Puissance ou puissant ? Chevaux ou « ch » ? Couple ou « coupleux » ? Tous ces mots font partie du langage courant des moteurs, plus particulièrement des moteurs de moto. Certains tenteront d’éluder la question en affirmant haut et fort ne pas se préoccuper de cet aspect de la moto. Ceux-ci choisissent plutôt de s’engager longuement dans des discussions sur le paysage ou la liberté, entre autres. La vérité est que chacun d’entre nous, passionnés de moto, est fétichiste de la puissance. C’est aussi simple que cela.
Qu’est-ce que la puissance en général, ou la puissance en chevaux et le couple en particulier ? Nous connaissons tous, faute d’une meilleure description, cette force mystérieuse qui nous propulse, nous et nos motos, sur la route ou sur le sentier. Mais comment fonctionne-t-elle ? Lisez la suite pour le savoir.
De travail et d’énergie : comment fonctionne un moteur de moto
Quel que soit leur configuration ou leur nombre de cylindres, tous les moteurs sont conçus dans un seul et unique but : effectuer un travail. Quiconque a déjà effectué un travail physique quelconque sait que le travail nécessite de l’énergie. Mais dans le cas d’un moteur, comment cette énergie est-elle créée ?
Il s’avère que l’énergie ne peut pas être créée. En effet, le principe de conservation de l’énergie stipule non seulement que celle-ci ne peut PAS être créée, mais qu’elle ne peut pas non plus être détruite. Elle peut seulement être transformée d’une forme à une autre. Il s’ensuit que l’énergie nécessaire pour effectuer un travail doit être transformée à partir d’une autre source. Notre corps transforme l’énergie (chimique) contenue dans la nourriture que nous mangeons et l’air que nous respirons en énergies mécanique, cinétique et thermique. Celles-ci nous permettent donc d’effectuer un travail.
Vous ne serez pas surpris d’apprendre que les moteurs de nos véhicules transforment également l’énergie. Plus précisément, un moteur est un outil qui nous permet de libérer l’énergie chimique stockée dans le carburant (et l’air) et de la transformer en une autre forme d’énergie qui nous est plus utile.
Il est plutôt ironique de penser qu’un bon nombre d’entre nous conduisent une moto pour oublier les soucis de la vie quotidienne, notamment le travail, alors que nos randonnées sont rendues possibles strictement grâce au travail, soit celui du moteur de notre engin.
Force et couple : essentiels pour la performance des moteurs
Le dictionnaire Larousse définit la force comme étant « l’intensité de l’action d’un agent ou d’un phénomène physique, son degré de puissance ou de violence ». Dans le cas d’un moteur, l’expansion des gaz qui suit l’allumage du carburant dans la chambre de combustion produit un mouvement linéaire du piston dans le cylindre. Ce mouvement entraîne, à son tour, une rotation du vilebrequin, transformant ainsi une force linéaire en force rotative nettement plus désirable et utile.
Plus concrètement, cette interaction produit du couple, soit une force en torsion. La magnitude du couple dépend de deux facteurs : la force appliquée et la longueur du levier sur laquelle la force est appliquée. Il est à noter que l’angle entre les deux est aussi un facteur. Cela dit, pour les besoins de cet article, nous le traiterons comme un facteur constant. Donc, compte tenu des deux facteurs mentionnés, il n’est pas surprenant de constater que l’unité de mesure du couple comporte un élément de force et un autre de longueur (i.e.: lb-pi ou Nm). Le couple est le résultat direct de l’action de la pression de combustion moyennée par la course dans un moteur. Nous constatons ainsi que le facteur déterminant le plus important pour le couple d’un moteur est, sans aucun doute, la cylindrée.
N’oubliez pas, cependant, que d’autres éléments jouent aussi un rôle important. Il s’agit notamment du taux de compression, de l’efficacité du design de la chambre de combustion, de l’allumage et de l’efficacité de l’écoulement de l’air.
La puissance des moteurs de moto : au-delà des chevaux
Pour réaliser un travail, la force est un des deux éléments requis, le second étant le mouvement. Pour mieux visualiser cela, considérez l’acte de déplacer un réfrigérateur, par exemple. Une personne a beau forcer à la limite de ses capacités, jusqu’à ce que le réfrigérateur soit déplacé, techniquement, elle n’a effectivement accompli aucun travail. Ainsi, alors que le couple est une mesure absolue de la force générée par un moteur, la puissance, quant à elle, est une mesure de sa capacité à effectuer un travail dans un laps de temps donné. Donc, il va de soi que la puissance est une fonction de la force (le couple) avec laquelle le travail est entrepris, ainsi que la vitesse.
Pour illustrer le propos, imaginez que vous devez déplacer un tas de sable. Supposons que le volume de sable à déplacer est de 100 m3 et que la tâche doit être accomplie en 100 secondes. Dans un tel cas, vous pourriez déplacer 1 m3 de sable par seconde pendant 100 secondes pour accomplir ce travail. Vous arriveriez aussi au même résultat avec une plus grosse pelle (augmenter la force) et une cadence plus lente (diminuer la vitesse). Vous pourriez aussi utiliser une plus petite pelle (diminuer la force) et augmenter la cadence pour obtenir le même résultat.
Le torque et la puissance d’un moteur
Ainsi, la puissance (ou capacité de travail) d’un moteur peut être augmentée soit par une hausse du couple, soit par une augmentation de la vitesse. Il est évident qu’à couple égal, un moteur qui tourne plus rapidement est plus puissant. Inversement, à vitesse égale, un moteur produisant un couple supérieur est plus puissant.
Sur l’image ci-dessus, vous avez deux concurrents de longue date dans la catégorie des « street fighters » de grande cylindrée. À gauche, il s’agit de la puissante 1290 Super Duke R, de KTM. Et à droite, nous avons la puissante Tuono V4 1100 d’Aprilia. Toutes deux développent environ 160 ch à la roue arrière. La KTM atteint ce chiffre grâce à un régime moteur modeste et au couple impressionnant produit par son moteur bicylindre en V de 1 301 cm3. La Tuono, quant à elle, compense le couple plus faible (mais toujours captivant) délivré par son moteur V4 de 1 078 cm3 en augmentant le régime pour égaler la puissance de sa rivale autrichienne.
