kW, ch et Nm : comment lire les chiffres de puissance d'un camion

La ligne de caractéristiques d’un tracteur routier ressemble à ceci : « 390 kW / 530 ch, 2 600 Nm ». Trois nombres, dont deux expriment la même valeur, et aucun ne dit directement comment le camion gravira une longue rampe d’autoroute à 40 tonnes. Tous sont utiles, mais seulement une fois que l’on sait ce que chacun mesure et où il a été mesuré.

Deux des trois nombres expriment la même valeur

Kilowatts et chevaux sont la même grandeur exprimée dans des unités différentes. Dans l’UE, c’est le kilowatt qui est l’unité légale : la directive 80/181/CEE du Conseil range le watt, unité de puissance, parmi les unités de mesure légales, et une valeur exprimée dans une autre unité et imprimée à côté constitue une « indication supplémentaire ». L’indication en unité légale « doit être prépondérante », et les autres doivent « être exprimées en caractères de dimensions au plus égales à celles » de l’indication correspondante. Les formulaires du règlement ONU n° 85, le texte d’homologation relatif à la puissance des moteurs, consignent « Puissance nette maximale : … kW ».

Il existe en outre deux chevaux-vapeur. Le NIST donne 735,4988 W pour le cheval-vapeur métrique – le PS des tableaux de MAN, en français le ch – et 745,6999 W pour le cheval-vapeur impérial de 550 ft·lbf/s. 390 kW font donc 530 ch, mais seulement 523 hp impériaux, un écart de sept qui tient à la seule unité (notre calcul). Les constructeurs cités ici utilisent le cheval métrique, quel que soit le nom qu’ils lui donnent. Scania imprime « 560 hp (412 kW) », Volvo « 540 hp (397 kW) », MAN « 471 (640) » sous « kW (PS) », et la fiche technique 2024 d’un Mercedes Actros L 1845 LS « 330kW (449hp) ». Chacune de ces paires se vérifie avec le cheval métrique, pas avec le cheval impérial (notre calcul). La fiche de MAN UK de mai 2022 appelle « TGX 26.640 » son tracteur D38 de 640 ch et de 26 000 kg de PTAC ; la fiche 2024 de l’Actros L 1845 LS indique 18 000 kg de masse techniquement admissible et 330 kW (449 ch) (notre rapprochement du nom et de la fiche).

Comme le mot « cheval » désigne plus d’une unité, convertissez tout en kilowatts avant de comparer des camions.

D’où vient la valeur, et ce que la puissance « nette » exclut

La puissance moteur retenue pour l’homologation est la puissance nette, et sa définition est précise. Le règlement ONU n° 85 la définit comme la puissance recueillie au banc d’essai « en bout de vilebrequin ou de l’organe équivalent », avec les auxiliaires énumérés dans les annexes du règlement, et « rapportée aux conditions atmosphériques de référence ». Pour les moteurs des véhicules lourds dans l’UE, la mesure suit l’annexe XIV du règlement (UE) n° 582/2011, qui applique la section 5 du règlement ONU n° 85 « sous réserve des exceptions spécifiées dans la présente annexe ». La page britannique de Volvo consacrée aux caractéristiques présente les chiffres de ses moteurs sous l’intitulé « Net output according to: EC 582/2011 » [puissance nette selon : CE 582/2011].

Il en découle deux conséquences. D’abord, la valeur est mesurée. Les valeurs de puissance que le constructeur déclare pour l’homologation « sont retenues si elles ne s’écartent pas de plus de ± 2 % quant à la valeur maximale » de celles que mesure le service technique. Au banc, les auxiliaires dont le moteur a besoin pour tourner sont montés, tandis que les auxiliaires « nécessaires au fonctionnement du véhicule, qui peuvent se trouver sur le moteur » – le règlement cite notamment le compresseur d’air des freins et le système de climatisation – « doivent être démontés ». Lorsque ces auxiliaires ne peuvent pas être démontés, la puissance qu’ils absorbent à vide « peut être déterminée et ajoutée à la puissance mesurée ». Ensuite, la puissance est mesurée au vilebrequin : la chaîne cinématique n’a pas encore prélevé sa part.

Le couple est la donnée, la puissance un calcul fait à partir de lui

La puissance n’est pas une grandeur indépendante. Le règlement (UE) 2017/2400, annexe VI, point 3.1.1.11, définit la puissance comme le produit du régime de rotation par le couple, P = N · T, avec N en rad/s, T en Nm et P en W :

P (kW) = T (Nm) × n (tr/min) / 9549

Convertir les tr/min en rad/s (× 2π/60) et les W en kW (/ 1000) donne le 9549 (notre calcul). Le watt est un joule par seconde (directive 80/181/CEE).

Autrement dit, les deux chiffres phares sont une seule et même courbe relevée en deux points différents. La brochure de Scania de 2021 donne pour le Super 13 litres 560 un couple maximal de 2 800 Nm à 900–1 400 tr/min et 412 kW à 1 800 tr/min. Faisons le calcul (le nôtre) : à 900 tr/min, ces 2 800 Nm représentent 264 kW. À 1 800 tr/min, 412 kW correspondent à 2 186 Nm. Le couple y est inférieur de plus d’un cinquième et la puissance supérieure de plus de moitié, parce que le régime a doublé.

Les constructeurs indiquent où le couple maximal est atteint, et pas seulement sa valeur. Scania donne une plage pour le Super 13 litres. Mercedes donne un régime unique, 1 100 tr/min, pour chacune des dix puissances de moteur de sa page Actros L. Le communiqué de Daimler Truck d’avril 2022 sur la troisième génération de l’OM 471 décrit une plage Top Torque étendue : pour les versions de 330 kW et 350 kW avec la boîte G281, « 200 Nm torque is available to the crankshaft in gears 7 to 12 in the ‘A Standard’ program » [200 Nm de couple sont disponibles au vilebrequin sur les rapports 7 à 12 dans le programme “A Standard”]. Comme exemples de situations où cela aide, le communiqué cite les bretelles d’accès à l’autoroute et les dépassements.

