Tous ramènent au rendement, parce que c’est le rendement qui compte, et parce que à partir du rendement, tu retrouves la consommation si tu en as besoin.
La puissance du moteur, c’est le couple demandé * le régime moteur (plus exactement, avec le couple C en N.m, la puissance P en kW et le régime R en tours/min, on a P=2PiCR/(1000/60). Le graph te donne le rendement à ce régime. Et tu peux donc calculer la consommation.
Mais en fait tu n’as même pas besoin de calculer la consommation, avoir le rendement suffit.
Par exemple, supposons que la voiture à 130 km/h ait besoin que le moteur fournisse 30 kW pour maintenir sa vitesse. À 10000 RPM, ça correspond à un couple demandé de 28.65 Nm. Sur le graphe, 28.65 Nm à 10 000 RPM, c’est juste en-dessous de la limite de la zone 95%. On doit être à 93-94% de rendement.
Supposons maintenant qu’on ajoute un rapport de boîte supplémentaire pour passer à 5 000 RPM au lieu de 10 000. Il faut maintenant un couple de 57.3 Nm. À 5 000 RPM et 57 Nm, on est dans la zone 95%, un peu au-dessus de la limite. On doit être dans les 96%.
On a donc gagné 2-3 points de rendement. Sauf qu’une transmission basique, avec seulement deux engrenages, elle fait perdre 2% (en pratique, sans doute un peu plus même). Au final, il y a donc vraiment pas grand chose à gagner… D’autant qu’à cela s’ajoute le supplément de poids, qui va également faire perdre un peu, et le fait que le gain de rendement de 2-3 points ne sera pas toujours là, y a aussi des cas où le gain sera encore plus faible et ne suffira même pas à compenser les 2% minimum perdus dans la boîte de vitesse.
(PS : pour les calculs, j’ai utilisé cette page, en supposant que les formumles ont été correctement implémentées : Calcul de la Puissance et du couple )
Pour comparaison, voilà le graphe de rendement d’un moteur thermique : http://4.bp.blogspot.com/-FmQy0lwBuhM/UK-q3OmFhGI/AAAAAAAAAbQ/VTsItkRB_Dc/s1600/Rendement+moteur.jpg
Ce qui est intéressant sur ce graph, c’est qu’on a en plus les courbes iso-puissance (en bleu) et les courbes correspondant aux rapports de boîte (en rouge).
Une boîte de vitesse, c’est intéressant si sur une courbe iso-puissance utile en pratique (donc par exemple, la puissance nécessaire pour maintenir la voiture à 130 km/h), tu as des gros écarts de rendement. Ici on voit par exemple que sur la courbe 17 kW/100 km/h, à 1500 RPM (en 7ème) le rendement est de 40%%, alors qu’à 3800 RPM (en 3ème) il est de seulement 21%. Le gain de rendement est donc énorme, la consommation est multipliée par 1.9 si on roule à 100 km/h en 3ème plutôt qu’en 7ème.
Si tu traces les courbes iso-puissance sur un moteur électrique par contre, tu verras qu’au final, les variations de rendement le long de la courbe sont très faibles.