110 ou 130 km/h, consommation

Ce qui est face à ce qui devrait être. En France et en Europe. Pollution et dépollution, sécurité routière, transports en commun, responsabilité des conducteurs.
Remundo
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110 ou 130 km/h, consommation

Message par Remundo »

Bonjour à tous,

en réaction à cet article : https://www.moteurnature.com/30445-redu ... -quel-gain

Pour l'aspect scientifique :
je viens signaler qu'il comporte de grandes approximations, pour ne pas dire certaines erreurs.
La physique nous explique qu'il y a un lien linéaire entre vitesse et énergie,
Cette phrase ne veut pas dire grand chose car elle est trop vague.

En ce qui concerne l'avancement d'un véhicule, l'énergie nécessaire pour franchir une distance donnée comporte :
* un terme indépendant de la vitesse, correspondant aux frottements "secs", principalement dus à la trainée des pneumatiques
* un terme proportionnel à la vitesse, linéaire, correspondant aux frottement fluide d'ordre 1, rencontrés par les barbotages divers, et aux faibles vitesses (par de turbulence, écoulements laminaires)
* un terme quadratique dépendant du carré de la vitesse, principalement porté par les frottements aérodynamiques à grandes vitesses

Pour l'autoroute, en 1ère approximation, c'est justement le terme quadratique qui fait l'essentiel de la consommation d'énergie.

Ce qui signifie en ordre de grandeur : passer de 110 km/h à 130 km/h augmente la consommation de (130/110)²=1.396, soit +40%

en pratique les choses sont un peu plus fines, puisqu'il y a les autres contributions, et que changer de rapport met le moteur sur un plage de meilleur rendement, mais en gros, passer de 110 à 130 km/h augmente les consos de +25/+30% en mesures réelles, et cela quelle que soit la transmission qui ne module que faiblement l'appel d'énergie pour vaincre la résistance aérodynamique.

Parler de +10% en consommation de 110 à 130 km/h par simple changement de rapport de transmission n'est pas réaliste.

Par ex sur ma Golf GTE qui a une boîte DSG6 bien étagée, je passe de 7 à 9L/100 km en E85, et en SP95, de 6 à 8L/100km, soit +30% en gros.

Je conseille par ex la lecture de cette page pour des approfondissements scientifiques : https://weber.fi.eu.org/consommation/

Pour l'aspect écologique / routier

à première vue, réduire la vitesse à 110 km/h au lieu de 130 km/h pour un véhicule isolé va diminuer sa consommation de l'ordre de 30%, soit, et Mme Borne avec ses 20% est finalement en-dessous de la vérité.

Mais d'autres paradigmes se posent :
1) réduire la vitesse, c'est aussi densifier le trafic, et créer des bouchons ou des risques collisions supplémentaires
2) en France, plus de 3/4 du carburant est consommé en ville : la généralisation de véhicules électriques ou PHEV supprimerait cette énorme pollution
3) on devrait penser à faire rouler les véhicules avec des biocarburants
4) finalement déjà peu de véhicules roulent à 130 km/h sur l'autoroute
5) cela serait-il un prétexte à radariser les scandaleux chauffards roulant à 120 km/h en bas d'une ligne droite autoroutière ?

Personnellement je suis pour le statu quo des vitesses autoroutières. Et qu'on s'attaque aux vrais problèmes plutôt qu'à des questions marginales.
Modifié en dernier par Remundo le mar. 23 juin 2020, 21:11, modifié 1 fois.

jfdecach
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Re: 110 ou 130 km/h, consommation

Message par jfdecach »

En effet c'est assez vague.
Mais c'est vrai, il n'y a pas de lien linéaire entre la puissance et la vitesse (Le puissance va permettre d'atteindre une vitesse et l'énergie va permettre de la maintenir un temps donné).
Il y a par contre un lien exponentiel à cause des efforts lié au carré de la vitesse, comme décrit par Remundo.

Et pour donner une image simple, avec une voiture basique:
La puissance pour faire avancer deux voitures à 130km/h est équivalente à celle pour faire avancer trois voitures à 110km/h.

Bref, passer de 110 à 130km/h c'est pas gratuit, quelle que soit la motorisation.

bernie
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Re: 110 ou 130 km/h, consommation

Message par bernie »

J'ai une 508 comme donné dans l'exemple, mais la mienne est une diesel, elle roule à 130 km/h à 2000 tr/mn, et c'est vraiment là qu'elle est la plus efficace, en étant en 8ème. Sur les routes à 80, je ne suis qu'en 6ème, elle n'use pas moins que sur l'autoroute.
Je vais acheter Auto Plus pour en savoir plus les exemples donnés, mais ils ne m'étonnent pas.

