Couples, forces et puissance

Et si el professor le permet, je rajouterais à sa brillante démonstration, la notion de couple instantané, celui qui file la banane à la rotation de la poignée!
Le banc de puissance comme tu l'expliques va mesurer le couple moyen du moteur, je te cite dans le post "pourquoi avoir choisi Triumph",  sur la question du calage à 270° des t120 et de la spécificité moteur qui en découle;

Comme avec un V-twin à 90°, les pistons d'un bicylindre en ligne à 270° ne sont jamais immobiles en même temps, ce qui réduit le moment d'échange net entre le vilebrequin et les pistons pendant une rotation complète.

Très juste, et ça veut simplement dire que dans les autres configurations moteurs (calage à 180 ou 360) au moment de l'explosion dans un des cylindres, soit la phase dynamique du piston, l'autre piston est à l'arrêt, et de fait demande une énergie qui vient lisser la force résiduelle.
Pour être précis il faut entendre le "moment" dans le domaine de la mécanique en temps que grandeur physique.

Je cite:
extrait de "le calage des moteurs, le repaire des motards":

Notions de couple moyen et couple instantané

Selon le nombre de cylindres et leur disposition, la superposition des efforts de chacun se combine de façon plus ou moins heureuse. Voilà qui nous amène à la notion de couple instantané, qui forge le caractère d’un moteur.
Ce que l’on mesure sur un banc d’essai, c’est le couple moyen du moteur en fonction du régime. L’indication qui figure sur la fiche technique, c’est aussi le couple moyen maximum à un régime donné. Mais ce que ressent le pilote, de façon plus ou moins forte, c’est le couple instantané, celui qui résulte de la combinaison des efforts de pressions appliqués sur le piston et des efforts d’inertie. Ici la géométrie du moteur joue un rôle, même sur la combinaison des efforts de pression. Ainsi, si la combustion d’un cylindre se produit au moment de la compression d’un autre, cela calme l’intensité du pic de couple instantané, mais cela ne change en rien la valeur du couple moyen sur 2 tours moteur. 


Pour compléter la réponse de Gunthar sur son expression "le gras du couple", j'entends aussi de mon côté la manière dont il est délivré et la qualité perçue en pratique.
Et puis de toute façon comme le dit Adriana, s'il faut bannir le sucre, il faut manger du gras! Autant qu'il soit de qualité.

Bon, je trouve que le sac à main est plus parlant...

Je blague, très intéressantes vos précisions. 

J'en ajouterais une, tout juste évoquée : la longueur du bras de levier.

Remplacez le sac à main par un marteau. Un couple de 1 mètre kilo (mkg), c'est un poids d'un kilo au bout d'un manche (dont on ne compte pas le poids) d'un mètre de long. 
Tenu au bout du poignet immobile, la force de torsion que l'on ressent dans le poignet est le couple instantané. 
Un 125, c'est 1 mkg
Un 1200, c'est 10 mkg. 
Remplacez le coup de sac dans la tronche par l'enfoncement d'un clou par le dit marteau. 
Cet enfoncement résulte d'une puissance.
Avec un marteau de 10 kg, pas besoin de donner de vitesse.
Avec un marteau de 1 kg, il faut taper très "vite".
Mais si ce marteau de 1 kg a un manche de 1,50 m, on obtiendra le même effet avec une force moindre.

Sur les rares moteurs longue course (Harley, Kawa W 800...), la bielle et le maneton sont plus longs à cause de la course plus longue du piston. On a donc un bras de levier supérieur, ce qui explique le couple à bas régime de ces moteurs. 
Sur les 900 et 1200 Triumph, on obtient un résultat similaire par le cycle à 270° qui fait que les pistons ne sont jamais immobiles ensemble et que la seconde explosion vient renforcer la première "dans le même mouvement". 
D'où l'impression avec ce moteur d'avoir un mono cylindre à cylindre auxiliaire plutôt qu'un twin...

J'avais brodé un peu sur les remarques judicieuses de Lino, mais est-ce encore utile, vu que le sac à main et le marteau sont bien plus parlant que la théorie souffreteuse. Je vous le donne quand même, mais ne le lisez pas.

