Cheval-vapeur - Définition

Introduction

Un tramway à cheval à Stockholm en 1867.

Le cheval-vapeur est une unité de puissance ne faisant pas partie du Système international d'unités, qui exprimait une équivalence entre la puissance fournie par un cheval tirant une charge et celle fournie par une machine de propulsion à vapeur. Le cheval était, du fait de son utilisation massive, la référence de puissance des attelages avant l'avènement de la propulsion mécanique. Par exemple, en 1879, les 38 lignes de tramway de Paris requéraient l'entretien de 16 500 chevaux.

L'abréviation est

• ch pour le cheval-vapeur français ; il ne faut pas la confondre avec la notation CV, mentionnée plus bas ;
• hp (horsepower) pour le cheval-vapeur anglais.

Définitions principales

Dans les deux cas, la puissance P est celle fournie par un cheval qui soulève une charge de masse m à la vitesse verticale v. On note g l'accélération de la pesanteur. Cette puissance P s'exprime ainsi :

P = m⋅g⋅v

Dans le système métrique

D'après la définition du Cheval-vapeur en système métrique, on prend :

• m = 75 kg ;
• v = 3,6 km⋅h^-1 = 1 m⋅s^-1 ;
• à Paris, g = 9,80665 m⋅s^-2 ;

D'où, par application numérique :

P = m⋅g⋅v = 735,49875 W = 1 ch.

Dans le système impérial : horsepower

Le horsepower, le cheval-vapeur en système anglo-saxon, dit « impérial », se calcule comme suit :

• m = 55 livres (une livre = 0,45359237 kg) ;
• v = 10 pieds par seconde (un pied = 0,3048 m) ;
• g = 9,80665 m⋅s^-2 ;

P = m⋅g⋅v = 745,6998 W = 1 hp.

Puissance SAE et puissance DIN

Deux écoles coexistent pour mesurer la puissance d'un moteur d'une automobile.

Pour les européens, la norme a été établie par le Deutsches Institut für Normung (Institut allemand de normalisation, fondé en 1917 à Berlin) plus connu sous son sigle DIN. Il s'agit de la norme DIN 70020 (NB : le cheval-vapeur allemand s'appelle Pferdestärke, et son symbole est PS). La puissance est mesurée à la roue, avec le moteur de série équipé de tous ses accessoires, de ses échappements et de sa transmission de série.

Pour les américains, la norme a été établie par la Society of Automotive Engineers (Société des ingénieurs de l'automobile, fondée en 1905 à Troy, dans le Michigan) plus connue sous son sigle SAE. La puissance est mesurée à la sortie du vilebrequin de façon à éviter les pertes de puissance dues à la transmission. À l'origine, la SAE avait établi un protocole de mesure sur banc avec un moteur de série débarrassé de ses accessoires, et parfois même de ses échappements. La puissance était mesurée en brake horsepower (bhp), ou puissance au frein.

La norme était la J245. Mais en 1972, la SAE a revu sa copie en édictant la norme J1349. Désormais, la puissance est mesurée avec le moteur équipé de ses accessoires et de ses échappements de série. Il en résulte donc que les chiffres de puissance annoncés en norme SAE sont largement supérieurs à ceux exprimés en norme DIN. Par ailleurs, les protocoles de mesure étant différents, il n'existe pas de règle de conversion pour passer d'une mesure à l'autre.

Définitions non physiques

Chevaux fiscaux (CV)

En France, les chevaux fiscaux déterminent le montant de la carte grise et de la vignette, et entrent en partie dans le montant de la taxe sur les véhicules de société. Ils sont désignés par l'abréviation « cv » ou « CV ».

Depuis 1998, la formule qui permet de calculer le nombre de chevaux fiscaux d'un véhicule est :

où P_a est le nombre de chevaux fiscaux, [CO] est la quantité de dioxyde de carbone émis par le véhicule en gramme par kilomètre et P est la puissance du véhicule exprimée en kW.

De nombreux modèles de voitures ont ainsi tiré leur nom de leur catégorie fiscale en France, comme par exemple la Citroën 2CV ou la Renault 4CV.