Synthèse sonore avec changements de vitesse
Les moteurs thermiques à boîte de vitesses en prise constante (avec plusieurs vitesses et embrayage) produisent une séquence de régimes et donc de fréquences très caractéristique lors du fonctionnement, surtout les boîtes à commande manuelle ou séquentielle qui laissent au conducteur le choix du changement de rapport (quand, à quel régime, et quel nouveau rapport), et donc de la plage de régime sur un même rapport du ralenti au maxi (sauf si limiteur ou rupteur limitant le régime maxi) :
- ralenti moteur à vide, débrayé ou sans vitesse enclenchée
- le cas échéant montée en régime à vide, puis retour au ralenti généralement plus lent (sauf sur multicylindres à faible inertie), pour mise en température ou test de la réponse à l'accélérateur
- régime de ralenti accéléré correspondant au seuil de souplesse du moteur avec cirage de l'embrayage au départ arrêté avec rapport de boîte enclenché (en principe le 1er rapport)
- montées en régime en charge partielle ou totale jusqu'à une valeur maximale correspondant à la zone rouge, successivement sur chaque rapport de boîte lors d'une accélération complète :
. à partir du ralenti accéléré en partant d'une vitesse nulle
. à partir d'un régime correspondant à la vitesse du véhicule et au rapport enclenché
après passage du rapport supérieur ou en reprise de gaz sans changement de rapport après ralentissement
- chute de régime brève au changement de rapport de boîte, avec coupure des gaz et débrayage simultané, engagement d'un nouveau rapport de boîte, et remise des gaz en embrayant simultanément, la séquence nécessitant plus de temps avec une boîte manuelle.
- élévation instantanée puis chute progressive de régime (suivant frein moteur si absence de freinage simultané) lors du rétrogradage à un rapport de boîte inférieur
Le nombre de rapports de boîte et l'étagement successif doit permettre à chaque passage du rapport supérieur, un maintien du régime moteur dans sa plage optimale, c'est à dire proche du régime de couple maximum, si le moteur est poussé jusqu'au régime de puissance voir jusqu'au régime maxi sur le premier rapport.
Le graphique ci-après donne l'évolution du régime moteur lors d'une accélération avec changements de vitesse :
Sur le graphique, on remarque :
- une chute de régime lors du passage des rapports, ce qui se traduit par une accélération négative sur route plate et surtout en montée, le véhicule ralentissant sur sa lancée en roue libre
- qu'après chaque passage au rapport supérieur de boîte :
. le temps de montée en régime augmente (x 2 environ) avec une accélération diminuée en proportion
. l'amplitude de régime diminue en fonction de l'étagement des rapports pour rester dans la zone optimale entre le régime de couple et de puissance, avec un régime poussé au maximum sur le premier rapport
- que le courbe de montée en régime qui est proportionnelle à l'accélération :
. est relativement linéaire sur le 1er rapport mais peut augmenter légèrement avec une hausse de la puissance à haut régime (moteur essence)
. diminue progressivement sur un même rapport de boîte supérieur en fonction de la vitesse et du régime
A noter que la diminution de l'accélération est plus importante lors de la montée en régime si le couple décroit rapidement et de façon importante à haut régime, ce qui est le cas avec :
- les véhicules Diesel et certains Turbo essence peu poussés dont le couple chute dès les moyens régimes (d'où un nombre de rapports de boîte parfois important, malgré un couple maxi important)
- les véhicules électriques dont :
. le couple maxi peut être réduit par sécurité en fonctionnement continu, suite à échauffement
ou par grand froid suite à un moins bon rendement des batteries
. le couple est maximum au démarrage mais chute dès les faibles régimes :
https://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr
. la plage de régime à partir de laquelle le couple chute est beaucoup plus importante (jusquà 18 000 tr/min sur une Tesla) mais l'accélération est sans rupture de charge en l'absence de boîte de vitesses sur la plupart des modèles (sauf certaines voitures sportives comme la Porsche Taycan à 2 vitesses, certaines motos, ainsi que les VTTAE dont la motorisation au pédalier utilise tous les rapports de transmission finale par dérailleur)
. l'inertie du véhicule est plus importante avec la masse de la batterie
Exemple de synthèse sonore d'une moto 3 cylindres 4 temps à allumage équidistant et boîte de vitesses séquentielle avec accélération et rétrogradage avec passage de rapports entraînant différentes variations de charge et de régime de 1 200 tr/min à 12 000 tr/min :
Rendu sonore avec Tone Generator sur smartphone Androïd :