Remundo
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Re: 110 ou 130 km/h, consommation

Message par Remundo »

Bernie,

Prenez vos consommations à 80 km/h et 130 km/h stabilisés sur du plat.

Et nous attendons vos conclusions. 8)

Remundo
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Re: 110 ou 130 km/h, consommation

Message par Remundo »

Je reviens sur la notion de "rendement du moteur" : le rendement du moteur est un rapport entre l'énergie mécanique qu'il restitue divisée par l'énergie chimique qu'il consomme.

Les motoristes utilisent une autre notion : la consommation spécifique qui est le g / kWh, qui reflète la consommation de carburant par kWh délivré

Ci-dessous un exemple pour un moteur VW 2L TDI, en ordonnée la pression moyenne effective sur les pistons (PME) qui donne la force/couple du moteur, et en abscisse, les tours/min qui est la vitesse du moteur.

Image

Si l'on doit retenir une chose, c'est qu'il faut dans la mesure du possible placer un moteur à pleine charge et mi-régime pour tirer le maximum de kWh par g de carburant brûlé.

Mais ce qui pilote fondamentalement la consommation d'énergie sur un parcours, c'est d'abord la vitesse imposé au véhicule, le rendement moteur est à peu près constant sur une large plage de charge/vitesse (voir la zone vert pomme du graphique).

le rôle de la boîte de vitesses est de placer le moteur dans une plage verte (idéalement la vert foncée, mais elle est restreinte)

bernie
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Re: 110 ou 130 km/h, consommation

Message par bernie »

Remundo a écrit :
mer. 24 juin 2020, 14:35
Bernie,

Prenez vos consommations à 80 km/h et 130 km/h stabilisés sur du plat.

Et nous attendons vos conclusions. 8)
5,1/5,2 l/100 km à 130 km/h stabilisés.
A 80, c'est difficile, je suis dans le sud, il n'y a pas de petite routes plates et droites par ici. Mais globalement, j'use pareil sur la route et l'autoroute, je ne suis pas dans le cas d'Auto Plus où toutes les voitures consomment plus sur la route. Forcément, en 5ème ou 6ème, ça use.

robvdc
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Re: 110 ou 130 km/h, consommation

Message par robvdc »

Étonnement de mon côté aussi en lisant que la consommation serait proportionnel à la consommation. Cas vécu en revenant de vacances à 80km/h. En accélérant plus fort, fumées noires à l'échappement (soucis segment de piston ?). Sur ce retour, la consommation n'a jamais été aussi frugale :) . Les records de consommation se font elles aussi avec des moyennes faibles. Il y a aussi l'effet "accordéon" qui peut se réduire en roulant moins vite. Pour fluidifier la circulation lors de forte concentration, c'est bien en réduisant la vitesse pour réduire les distances entre véhicules. Si la vitesse est d'avantage harmonisée entre véhicules, il y aurait déjà moins d'accidents dû aux dépassements

narmer
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Re: 110 ou 130 km/h, consommation

Message par narmer »

Bonjour a tous.

Pour parler de consommation spécifique, il y a une grande méconnaissance de tout le monde, y compris des ingénieurs comme moi, alors je ne vous parle même pas des autres.
Depuis 2 ans, j'essaye de n'utiliser mon moteur qu'a son optimum, donc comme mentionné, quasiment pied au plancher et autour du régime de couple max.
Cela marche très bien avec une diesel qui fonctionne en excès d'air.
Avec une essence cela marche moins bien :
La raison est que le meilleur rendement est obtenu pour une richesse un peu faible (0.85).
Mais quand on est pied au plancher, le calculateur va augmenter la richesse car la puissance maximale est obtenue pour une richesse de 1.2.
La seconde raison (ici, c'est mon avis perso que je n'ai pas cherché à démontrer, autrement que me fier à mon intuition) est également due à l'excès d'air du diesel : les moteurs à combustion réchauffent les gaz dans la chambre de combustion, ce qui les fait se dilater et ils appuient sur le piston.
Dans le cas des demi-charges, la combustion à peu de gaz à chauffer, cela pousse moins sur les pistons et les gaz entrainement mal la turbine du turbo.

Dans cette optique, sur les moteurs de F1 actuel, ils ont cherché à produire la maximum de gaz pour faire tourner la turbine. Pour économiser le carburant, ils ont du créer un excès d'air. Pour garder une richesse stoechiométrique, ils ont repris le principe des préchambre de combustion des diesel et de la honda CVCC (brevet Mahle). Dans la préchambre, le mélange est assez riche pour s'enflammer puis les jets chauds chauffe les gaz admis qui ne servent que de support pour recevoir la chaleur et se dilater et pousser les pistons.