À tout moment, la valeur du couple (du moment) s’appliquant au vilebrequin est : C (N.m) = r (m) x Ft (N). Il s’exprime en N.m ou daN.m et Ft est la décomposition de l’action du piston sur la bielle (F1). Le travail produit par le couple est exprimé en Joule : W (Joule) = C (N.m) x α (radian).
La force F1 dépend :
            - de la valeur de force engendré par la pression sur le piston ;
            - de l’angle (α).



Phase admission
La force résultante F est opposée au mouvement du piston, (Pcarter > Pcylindre), le couple nécessaire pour effectuer la descente du piston est résistant. Si la pression d’admission est plus faible (papillon fermé par exemple ou fonctionnement en altitude), le couple résistant sera plus grand.

Phase compression
Le piston a changé de sens de déplacement, mais la force engendrée par la pression dans le cylindre a également chargée de sens. Le couple qui en résulte est donc encore résistant, et sa valeur instantanée dépend :
            - de la position de la bielle à l’instant t ;
            - de la valeur de la pression instantanée dans le cylindre.
Si la masse de gaz admise pendant la phase admission est faible, le couple résistant est moins important.

Phase détente
Cette fois, la force et le déplacement sont dans le même sens, nous avons un couple moteur. S’il n’y a pas de combustion (coupure d’injection en décélération, par exemple), le couple moteur est le symétrique du couple engendré par la compression (aux pertes calorifiques et aux frottements près).

Phase échappement
La force engendrée par la pression des gaz brûlés est opposée au sens de déplacement du piston. Nous avons donc un couple résistant. Si la pression à l’extérieur du moteur augmente (P atmo), le travail résistant de l’échappement sera plus important.
Le travail fourni aux phases d’admission et d’échappement est appelé « travail de pompage ».

Les forces d’inertie
À chaque course, l’attelage mobile (piston + bielle) est accéléré pendant une partie de la course, puis ralenti jusqu’au point mort.
Les forces engendrées dépendent :
            - des masses des pièces mobiles ;
            - du type de mouvement suivi (rotation, translation, mouvement combiné) ;
            - de l’accélération subie (donc du régime).
La somme des couples instantanés dus aux forces d’inertie sur un cycle est nulle. Le couple réel instantané qui s’applique sur le vilebrequin est donc la somme des couples instantanés dus à la pression et du couple instantané dû aux forces d’inertie : C = Cp + Ci.

Lissage de couple
La première solution pour obtenir un couple moyen toujours positif est d’adjoindre au vilebrequin un volant d’inertie. Son rôle est de « stocker » de l’énergie pendant la phase détente, pour la restituer pendant les trois autres temps.
La seconde solution est de multiplier les cylindres, à condition que leur temps moteur respectifs soient répartis sur les deux tours moteurs que nécessitent les 4 temps.
Cela aura pour effet de produire un couple instantané plus stable, et de permettre de réduire la masse du volant moteur.

Le couple moteur C instantané dépend :
            - du couple résistant engendré par l’admission et l’échappement (travaux de pompage) ;
            - du couple engendré par la combustion de la charge ;
            - du couple engendré par les frottements internes ;
            - du couple résistant engendré par l’entraînement des organes (pompe à huile).

Le « gras du couple » est le coup de pied au cul qu’on ressent à un régime x (nombre de tours) en fonction de la vitesse enclenchée.

Faut pas te vexer comme ça, c'est très intéressant et bien plus précis que mes métaphores de charpentier.

Juste une précision, par rapport à un passage de Gaeter, plus haut  : 
Sur les voitures, même diesel, depuis Euro 5 et sur les motos depuis Euro 4, il n'y a plus de coupure d'alimentation à la décélération, pied levé ou poignée au repos. 
Et sur les motos Euro 3, on arrive encore à une injection zéro, mais très progressivement. 

Le but est de ne pas laisser le catalyseur refroidir, sur une longue descente au frein moteur par exemple, ce qui nuirait ensuite à son efficacité. 
Sur les diesel, c'est en plus pour réduire les NOx (oxydes d'azote). En effet, ceux ci ne sont pas un résidu de carburant, mais une "dégradation" de l'azote présent dans l'air (en fait, son association à l'oxygène) sous l'effet de la chaleur et de la pression. Car même avec une injection 0, un diesel comprime fortement l'air au point de le faire chauffer. Et produit des NOx, même sans gazole.
En ajoutant un peu de gazole (idem ralenti, soit 0,5 à 1 litre/heure pour faire simple) pour faire du CO2, on évite le NOx.

