple maximal de 600 lb-pi et tourne à 6 000 tr/min, produisant un peu plus de 600 ch. Notez que la voiture avec plus de chevaux fait nettement moins de couple. En première vitesse, disons que la voiture à haut régime est trois fois plus serrée que la voiture à couple - la voiture à haut régime sera à 60 mph et 18 000 tr/min tandis que la voiture à couple sera à 6 000 tr/min à 60 mph. Cela fait que la voiture à haut régime génère en fait plus de couple de roue dans ce rapport, de sorte qu'elle accélérera plus rapidement. Et comme il lui reste encore 2000 tr/min de régime moteur lorsque la voiture coupleuse manque de régime, elle continuera à accélérer au-delà de 60 mph en première vitesse pendant que l'autre voiture change de vitesse. Et le même drame se répétera également dans les rapports supérieurs - la voiture à HP plus élevé accélérera généralement plus rapidement car elle peut se permettre de rester dans des rapports inférieurs, ce qui peut se permettre d'être plus serrée.
Engrenage - c'est pourquoi la puissance est importante. Un engrenage serré signifie qu'une voiture doit tourner plus haut pour atteindre une vitesse de route donnée. Un engrenage long signifie que la voiture n'a pas besoin de tourner aussi haut pour atteindre une certaine vitesse. Le compromis est l'accélération. Ainsi, la première vitesse dans la plupart des voitures est très serrée, se terminant avant 30 mph dans de nombreuses petites voitures. D'autre part, l'engrenage surmultiplié est censé offrir une très mauvaise accélération, mais il permet à la voiture de maintenir un régime presque au ralenti à des vitesses d'autoroute, ce qui permet d'économiser de l'essence. De plus, des voitures autrement identiques peuvent avoir des rapports de démultiplication finaux différents, ce qui affectera leur accélération globale et leur vitesse de pointe. Ainsi, une voiture avec un rapport arrière de 3,00 accélérera plus lentement à une vitesse de pointe plus élevée que la même voiture avec un rapport arrière de 4,10.
Analogie typique : Énergie potentielle :Couple : :Énergie cinétique :Puissance du cheval
Le couple peut exister sans mouvement. C'est une capacité à faire un travail.
La puissance ne
peut exister qu'en mouvement. C'est le taux de travail.
Puissance du moteur = couple * vitesse ;
Pour faire référence à un moteur fonctionnant à charge constante, la référence de puissance est utilisée pour extraire la puissance maximale.
.
Pour faire référence à un moteur fonctionnant à des charges variables (changement de vitesse, par exemple), le couple est plus approprié.
Courbes :
Courbe de couple :Couple produit par le moteur en fonction du régime du moteur, à diverses charges sur le moteur.
Courbe de puissance :Puissance produite par le moteur en fonction du régime du moteur, à diverses charges sur le moteur. Ceci sera obtenu en multipliant la courbe de couple par la vitesse. Ce sera donc une version décalée + allongée sur la courbe de couple.
Reportez-vous à l'Exemple de courbe de couple de puissance
La courbe d'économie de carburant sera chevauchement sur les courbes ci-dessus pour une meilleure compréhension.
Vous êtes en train de confondre courbe de puissance/courbe de couple et courbe d'économie de carburant.
Étant donné une courbe de puissance, nous pouvons obtenir une courbe de couple et vice- versa.
La courbe d'économie de carburant doit être fournie explicitement sous forme de graphique superposé.
Maintenant, il doit être évident quand utiliser quoi.
Pour obtenir le meilleur kilométrage, suivez la courbe de kilométrage.
Pour obtenir la puissance maximale, reportez-vous à la courbe de puissance.
La courbe de couple sera généralement utilisée comme référence pour les systèmes de contrôle de transmission, pour savoir quel est le meilleur rapport suivant à changer.
Toujours pas clair? Consultez un exemple concret
Remarque : Les courbes ne sont spécifiées qu'à certaines conditions de charge. Ainsi, le comportement réel du moteur dépend de la charge actuelle sur le moteur ainsi que de diverses limitations imposées en raison de la législation/des normes d'émission/de la protection contre les dommages.
Dans les termes les plus simples possibles :
Couple = Lbs/Ft. Une mesure concrète et réelle de la force de torsion produite par le moteur.
Cheval = Une unité arbitraire et composée de travail.< /strong> Une unité de puissance est basée sur l'hypothèse qu'un cheval peut tirer avec une force d'un peu plus de 180 lb.
L'erreur que font la plupart des gens lorsqu'ils s'engagent dans ce débat est de considérer indépendamment la puissance et le couple. Presque tout le monde se dispute comme s'il s'agissait de valeurs distinctes et sans rapport. Ils ne le sont pas.
Puissance = (Couple x RPM) / 5252
Cette équation est la deuxième chose la plus importante sur cette page, et c'est la raison pour laquelle quiconque vous dit que la puissance et le couple doit être considéré de manière égale et distincte est considérablement hors de base. Le fait est que la puissance est le produit du couple et d'une autre valeur - les RPM (divisés par 5252). Ce n'est pas sans rapport, séparé ou différent.
En fait, il n'existe pas une seule machine qui mesure la puissance d'une voiture. C'est un nombre créé par l'homme. Lorsque les performances d'une voiture sont testées, son couple est mesuré à l'aide d'un dynamomètre. La mesure des performances d'un moteur est le couple. La puissance est un nombre supplémentaire qui est obtenu en multipliant le couple par les RPM.