Une autre solution intelligente pour faire la même chose est de réduire la quantité d'oxygène dans les gaz admis, comme cela on peut réduire la quantité d'essence tout en restant stoechiométrique.
Comment faire : introduire les gaz d'échappement, le fameux EGR !
Introduire de la vapeur d'eau qui prend la place de l'air (qui contient 20% d'oxygène), principe des injections d'eau et moteur pantone (c'est la vraie explication !!! mais vous ne la lisez nulle part).

Vous ne croyez pas que c'est vrai ?
A votre avis, pourquoi les journalistes ont décrié les moteurs hybrides toyota qui moulinent. C'est pour avoir la meilleur consommation spécifique !
Regardez bien les courses de F1. On remarque que bien avant la fin de la ligne droite, les bolides sont à vitesse constante. A mon avis, c'est du au fait qu'on ne perd peu de temps au tour si on est à 290 au lieu de 300, en revanche, il ne faut pas rester à l'arrêt à 60 km/h dans une chicane car le temps passe et l'on fait sur place. Si c'est exacte, je pense que les batteries électriques se rechargent en fin de ligne droite pour la future accélération. Depuis, cela permet à la voiture d'être déjà en régénération avant le freinage car sinon, les changements entre freinage régénératif et freinage mécanique déstabiliserait la voiture et le pilote, à cause des transferts de charge.

Sur ce principe, les meilleurs voitures thermiques, devraient être la BMW I3 REX et l'Opel Ampéra.
Et oui, le moteur est utilisé que dans sa plage de consommation spéficique minimale !

Personnellement, je conduis de cette façon depuis 2 ans.
J'accélère à fond, puis je débraye, parfois, je coupe le moteur et je reste en roue libre.
Bon, il faut être tout seul, car cela va à l'encore de la majorité des gens qui accèlent tout doucement et freinent au dernier moment avant un rond point ou une entrée de village.
Par exemple, de nuit, j'ai fais le test sur des routes de campagne :
- sortie de village, pied au plancher en 3ème entre 1800 tr et 2800 tr, puis pareil en 4ème. J'arrive à 120 km/h (pas bien !).
- je coupe le moteur (direction électrique), et je me laisse glisser jusqu'à 70 km/h, puis je me relance à nouveau à 120.
- A des fois à plus de 1km d'un village, je coupe le moteur, j'arrive dans le village à 60, et je le traverse en entier à 50 km/h.
- en sortie du village, c'est reparti !

Quand je fais cela, mon ordinateur de bord passe de 800 km à 1250 km !
Bon, c'est extrème.

Dans la vie de tous les jours, je me contente à debrayer et je roule juste avec le ralenti, et je consomme 0.2-0.4L/100.
D'ailleurs, il faut que j'essaye la Golf GTE, car je crois qu'elle a une roue libre, comme un vélo. C'est parfait.

En fait, je constate qu'on consomme environ 2,5L au cent pour faire tourner un 4 cylindre diesel à 2000 tr/min.

Faites le test : trouvez un faux plat descendant permettant de rouler à vitesse constante sans le moteur. Cela veut dire que le moteur ne sert à rien pour faire avancer la voiture. Reprenez cette descente mais en 5ème. Pour lutter contre le frein moteur, vous devrez accélérer. Notez votre consommation instantanée à ce moment là. Elle correspondra à l'essence qui ne sert à rien, juste à faire tourner le moteur.

Pour ma voiture, c'est 2,5L/100 pour faire tourner le moteur.
Disons que quand je roule à 90 sur le plat, je fais du 4L. Donc il n'y a que 1L ou qui font avancer ma voiture !!!
Alors si je veux donner 2 fois d'énergie à ma voiture je n'ai pas besoin de faire du 7L/8L. Il suffit que je fasse du 5L/100.

C'est aussi une explication de la consommation spécifique qui baisse en charge.

Donc pour en revenir à ce sujet, le 110 me gonfle car je vais consommer plus à 110 que si je fais le yoyo entre 140 et 110 km/h.
Cela me fait ch-ier de rouler moins vite et de surconsommer.





Des milliards de litres de pétrole sont gaspiller pour faire tourner des moteurs pour rien.

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Re: 110 ou 130 km/h, consommation

Message par webmaster »

Remundo a écrit :
mar. 23 juin 2020, 10:44
Ce qui signifie en ordre de grandeur : passer de 110 km/h à 130 km/h augmente la consommation de (130/110)²=1.396, soit +40%
Et si je divise par 2, passer de 130 à 65, la conso baisse de (130/65)²=4,225 ? Alors une voiture qui consomme 8 l/100 km sur l'autoroute ne consommerait plus que 2 l/100 km ?
Drôlement fumeux comme calcul...

