Comprendre le groupe motopropulseur du camion et améliorer les économies de carburant par la formation à la conduite

Les moteurs de camions sont conçus en fonction d’une plage de fonctionnement, une plage de régime moteur dans laquelle ils fonctionnent avec un rendement énergétique maximal pour le travail qu’ils effectuent. Ce « point idéal » varie selon les marques et les modèles. Un Detroit DD15 sera légèrement différent d’un Cummins X15 ; un Paccar MX 13 sera différent d’un Volvo D13.

Indépendamment de la marque ou du modèle de moteur, l’impact le plus important sur le rendement du moteur provient du choix de la transmission et de la vitesse de croisière sur autoroute.   

Avant d’aborder les rapports de vitesse et les dimensions des pneus, nous devons comprendre la relation entre le régime moteur, le couple moteur et la puissance du moteur, ainsi que leur incidence sur la consommation de carburant. Les moteurs consomment moins de carburant à bas régime (tr/min) qu’à haut régime. En maintenant le régime moteur à un bas niveau, vous réduirez votre facture de carburant. L’objectif est de maintenir le régime moyen du moteur par kilomètre à un niveau bas.

La spécification du groupe motopropulseur nécessite une bonne compréhension de ce que vous prévoyez de faire avec le camion, ainsi qu’une évaluation honnête de la façon dont vous allez le conduire. (Photo : Jim Park)

Les constructeurs de camions effectuent plusieurs calculs avant d’approuver les spécifications d’un groupe motopropulseur. Ils examinent l’application prévue, le poids brut du véhicule, la vitesse de croisière prévue, la capacité de franchissement de pente, la capacité de démarrage, etc. Ils savent déjà à quoi ressemblent les courbes de performance du moteur. L’étape suivante consiste à déterminer les bons rapports de transmission et d’essieu moteur (et la taille des pneus) pour adapter les spécifications du groupe motopropulseur à l’application prévue.

Une fois le camion construit, il est difficile et coûteux de modifier les spécifications.

Les courbes de couple et de puissance

Lors de l’élaboration des spécifications d’un camion routier, il faut tenir compte des nombreux rapports d’essieu moteur et des rapports de sortie de transmission.

En commençant par la transmission, nous avons l’entraînement direct (1:1) et généralement deux options de surmultiplication. L’entraînement direct signifie que l’arbre de sortie tourne d’un tour complet pour chaque tour complet de l’arbre d’entrée. La transmission directe est réputée être la plus efficace car le couple passe par le plus petit nombre d’engrenages, ce qui minimise les pertes dues aux frottements. 

Il existe deux rapports de surmultiplication typiques – 0,87:1 (surmultiplication simple) et 0,73:1 (surmultiplication double). Certains fabricants proposent un rapport unique situé quelque part au milieu. En termes pratiques, la surmultiplication signifie que l’arbre de sortie tourne respectivement de 1,13 et 1,27 fois pour chaque tour de l’arbre d’entrée. En d’autres termes, l’arbre de sortie de la transmission tourne plus vite que le vilebrequin du moteur. Certains disent que la surmultiplication est moins efficace que la transmission directe parce que des engrenages supplémentaires sont nécessaires, mais ils admettent que les pertes par frottement sont faibles.   

Le choix est plus vaste en ce qui concerne les rapports de l’essieu/moteur. En fait, il y en a des dizaines, en fonction de l’application prévue, depuis les camions tout-terrain qui grimpent les montagnes jusqu’aux camions routiers qui consomment moins de carburant. Plus le rapport est élevé (par exemple, 4,11:1), plus les performances sont élevées, car ces rapports permettent au moteur de tourner dans la partie supérieure de la plage de régime, là où la puissance est la plus élevée. Plus le rapport est faible (par exemple 2,64:1), plus le rendement énergétique sera élevé car le moteur tourne à un régime inférieur.

Les fabricants de moteurs publient les tableaux de couple et de puissance pour leurs moteurs. Ces tableaux aident à trouver la bonne spécification du camion tout en fournissant des indications précieuses aux conducteurs sur la meilleure façon de faire fonctionner le moteur. Si vous conduisez un camion équipé d’une transmission automatisée, le moteur et la transmission sont programmés pour travailler ensemble afin d’optimiser l’économie de carburant ou les performances (généralement au choix de l’acheteur). Il est particulièrement important pour les conducteurs qui ont une transmission manuelle, et un plus grand choix de vitesses, de comprendre ces tableaux.

