Le modèle de couple en détail : de la pédale à la consigne d'injection

Le wiki dispose déjà d'une porte d'entrée sur le sujet : la structure de couple explique pourquoi les calculateurs modernes raisonnent en couple. Cette fiche-ci suit le chemin complet du signal, étape par étape, parce que c'est ce parcours — et non le principe — qui explique les comportements que le reprogrammateur constate en atelier.

Ce que la pédale envoie réellement

La pédale d'accélérateur d'un moteur à papillon motorisé ne commande rien directement. Elle porte deux pistes de mesure redondantes, dont les tensions sont contrôlées l'une par l'autre en permanence. Le calculateur en tire un pourcentage d'enfoncement, puis le convertit en couple souhaité par le conducteur par une cartographie à deux entrées : position pédale et régime moteur.

Cette cartographie s'appelle couramment le driver's wish. Elle n'est jamais linéaire : c'est elle qui donne son caractère à une motorisation. Deux véhicules dotés du même moteur et du même couple maximal peuvent se comporter très différemment simplement parce que cette table monte plus ou moins vite dans le premier tiers de course. Elle explique aussi les modes de conduite : le mode Eco et le mode Sport d'un même véhicule sélectionnent souvent deux jeux de valeurs sur cette table, sans toucher au couple maximal.

Les autres demandeurs

La pédale n'est qu'un demandeur parmi d'autres. À chaque instant, plusieurs fonctions expriment une exigence de couple :

• Le régulateur de ralenti demande le couple nécessaire pour tenir un régime cible, en tenant compte des charges qui viennent de s'appliquer (compresseur de climatisation, alternateur, direction assistée).
• Le régulateur de vitesse et le limiteur demandent ou plafonnent un couple.
• La boîte automatique demande une réduction brève pendant le passage de rapport, pour soulager les embrayages et rendre le passage confortable. Elle demande aussi un couple maximal admissible en permanence.
• L'antipatinage et l'ESP demandent une réduction très rapide quand une roue perd de l'adhérence.
• Les stratégies de mise en température — chauffage du catalyseur, montée en température de la ligne d'échappement pour une régénération — imposent un point de fonctionnement particulier.
• Les protections expriment un plafond : température, pression, régime.

Certaines de ces demandes sont internes au calculateur moteur, d'autres arrivent par le réseau embarqué depuis un autre calculateur. Le rapport technique interne rappelle que la nouveauté d'EDC17 par rapport à EDC16 tient précisément à la multiplication de ces demandes externes : driver's wish, limiteur de fumée, protection de composants, requêtes de couple externes venues de l'ESP, de la boîte ou du régulateur.

L'arbitrage

Toutes ces demandes convergent vers un bloc de coordination. Son travail n'est pas d'additionner mais de trancher. Concrètement, les demandes sont réparties en catégories : celles qui imposent un maximum, celles qui imposent un minimum, celles qui sont prioritaires quel qu'en soit le résultat. Une demande de sécurité l'emporte toujours sur une demande de confort, qui l'emporte sur la demande du conducteur.

Le résultat de cet arbitrage est une valeur unique : le couple de consigne. Tout ce qui suit dans le calculateur travaille sur cette valeur, et plus jamais sur la pédale.

Du couple au vilebrequin au couple dans le cylindre

Le couple de consigne s'exprime au vilebrequin, c'est-à-dire après pertes. Or ce qu'il faut piloter, c'est la combustion. Le calculateur ajoute donc à la consigne :

• le couple de frottement du moteur, qui dépend fortement du régime et de la température d'huile ;
• le couple absorbé par les accessoires entraînés ;
• les pertes par pompage, qui dépendent de la charge.

On obtient le couple indiqué : celui que la combustion doit produire dans le cylindre. C'est la grandeur réellement pilotée. Cela explique un phénomène courant : à froid, moteur épais, il faut plus de carburant pour le même couple au vilebrequin, et le calculateur le sait par ses modèles de pertes.

La redescente : le modèle inverse

Vient enfin la conversion en grandeur physique. Sur un diesel, elle est directe : une cartographie indexée par le régime traduit le couple indiqué en masse de carburant par coup, qui devient ensuite une durée d'ouverture d'injecteur — c'est le sujet de la chaîne quantité, rampe et microsecondes.

Sur un essence, le couple dépend d'abord de la masse d'air enfermée. Le calculateur détermine donc un remplissage cible, qu'il atteint en agissant sur le papillon, la suralimentation et le calage des arbres à cames — c'est le domaine du rendement volumétrique. Le carburant suit ensuite la richesse visée.

Cette différence a une conséquence majeure : sur un essence, il existe deux chemins. Le chemin lent, par l'air, met plusieurs dizaines de cycles à agir ; le chemin rapide, par le retrait d'avance et la coupure sélective d'injecteurs, agit en un ou deux cycles. Quand l'ESP demande une réduction immédiate, c'est le chemin rapide qui répond.

Ce que le reprogrammateur doit en retenir

Trois conséquences pratiques :

Le couple lu en diagnostic est un calcul, pas une mesure. Aucun véhicule de série ne porte de capteur de couple. Le modèle est nourri par la quantité injectée ou le remplissage. Si l'un change sans que le modèle soit recalé, l'estimation devient fausse — et toutes les fonctions qui s'y fient travaillent sur une valeur fausse, à commencer par la boîte. C'est le sujet de pourquoi les Nm en log sont faux.

On ne « rajoute pas de carburant ». Depuis EDC16, on déplace une demande de couple. Une quantité injectée n'est plus une entrée mais une sortie.

Le résultat visible dépend du dernier maillon, pas du premier. Relever une demande sans lever ce qui la borne ne produit rien : c'est l'objet de la fiche sur les limiteurs chaînés.

Voir aussi la structure de couple, EDC16 et les calculateurs de boîte.

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