De la puissance numérique supplémentaire pour une bouchée de pain

Non, il n'est vraiment plus nécessaire d'être un participant professionnel aux compétitions de traction de tracteurs pour pouvoir augmenter la puissance moteur de son tracteur ou de sa moissonneuse-batteuse. D'ailleurs, sur les moteurs modernes, cela peut se faire de différentes manières très simples et ce grâce à l'électronique. Cette technique s'appelle le tuning. Pour les voitures et les camions, le tuning est déjà très répandu. Il gagne maintenant clairement en popularité pour les machines agricoles.

Traduction française - article original publié en néerlandais par De Loonwerker

Les tuneurs promettent d'augmenter les performances du moteur de 20 à 30 % sur les machines agricoles et de réduire la consommation de carburant de 10 à 15 %. Plus de puissance et plus d'économie, tout cela pour une "bouchée de pain" proverbiale. Qui n'est pas preneur ? Les fabricants de tracteurs et de machines ont cependant un avis totalement différent à ce sujet. Le tuning est dangereux et en plus peu sûr, disent-ils de leur côté. De Loonwerker a mis toutes les facettes en perspective d'un point de vue indépendant.

Technique moteur

Les moteurs modernes sont contrôlés par un ordinateur, mieux connu sous le nom d'ECU (Engine Control Unit). Cette unité de contrôle électronique détermine, sur base d'un certain nombre de mesures continues telles que la pression d'injection, la pression turbo, le régime moteur, la température du moteur, la position de la pédale d'accélérateur, etc., le timing et la quantité de carburant à injecter. Tout cela en tenant compte bien sûr des normes d'émission en vigueur.
Voici quelques constatations. D'une part, les fabricants de moteurs utilisent parfois la technique de contrôle numérique pour créer une puissance différente pour un même moteur. De cette façon, un même moteur peut être utilisé pour différentes versions de puissance. Ce "tuning de série" est pratique pour le fabricant, car il peut ainsi produire de plus grandes quantités d'un seul type de moteur. Une fois réglés, les moteurs sont homologués chez le fabricant de moteurs, après quoi ils sont montés par le fabricant de tracteurs ou de machines sans autres modifications. La garantie moteur du fabricant de moteurs est ainsi préservée.
D'autre part, les fabricants prévoient de larges marges dans la construction du produit. Tant les tracteurs, les machines que les moteurs installés sont développés par le fabricant pour être utilisés dans le monde entier. Ils doivent donc pouvoir satisfaire dans des conditions extrêmes. Pour nos conditions tempérées d'Europe occidentale, une large tolérance est intégrée en standard. Selon les entreprises de tuning, celle-ci représente environ 40 % pour la plupart des moteurs.
Faire mieux fonctionner un moteur signifie introduire plus de carburant ou mieux brûler le carburant. Les techniques pour y parvenir sont : soit augmenter la pression du rail, soit augmenter et/ou modifier les temps d'injection, soit combiner les deux. Lors du tuning d'un moteur, on joue là-dessus et on modifie un ou plusieurs des paramètres définis par le constructeur. Cela peut se faire de manière logicielle, matérielle ou par un système qui intervient sur le fonctionnement normal de l'ECU. Tout cela dans le but d'arriver à une gestion moteur plus optimisée. En pratique, cela signifie créer plus de puissance et de couple avec une consommation aussi basse que possible. Pour cela, on grignote évidemment la réserve intégrée dont dispose le moteur.

Nombreuses possibilités de tuner

Un tuning sur un moteur à injection électronique peut se faire sur la pompe à carburant ou sur le common rail. Étant donné que les moteurs common rail gagnent en popularité, le tuning se fait pour la plupart sur des moteurs common rail. Les différentes techniques qui ont été développées à cet effet ont toutes leurs propres avantages et inconvénients.

Une première possibilité est la reprogrammation. Ce tuning doit toujours être effectué par un tuner spécialisé. Leur outil de travail est le logiciel de l'ECU. Selon la manière dont les modifications sont apportées, il existe un certain nombre de variantes. La méthode la plus ancienne consiste à modifier le logiciel directement sur une puce dans l'ECU. Le gros inconvénient ici est qu'il y a beaucoup de travail de démontage. À la fin, tout doit être parfaitement replacé. Non seulement l'ECU doit être ouvert et fermé, mais le travail le plus délicat est de retirer la puce EPROM de la carte de circuit imprimé et de la replacer ensuite sans rien endommager.