La physique est secondaire, ce qui compte est la courbe de consommation spécifique d'un moteur, et sur un dernier rapport, les courbes ont toutes la même forme. Elles commencent par baisser un peu, je veux dire qu'une voiture consommera moins à 50 km/h qu'à 40 km/h, parce que le rendement du moteur est mauvais à bas régime (comme dans une forte côte, on consommera moins en troisième à 4000 tr/mn plutôt qu'en cinquième à 2000 tr/mn), puis elles montent d'abord très doucement, puis plus rapidement. Désolé, j'ai pas d'image sous la main...
narmer a écrit :
sam. 27 juin 2020, 00:25
C'est pour avoir la meilleur consommation spécifique !


Personnellement, je conduis de cette façon depuis 2 ans.
J'accélère à fond, puis je débraye, parfois, je coupe le moteur et je reste en roue libre.
Bon, il faut être tout seul, car cela va à l'encore de la majorité des gens qui accèlent tout doucement et freinent au dernier moment avant un rond point ou une entrée de village.
Par exemple, de nuit, j'ai fais le test sur des routes de campagne :
- sortie de village, pied au plancher en 3ème entre 1800 tr et 2800 tr, puis pareil en 4ème. J'arrive à 120 km/h (pas bien !).
- je coupe le moteur (direction électrique), et je me laisse glisser jusqu'à 70 km/h, puis je me relance à nouveau à 120.
- A des fois à plus de 1km d'un village, je coupe le moteur, j'arrive dans le village à 60, et je le traverse en entier à 50 km/h.
- en sortie du village, c'est reparti !

Quand je fais cela, mon ordinateur de bord passe de 800 km à 1250 km !
Bon, c'est extrème.

Dans la vie de tous les jours, je me contente à debrayer et je roule juste avec le ralenti, et je consomme 0.2-0.4L/100.
D'ailleurs, il faut que j'essaye la Golf GTE, car je crois qu'elle a une roue libre, comme un vélo. C'est parfait.

En fait, je constate qu'on consomme environ 2,5L au cent pour faire tourner un 4 cylindre diesel à 2000 tr/min.

Faites le test : trouvez un faux plat descendant permettant de rouler à vitesse constante sans le moteur. Cela veut dire que le moteur ne sert à rien pour faire avancer la voiture. Reprenez cette descente mais en 5ème. Pour lutter contre le frein moteur, vous devrez accélérer. Notez votre consommation instantanée à ce moment là. Elle correspondra à l'essence qui ne sert à rien, juste à faire tourner le moteur.

Pour ma voiture, c'est 2,5L/100 pour faire tourner le moteur.
Oui, avoir la meilleure consommation spécifique. C'est pour cela qu'on voit des boites avec de plus en plus de vitesses, garder le moteur dans sa bonne plage de régime.

La conso de 2,5 l/100 km me parait très élevée, avec les injections modernes (coupure du débit en décélération, mélange pauvre en charge partielle) on descend bien en dessous.
Regardez devant vous, le futur arrive.

Remundo
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Re: 110 ou 130 km/h, consommation

Message par Remundo »

webmaster a écrit :
lun. 29 juin 2020, 22:22
Remundo a écrit :
mar. 23 juin 2020, 10:44
Ce qui signifie en ordre de grandeur : passer de 110 km/h à 130 km/h augmente la consommation de (130/110)²=1.396, soit +40%
Et si je divise par 2, passer de 130 à 65, la conso baisse de (130/65)²=4,225 ? Alors une voiture qui consomme 8 l/100 km sur l'autoroute ne consommerait plus que 2 l/100 km ?
Drôlement fumeux comme calcul...
ça n'est pas fumeux c'est même de plus en plus vrai quand on roule au-delà de 100 km/h.

Par contre si l'on roule très lentement (disons en-dessous de 30 km/h), les frottements fluides sont plutôt linéaires, et si on roule très très doucement (<10 km/h), c'est la traînée pneumatique qui est le poste n°1 de consommation.

Mon message initial explique et nuance tout.
La physique est secondaire,
Absolument pas, elle est centrale, décisive et indispensable.
ce qui compte est la courbe de consommation spécifique d'un moteur, et sur un dernier rapport, les courbes ont toutes la même forme.
Le mot "consommation spécifique" porte mal son nom, car il s'agit d'un rendement et non pas d'une consommation.

Le fait de rouler à 130 km/h appelle environ 30% d'énergie en plus qu'à 110 km/h pour déplacer le véhicule, le moteur répond à cet appel d'énergie, mais ça ne veut pas dire qu'il consommera moins qu'à 130 km/h, même si à 110 km/h son rendement "spécifique" fût moins bon.

Faites un trajet autoroutier bouclé 2 fois à 110 km/h et 130 km/h le même jour, vous verrez bien que la conso augmente, quel que soit votre rapport de transmission.

C'est très facile à faire entre 2 échangeurs espacés de 20 km par exemple sur une autoroute pas embouteillée.

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