La détection du cliquetis : fenêtrage angulaire, filtrage et seuil adaptatif

Détecter le cliquetis n'a rien d'évident : il s'agit de repérer une vibration précise dans un moteur qui vibre en permanence. Le calculateur ne « voit » pas la combustion ; il écoute le bloc, et doit distinguer la signature du cliquetis du vacarme normal des soupapes, des injecteurs et de la mécanique. Cette fiche décrit la chaîne de détection ; le capteur lui-même, l'accéléromètre piézoélectrique, est traité dans le capteur de cliquetis, et le phénomène physique dans l'indice d'octane et le cliquetis.

Le cliquetis a une signature en fréquence

Quand les gaz de bout s'auto-allument brutalement après l'étincelle, l'onde de choc fait résonner la chambre à des fréquences caractéristiques. Cette fréquence dépend surtout de l'alésage : plus le cylindre est large, plus la résonance est basse. En pratique, la bande utile se situe entre 6 et 15 kHz, parfois jusqu'à une vingtaine de kilohertz ; les gestions retiennent souvent une ou deux raies (par exemple autour de 6 et 13 kHz). Le bruit mécanique normal, lui, est plus étalé et concentré ailleurs. C'est cette différence spectrale qui rend la détection possible.

Trois filtres pour isoler le signal

Le calculateur applique successivement trois « filtres », au sens large :

• Le filtre fréquentiel. Un passe-bande ne laisse passer que la ou les fréquences de résonance attendues, et rejette le reste du bruit. C'est le premier tri.
• Le fenêtrage angulaire. On n'écoute pas en permanence, mais seulement dans une fenêtre liée à l'angle vilebrequin, quand le cliquetis peut réellement se produire — typiquement de quelques degrés après le PMH jusqu'à 40 à 70° après le PMH, quand les gaz de bout sont le plus sollicités. Hors de cette fenêtre, le signal est ignoré. Le fenêtrage suppose que le calculateur sache exactement où en est chaque cylindre : voir le repérage moteur.
• L'attribution au cylindre. Comme la fenêtre est calée sur l'ordre d'allumage, l'énergie mesurée est attribuée au cylindre qui vient d'allumer. Un seul capteur suffit souvent pour quatre cylindres : c'est le calage temporel qui dit lequel a cliqueté.

Intégration, pic et transformée

La mesure de l'énergie dans la fenêtre se fait de plusieurs façons selon la gestion : intégration du signal redressé sur la fenêtre (l'énergie totale), relevé du pic, ou véritable analyse spectrale (transformée de Fourier, algorithme de Goertzel) qui isole précisément la ou les raies de résonance. Les gestions récentes, dotées de plus de puissance de calcul, tendent vers l'analyse fréquentielle fine, plus robuste au bruit parasite. Sur un quatre-cylindres, un seul accéléromètre suffit généralement, placé au centre du bloc ; sur un V6, un V8 ou un moteur à grand alésage, on en trouve deux — un par rangée — pour rester assez près de chaque cylindre. La détection est par ailleurs souvent inhibée à froid et au démarrage, quand le bruit mécanique domine et que le risque de cliquetis est faible.

Le seuil adaptatif : suivre le bruit de fond

Le point le plus fin est la décision : à partir de quel niveau déclare-t-on un cliquetis ? Un seuil fixe serait ingérable, car le bruit de fond du moteur augmente avec le régime et la charge. La solution est un seuil adaptatif : le calculateur mesure en continu le niveau de référence (le bruit normal, hors cliquetis) pour chaque cylindre et chaque zone de fonctionnement, puis fixe le seuil de déclenchement au-dessus de cette référence — de l'ordre de 20 à 30 % au-dessus du plancher de bruit d'un plein charge sur carburant à fort indice. Tant que l'énergie mesurée dans la fenêtre reste sous le seuil, tout va bien ; dès qu'elle le dépasse nettement, l'événement est compté comme cliquetis.

Ce mécanisme adaptatif a deux vertus : il suit le vieillissement du moteur (le bruit de fond dérive lentement) et il individualise la sensibilité cylindre par cylindre. Il a aussi une conséquence pratique : après un changement matériel bruyant (injecteurs neufs, distribution), quelques minutes de fonctionnement sont parfois nécessaires pour que la référence se recale.

Les pièges : fausses détections et surdités

Deux erreurs symétriques guettent la détection :

• La fausse détection. Un bruit mécanique dans la bande de fréquence — une soupape, un injecteur, un capteur mal serré, une pièce desserrée — peut être pris pour du cliquetis. Le moteur retire alors de l'avance sans raison et perd du rendement. Un capteur dont le couple de serrage n'est pas respecté fausse la mesure : c'est une cause classique et sous-estimée.
• La surdité. À l'inverse, un capteur défaillant, un câblage coupé ou un seuil mal réglé peuvent manquer un vrai cliquetis. Le calculateur surveille d'ailleurs la plausibilité du signal (niveau anormalement bas ou nul) et bascule, en cas de doute, sur une avance de sécurité volontairement retardée pour protéger le moteur.

À quoi sert la détection une fois faite

Détecter n'est que la moitié du travail : encore faut-il réagir. La sortie de cette chaîne alimente la régulation anti-cliquetis, qui retire de l'avance sur le bon cylindre puis la remonte. Sur certaines gestions haut de gamme, la détection acoustique est doublée d'une mesure directe de la combustion via la bougie — voir la sonde ionique. Pour le reprogrammateur, comprendre cette chaîne est essentiel : c'est elle qui garde le moteur quand on approche de la limite, et c'est sur sa marge que repose une préparation prudente. On ne « désactive » jamais cette surveillance ; on travaille avec elle.

Voir aussi le capteur de cliquetis, la régulation anti-cliquetis et l'indice d'octane.

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