C'est en partie de là que vient l'impression d'absence de frein moteur sur les voitures et motos modernes, ça plus l'accélérateur électronique qui coupe progressivement l'alimentation. 
Coupure progressive pour plein de raison, dont éviter une dépression brutale dans l'admission (et les cylindres) qui fait remonter l'huile moteur.

Et pour conforter ce qu'écrit Gaeter sur l'usage intelligent du frein moteur pour pratiquer l'écoconduite, moins il y a de frein moteur, plus on peut économiser de carburant. 
Un moniteur d'éco-conduite avait une image assez parlante : "l'organe qui consomme le plus de carburant sur une voiture, ce n'est pas le moteur, ce sont les freins" (sauf sur autoroute,  hein...)
C'est d'ailleurs en recyclant en énergie électrique l'énergie cinétique de la décélération que les hybrides sont aussi sobres. Mais on peut approcher leurs records de conso sur route à virage et à relief en ne touchant jamais aux freins. 
Ce qui, vous vous en doutez, implique aussi de ne solliciter l'accélérateur qu'au "juste nécessaire" pour avancer.
On le voit avec nos motos, sur itinéraire tourmenté où l'aérodynamique déplorable de nos machines intervient peu : on peut descendre à 3,3 l avec une T120 et sous les 3 l avec une T100 (ou 2,7 l avec une 700 GS...)

Et au fait,  pour répondre à Stevens sur la T120 (et T100 aussi je crois), le gras du couple est à 3100 tr/mn. En pratique, entre 2 500 tr/mn et 3 500 tr/mn.
Sur l'ancienne T100 et SE 865 cm3, il était, de mémoire, autour de 5 500-6000 tr/mn.

Gunthar a écrit:

Faut pas te vexer comme ça

Mais que me dis-tu, Gunthar ? Je ne suis pas du tout vexé ! Où vas-tu chercher cela ? Que du contraire ! Je trouve tes exemples bien plus parlantes pour expliquer ce qu'est le couple que mes explications sulfureuses ou souffreteuses. D'ailleurs, je viens de terminer un texte que je vais poster sur "Revêtement glissant" qui te démontrera ce que je pense de tes explications. Et ça n'a pas été écrit a posteriori, non, c'est d'origine dans mon texte.

Je t'ai répondu.
Pour en revenir au couple, un extrait d'une newletter pro (auto actu, auteur Jean-Philippe Théry, pas maladroit du clavier...). 
Ceci pour relativiser les "gros (et gras) couples de nos motos. 
L'électricité renverra tout ça dans la poubelle de l'histoire du moteur thermique. Je ne dis pas que j'attends ça avec impatience, hein...
Ca parle d'une voiture électrique...

Au sujet du couple moteur, j'ai retrouvé une vidéo de la Norton commando 850 de 1974.
https://youtu.be/BbGdmpXCen8

L'essayeur y explique bien le ressenti du couple et l'agrément que cela procure sur les petites routes pleines de virages. 
J'ai roulé 10 ans en commando 850 et je trouve que cette vidéo retraduit exactement mes impressions de conduite avec cette moto.

Et, avec la T120, je retrouve ce type de moteur qui procure également cet agrément et ce plaisir de conduite au couple, en un peu plus énergique encore car c'est un 1200 et calé à 270 degrés.

Un mythe ! Il y en a toujours à vendre chez Legend' Motorcycles à Tours, entre 10 et 20 000 €.
En revanche, ne cherchez pas la Norton Street Scrambler dont parle l'essayeur, ça n'existe pas.

Étonnant que tu n'ai jamais entendu de la Street Scrambler: garde boue avant haut, échappements relevés de chaque coté. A priori destinée au marché US elle a du sortir en '70-'71

Au temps pour moi ! En effet, 5500 exemplaires assemblés, sur 8 mois d'existence.
Du coup je regrette moins l'appellation sur la mienne...

Pourvu que, selon la même démarche, Triumph ne nous sorte pas une Hi-rider !