Les Moteurs
En conclusion...
En conclusion on peut calculer la puissance d’un moteur en multipliant le couple de celui-ci par son régime soit le nombre de tour par seconde de la bielle-manivelle en radian par seconde. Le couple du moteur correspond à la force du mouvement de rotation du moteur et s’exprime en Newton mètre.
On a donc pour formule générale :
Puissance moteur (en Watt) = Couple(Nm) ✕ Vitesse angulaire du moteur (Rad/s).
Pour calculer la vitesse de la voiture, on ne prendra en compte que la résistance aérodynamique (en négligeant la résistance au roulement et la résistance à la pente), on obtient l’équation suivante :
Avec :
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V vitesse du véhicule en m/s
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P puissance produite par le moteur en watt
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⍴ masse volumique de l'aire en kg/m³
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S surface frontale en m²
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Cx coefficient de traînée (coefficient de pénétration dans l’air)
Dans le but d’aller toujours plus vite il faut donc comparer l’énergie utile produite par chaque moteur en fonction du volume de son énergie primaire car seul la surface du véhicule face au vent importe sur du plat qui, elle dépend de la taille du véhicule soit de la taille du stockage de l’énergie dans celui-ci :
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Le moteur à combustion possède un rendement de 42% pour du diesel, c’est-à-dire que 42% de l’énergie primaire est transformé en énergie utile (mécanique) et le reste en énergie thermique. Le diesel possède une densité énergétique de 36,4 MJ/L. On a donc 42% de 36,4 soit 15.3 MJ/L d’énergie utile.
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Le moteur électrique possède quant à lui un rendement de 98% dans le meilleur des cas. L’hydrogène comprimé à 700 bars possède une densité énergétique de 5,6 MJ/L. On a donc 98% de 5,6 soit 5,5 MJ/L d’énergie utile.
On notera que pour les deux types moteurs pour augmenter leur couple il faut augmenter leur taille, nous n’avons pas réalisé les calculs pour connaître la taille idéale en prenant en compte couple et matériaux utilisés, car cela est très complexe.
On en déduit qu’aujourd’hui le véhicule qui nous permettrait d’aller le plus vite est un véhicule comportant un moteur à combustion. Mais demain cela ne sera surement plus le cas. En effet aujourd'hui le rendement des moteurs à combustions n’augmente plus, par contre les progrès sur le stockage de l’énergie électrique en batterie ne cesse pas, avec par exemple les batteries à hydrogène qui sont de plus en plus compactes.