Le tableau ci-dessous représente un moteur Detroit DD15 de 2021 d’une puissance nominale de 455 ch et d’un couple de 1 550 lb-pi. J’ai choisi ce graphique parce qu’il est facile à lire. Les tableaux de couple et de puissance pour d’autres marques et modèles sont un peu différents, mais ils transmettent les mêmes informations.

Crédit pour le tableau : Detroit Diesel

Voici ce que l’on peut tirer de ce tableau :

1 – Le couple maximal (ligne supérieure) de 1 550 lb-pi s’étend sur une plage de 975 à 1 500 tr/min.

2 – La puissance maximale est produite à 1 625 tr/min (le couple à ce moment-là est de 1 471 lb-pi).

3- Si vous voulez que ce moteur soit le plus économe possible, vous devez le régler pour qu’il tourne entre 1 100 et 1 200 tr/min.

4- Si vous souhaitez que le moteur atteigne des performances optimales (vitesse de croisière plus élevée, charges plus lourdes, plus de collines), vous le régleriez pour qu’il tourne entre 1 300 et 1 500 tr/min.

Il convient de noter que, dans les années 1980 et 1990, les courbes de couple des moteurs présentaient des bosses distinctes où le couple maximal était disponible dans une bande de régime très étroite et située assez haut dans la plage de régime. Le couple de sortie chutait de façon spectaculaire en dessous de ce point et diminuait au-dessus de ce point, mais pas aussi nettement qu’aujourd’hui.

Les commandes électroniques du moteur permettent maintenant d’obtenir des plateaux de couple plus plats et plus larges plutôt que les bosses d’autrefois. Cela a amélioré le confort de conduite et a permis aux conducteurs de rester plus longtemps sur une vitesse supérieure. Vers 2004-2007, il était courant de voir les courbes de couple atteindre un plateau entre 1 100 et 1 400 tr/min, offrant aux conducteurs une bande de 300 tr/min de couple hautement utilisable. Aujourd’hui, les plateaux de couple maximal peuvent s’étendre de 900 à 1 500 tr/min, offrant ainsi aux conducteurs l’équivalent d’un rapport complet de couple maximal.

C’est ce qui a vraiment modifié l’approche quant à la façon de programmer les spécifications des groupes motopropulseurs. Cependant, certains conducteurs qui ont appris à conduire avec des moteurs plus anciens ne se sont pas encore adaptés aux nouvelles plages de couple et continuent à spécifier et à conduire leurs camions selon des principes dépassés.

Si certains des commentaires qui suivent ne s’appliquent pas directement aux anciens camions, les principes, eux, sont les mêmes.

Engrenage rapide, marche lente

Le concept de vitesse rapide et de marche lente existe depuis des années, mais en 2011, Volvo Trucks l’a baptisé « downspeeding » et a commencé à commercialiser ce qu’il a appelé un groupe motopropulseur XE (pour une efficacité accrue). Il se targuait d’un régime moteur de 1 150 tr/min à 65 mph grâce à un moteur D13 développant 425 chevaux et un couple de 1 750 lb-pi, une transmission I-Shift surmultipliée avec un rapport de 0,78:1 et des rapports de pont arrière de 2,64:1.

Au moment de son lancement, Volvo affirmait que chaque baisse de 100 tr/min du régime moteur permettait d’améliorer de 1,5 % la consommation de carburant par rapport aux configurations autres que XE. Une baisse de 200 tr/min permettait d’économiser 3 % de carburant.

Volvo n’a pas inventé le concept, mais a été le premier manufacturier à commercialiser une transmission qui n’aurait pas été possible avec une boîte manuelle. Le logiciel propriétaire permettait au moteur et à la transmission de communiquer, ce qui garantissait que le moteur restait aussi proche que possible de la plage de régime idéale. Bien que les conducteurs puissent également faire la même chose avec une boîte de vitesses manuelle, cela demande une énorme part d’attention de la part du conducteur.