Régime nominal

Le régime nominal est le régime moteur indiqué à côté de la puissance maximale – le formulaire du règlement ONU n° 85 demande « Puissance nette maximale : … kW à … min⁻¹ » –, et il diffère d’un constructeur à l’autre. La fiche d’information MY2025 de DAF pour le PACCAR MX-13, l’un des moteurs du DAF XG+, donne 1 600 tr/min pour ses versions de 315 et 355 kW et 1 675 tr/min pour celle de 390 kW. La brochure de Scania donne 1 800 tr/min pour les quatre versions du Super 13 litres. La fiche de MAN UK de mai 2022 pour le tracteur TGX D38 6×4 donne 1 800 tr/min pour ses versions de 540, 580 et 640 ch. La page britannique de Volvo consacrée aux caractéristiques donne au contraire une plage : puissance maximale à 1 458–1 700 tr/min pour le D13 de 540 ch. D’après la formule ci-dessus, une même puissance à un régime plus bas signifie plus de couple (notre calcul).

Les camions plus légers cités ici tournent plus vite. La fiche de MAN UK de mai 2022 pour le MAN TGL de 12 tonnes donne pour ses moteurs D0834 un régime nominal de 2 300 tr/min ; la fiche technique des TGM et TGL de MAN présente le D0834 comme un quatre-cylindres en ligne. La page distribution de Mercedes indique pour les sept versions de l’Atego un régime de 2 200 tr/min, en quatre comme en six cylindres, avec un couple maximal à 1 200–1 600 tr/min.

Scania présente le couple à bas régime comme une stratégie d’économie de carburant. Sa brochure Super qualifie le moteur de « the latest step in our low-rev philosophy » [la dernière étape de notre philosophie des bas régimes]. Elle indique que le moteur délivre son couple maximal à un régime plus bas, « resulting in optimal fuel efficiency » [ce qui se traduit par une efficacité énergétique optimale]. C’est là l’affirmation du constructeur.

Le plancher légal : 5 kW par tonne

Il existe un minimum réglementaire. Le règlement d’exécution (UE) 2021/535 de la Commission, annexe XIII, partie 2, section D, couvre les véhicules des catégories N2 et N3. Il dispose que ces véhicules « doivent fournir une puissance moteur d’au moins 5 kW par tonne de masse en charge maximale techniquement admissible de l’ensemble ». Pour une masse d’ensemble de 40 tonnes, cela fait 200 kW ; à 44 tonnes, 220 kW (notre calcul). « Dans le cas d’un tracteur routier ou d’une unité tractante pour semi-remorque destinée au transport de chargements indivisibles », la puissance du moteur doit être « d’au moins 2 kW par tonne ». Aucune de ces deux valeurs ne s’applique au mode de conduite uniquement électrique des véhicules électriques hybrides. La même section impose aux véhicules conçus pour tracter une remorque, chargés jusqu’à cette masse d’ensemble, d’être « capables de démarrer cinq fois en cinq minutes dans une montée ayant une inclinaison d’au moins 12 % ».

Le règlement (UE) n° 1230/2012 fixait les mêmes 5 et 2 kW par tonne jusqu’à son abrogation par le règlement (UE) 2019/2144 avec effet au 6 juillet 2022. Depuis cette date, l’exigence figure dans l’annexe du règlement 2021/535.

La plus petite version de la page des caractéristiques du TGX de MAN, le D15 de 9,0 litres à 243 kW, dépasse le plancher de 200 kW pour 40 tonnes. En haut des gammes citées ici, le V8 de 16 litres de la série S de Scania monte à 566 kW. Le D38 de MAN atteint 471 kW, et l’OM 473 de Mercedes dans l’Actros L 460 kW avec 3 000 Nm.

Ce que la puissance ne dit pas

Elle ne dit rien de la consommation de carburant. Le règlement (UE) 2017/2400 s’applique aux camions moyens, aux camions lourds et aux autobus lourds, et non aux véhicules hors route ni aux véhicules à usage spécial. En vertu de ce règlement, le constructeur « détermine les émissions de CO2 et la consommation de carburant de chaque nouveau véhicule » destiné à être « vendu, immatriculé ou mis sur le marché dans l’Union », avec des exceptions pour certaines technologies de véhicule. Il le fait au moyen de l’outil de simulation VECTO de la Commission. Les données d’entrée de l’outil portent notamment sur les moteurs, les transmissions, les essieux, la résistance aérodynamique et les pneumatiques. L’obligation s’est appliquée pour la première fois à compter du 1er janvier 2019, aux véhicules des groupes 4, 5, 9 et 10 produits à partir de cette date : camions et tracteurs 4×2 de plus de 16 tonnes, et camions et tracteurs 6×2. Le résultat vaut pour le véhicule tel que configuré, et non pour le moteur.

La puissance du moteur ne dit pas non plus sur quelle pente un camion peut démarrer à votre poids total. MAN UK l’indique par chaîne cinématique : sa fiche de mai 2022 pour le tracteur D38 6×4 donne, « at 44000 kg », une « Starting Grade » [pente de démarrage] de « 33%+ » pour chaque moteur avec sa boîte de vitesses et un pont de 3,08:1. Si c’est une côte qui motive la configuration du camion, c’est cette valeur de pente de démarrage par chaîne cinématique qu’il faut demander.

Les convertisseurs kW en ch et Nm en mkg et lb-ft convertissent entre les unités dans lesquelles les constructeurs indiquent la puissance et le couple.