Comment faire la différence entre le couple et la puissance d’un moteur ?

– Ma voiture marche mieux que la tienne !

– Oui, mais c’est normal, ton moteur est plus puissant !

Voilà typiquement le genre de raisonnement que l’on peut entendre quand deux personnes discutent « moteur ». Or, si l’explication donnée n’est pas tout à fait fausse, elle mérite cependant d’être clarifiée et relativisée. Car bien souvent, parler de la puissance est un abus de langage. Il conviendrait en fait de parler de couple.

Différences entre couple et puissance moteur

Pour faire simple, faisons un petit parallèle avec… le cyclisme. Sans forcer, en pédalant à allure moyenne, un premier cycliste grimpe une côte sans jamais donner l’impression de forcer. Son moteur, en l’occurrence ses jambes, produisent beaucoup de couple.

Couché sur son vélo, le second pédale comme un dératé et file à toute allure. Lui, utilise la puissance.

Vous comprenez la différence ?

Pour clarifier encore la comparaison, considérons deux moteurs de puissance proche : l’un équipe une Formule 1, l’autre un tracteur de semi-remorque. On est d’accord que si un camion est incapable de passer de 0 à 100 km/h en 2 secondes, jamais une F1 ne pourrait déplacer une remorque de 28 tonnes ! Et pour cause, puisqu’un camion dispose d’énormément de couple pour peu de puissance alors qu’une F1 est très puissante, mais pas très « coupleuse ».

En simplifiant à l’extrême, on pourrait dire que le couple représente la force tranquille et que la puissance est toujours associée à une notion de vitesse.

Définition du couple du moteur

Quelques notions de physique maintenant. Le couple, dont l’unité de mesure est le Newton mètre (Nm), résulte de l’application d’une force sur un bras de levier. Par exemple, un couple de 10 Nm est le résultat d’une force de 10 Newton appliquée sur un bras de levier d’un mètre (ou de 5 N sur un bras de levier sur 2 mètres, etc.). Certains anciens parlent encore en mkg (mètre kilo). Cela peut paraître plus simple (car un kilo, tout le monde sait ce que cela représente), mais ce n’est pas correct. Car le kilo est une unité de masse (de quantité de matière). Or, il est ici question de force, et une force s’exprime en Newton.

Question de taille

Dans un moteur thermique, la force s’exerçant sur le piston résulte de la quantité d’énergie libérée par la combustion. Le bras de levier est quant à lui défini par le dimensionnement du vilebrequin, en d’autres termes par la course, qui représente le déplacement du piston dans le cylindre. De manière plus imagée, imaginez une manivelle. Ainsi, à force de combustion égale, plus la course d’un moteur est longue (plus la manivelle est grande) plus son couple est élevé. À l’opposé, si on réduit la course, il faudra, pour obtenir un couple aussi élevé, augmenter la force exercée sur le piston. Pour ce faire, on augmente le diamètre du piston ou on recourt à la suralimentation (turbo ou compresseur). Mais ça, c’est une autre histoire.

Définition de la puissance du moteur

La puissance, bien qu’on en parle plus fréquemment, est plus difficile à matérialiser. Et pour cause, puisqu’elle dépend directement… du couple. En effet, la puissance est une grandeur dont la valeur résulte de celle du couple, multipliée par la vitesse de rotation. Elle ajoute donc une notion supplémentaire, celle de la vitesse (de rotation). Autrement dit, plus un moteur est capable de tourner vite, plus il pourra développer une grande puissance. Cela signifie aussi qu’en réalité, à moins de constamment rouler pied au plancher avec l’aiguille du compte-tours aux abords de la zone rouge, vous n’utilisez pratiquement jamais la puissance de votre moteur.

La puissance s’exprime en Watt. Notez que 1 000 W = 1 kW (kilowatt) et que 1 kW = 1,36 ch.

Comparaisons entre couple et puissance

Comparons maintenant un moteur Diesel à un moteur à essence, en l’occurrence, les 4 cylindres 2 litres des Mercedes GLC 200 et 220 d. Le Diesel développe 197 chevaux (ch) à 3 600 tours par minute (tr/min) et 440 Nm de 1 800 à 2 800 tr/min. Celui fonctionnant à l’essence délivre 204 ch de 5 800 à 6 100 tr/min et 320 Nm de 2 000 à 4 000 tr/min. On le voit clairement, le Diesel produit beaucoup de couple à plus bas régime mais développe moins de puissance que le moteur à essence parce qu’il est limité en vitesse de rotation.

Moteurs « pointus »

Autre type d’exemple, les moteurs à essence préparés pour la compétition ou de certaines voitures à vocation sportive (typiquement, la Honda S2000). S’ils développent davantage de puissance « en haut dans les tours » (comprenez à haute vitesse de rotation), ils exigent aussi d’être maintenus dans ces mêmes tr/min, faute de quoi ils ne permettent pas des relances suffisantes, à cause d’un manque de couple à bas et moyens régimes. On dit que l’on a affaire à un moteur « pointu ».

Vous l’aurez compris, la notion de vitesse de rotation est aussi très importante. Prenons deux moteurs disposant du même couple maximal. Le premier à 1 500 tr/min, le second à 4 000 tr/min. En toute logique, le premier autorisera des reprises efficaces sans devoir rétrograder alors que le second paraîtra nettement plus « creux » et peu souple à la conduite.

Le couple des moteurs électriques

Reste que la meilleure manière de faire comprendre la notion du couple et de la puissance associée à un régime de rotation, c’est le moteur électrique. En effet, contrairement à un moteur thermique, celui-ci développe son couple maximal de manière quasi instantanée et sur une très large plage de régimes. La poussée est donc immédiate et linéaire, la plupart du temps sans avoir à recourir à une boîte de vitesses. Associé à un moteur thermique (motorisation hybride), le moteur électrique présente le même avantage : il rend la conduite plus réactive et les reprises plus efficaces. Et si, dans le cas d’une motorisation hybride, vous vous demandez pourquoi, en additionnant les valeurs de couple et de puissance des deux moteurs, vous n’arrivez pas aux valeurs « cumulées », c’est tout simplement parce que chaque moteur ne développe pas son couple et sa puissance maximales aux mêmes régimes.