Pour maintenir le moteur dans sa zone optimale d’économie de carburant, il faut adapter le groupe motopropulseur à l’application prévue. Les camions urbains ou régionaux n’auront pas de bons résultats avec des vitesses longues sur autoroute. Gardez l’application à l’esprit lorsque vous spécifiez le groupe motopropulseur. (Photo : Jim Park)

La rétrogradation – ou le passage d’une vitesse rapide à une vitesse lente – est un concept qui fonctionne toujours avec les boîtes de vitesses manuelles. Il n’est simplement pas pratique de descendre très bas avec une transmission automatique. C’est là qu’il est utile de vérifier les courbes de performance du moteur – pas seulement pour les spécifications, mais également pour bien le conduire. Si vous laissez le moteur descendre dans la partie inférieure de la plage de couple maximal, vous devrez rétrograder. S’il descend trop bas, vous devrez peut-être passer un rapport inférieur, voire deux.

Comme indiqué ci-dessus, les moteurs de la génération actuelle ont des plateaux de couple de pointe très larges, avec une plage de 400 à 500 tr/min dans certains cas. Les moteurs plus anciens n’ont parfois que 200 à 300 tr/min à leur disposition. Si vous êtes trop près du couple de pointe pour une vitesse de circulation donnée, il ne restera plus rien en réserve lorsqu’il faudra gravir une pente ou affronter et un vent de face. Et plus vous êtes lourd, plus votre moteur se sentira inadéquat car le régime va chuter encore plus vite. La motricité n’est plus possible parce que la capacité à monter les pentes de la vitesse supérieure a été compromise.

Le résultat est que vous voudrez probablement rétrograder d’un rapport, ou au moins diviser le rapport supérieur avec une transmission à plusieurs vitesses. Cependant, cela augmentera le régime moyen du moteur par kilomètre et la consommation de carburant.

Adapter le régime moteur à la route

Les propriétaires-exploitants qui cherchent à économiser du carburant en passant des vitesses rapides et en roulant lentement peuvent rencontrer des problèmes lorsque le travail s’éloigne des spécifications.

Par exemple, si les spécifications indiquent que le camion doit rouler à 112 km/h à 1 200 tr/min sur de belles routes plates, il se peut que vous rouliez à 1 100 tr/min à 104 km/h. Dans certains cas, il vous faudra plus de temps pour atteindre votre vitesse de croisière. Dans certains cas, cela vous rapprochera du point de chute du couple maximal et vous obligera peut-être à rétrograder davantage. Si vous rencontrez des vents contraires ou si vous êtes sur un terrain vallonné, vous devrez constamment rétrograder et le camion deviendra vite pénible à conduire.

Pour les propriétaires-exploitants, il est difficile de prévoir où ils travailleront d’une année sur l’autre, sur quel type de terrain ils rouleront ou quelle charge ils tireront, ce qui peut rendre difficile la prise de décision en regard des spécifications à choisir. En d’autres termes, la spécification d’un camion pour une certaine application peut convenir cette année, mais cette spécification peut ne pas convenir si l’on change d’emploi.

Le même raisonnement s’applique aux propriétaires-exploitants qui achètent des équipements d’occasion. Il ne sert à rien d’acheter un camion de route conçu pour les montagnes de l’Ouest si l’objectif est de parcourir les routes plates de la côte Est des États-Unis.

Ce point précis a créé des problèmes pour certains propriétaires de camions lorsque des limites de vitesse ont été imposées en Ontario et au Québec en 2008. Les camions équipés pour rouler à 70 mph mais limités à 65 mph ont dû rétrograder d’un rapport pour pouvoir continuer à rouler. À 75 mph – une limite de vitesse observée dans certains États de l’Ouest – un camion conçu pour rouler à 65 mph fonctionnera à un régime moteur beaucoup plus élevé que celui prévu à l’origine. L’économie de carburant en pâtit, qu’il soit trop rapide ou trop lent.

Spécifiez votre camion correctement dès le départ, puis conduisez-le comme vous l’avez spécifié.  

Un bon concessionnaire de camions sera en mesure de vous guider tout au long de ce processus en utilisant les spécifications exactes du camion que vous assemblez, et pourra vous aider à configurer le camion pour l’application que vous avez en tête. Votre obligation à ce stade est d’être honnête sur ce que vous prévoyez de faire avec le camion.

Lors de l’achat d’un camion d’occasion, vous avez tout intérêt à effectuer vous-même certains de ces calculs pour vous assurer, au final, d’obtenir le groupe motopropulseur adapté à l’application désirée.

Donnez votre avis

Vos données ne seront ni publiées, ni partagées.

*