Une variante plus accessible et plus utilisée est le tuning on board diagnostic (tuning OBD). Ici, il suffit de brancher des câbles pour avoir une connexion avec l'ECU. Cela peut se faire directement en déconnectant l'ECU ou en branchant l'ordinateur sur la prise de diagnostic du véhicule afin que tout l'échange se fasse via le CanBus.
Lors du tuning, on lit d'abord tous les logiciels. Ensuite, on apporte des améliorations pour finalement recharger le logiciel. Les modifications portent généralement sur la durée d'injection et la pression du common rail. La valeur d'un certain nombre de limiteurs est également changée. Ziptuning est une entreprise qui effectue le tuning de cette manière. Selon Pascal de Graaf, responsable pour la Belgique, ils choisissent consciemment de maintenir large le nombre de paramètres modifiés. L'art consiste à en faire un mélange idéal et à travailler sur toute la plage de régime. Ce travail large a l'avantage que les réserves existantes ne sont réduites que de façon minimale. Un point délicat dans la reprogrammation est l'ajustement correct des paramètres. Outre un réglage plus efficace, une grande fiabilité est également souhaitée. Cela demande beaucoup de connaissances et d'expérience.
Une difficulté supplémentaire avec ce type de tuning est de trouver les protocoles du logiciel du moteur. Il faut les trouver pour chaque moteur nouvellement développé. Et tant que le fabricant de moteurs utilise des protocoles non standardisés, cela demande pour chaque moteur nouvellement développé d'abord des recherches supplémentaires avant qu'un logiciel adapté puisse être écrit. Des entreprises comme Ziptuning, qui ont des établissements dans différents pays, ont donc toute une liste de moteurs qu'ils peuvent tuner. Cependant, un certain nombre de moteurs très récemment développés manquent encore. Une fois que le moteur leur est connu, le tuning pour le client est effectué en une heure et demie. Les prix varient considérablement et ne sont pas toujours comparables. Ils oscillent dans un ordre de grandeur de 1 000 à 2 000 euros.
Le tuning directement sur l'ECU fait qu'il n'y a rien à brancher extérieurement. Pas de boîtiers ou de câbles externes donc avec lesquels quelque chose pourrait mal se passer. Mais cela signifie aussi qu'en cas de mise à jour du moteur, le tuning effectué disparaît à nouveau. Bien sûr, on dispose alors à nouveau du dernier logiciel d'origine et, selon leurs dires, les tuners remettent volontiers dans ces cas un nouveau tuning pour un prix doux.

Une autre possibilité est de travailler avec un boîtier externe, qui est placé entre l'ECU et le moteur. Le boîtier va influencer certaines données de ou vers l'ECU. Ces dernières années, de nombreux types de boitiers ont été développés. Chaque système a ses avantages et inconvénients spécifiques. Qualitativement, il y a aussi des distinctions entre les différents types avec une variation d'un tuning très rudimentaire à un tuning plus raffiné. Ce qu'ils ont tous en commun, c'est qu'ils sont faciles à installer. La plupart sont du type plug and play et sont donc proposés comme un kit à installer soi-même avec un manuel fourni. Le principe le plus ancien utilisé dans les boîtiers est le tuning de la pression du rail. C'est aussi la manière la plus simple d'obtenir plus de carburant dans les cylindres du moteur. Les plus simples dans ce domaine sont les boîtiers de puissance dits powerbox. Ce boîtier additionnel, qui est sur le marché depuis longtemps, se compose uniquement de matériel, à savoir de résistances et de potentiomètres. Le flux de données du capteur de pression du rail vers l'ECU passe par ce boîtier, ce qui fait que les valeurs sont systématiquement abaissées. L'ECU reçoit ici constamment de fausses données. Le contrôle réagit à cela et augmente fortement la pression du rail avec pour conséquence une injection de carburant augmentée. Le résultat est le développement de plus de puissance, mais le moteur est également soumis à une charge supplémentaire. Les moteurs les plus récents sont protégés contre cela et ne se laissent pas si facilement régler de l'extérieur. En interne, le moteur moderne effectue en effet continuellement un autocontrôle et les données sont vérifiées par rapport aux valeurs définies. La conséquence est que le moteur réduit à nouveau l'augmentation parfois forte de la pression du rail par autocorrection, ce qui réduit fortement l'effet de ce boîtier de puissance.

Les boîtiers additionnels avancés sont de petits ordinateurs à part entière. Pour les boîtiers qui agissent sur la pression de rail, la technique est affinée par logiciel. En plus de mesurer la pression du rail, le boîtier calcule en continu et en temps réel la quantité de carburant injecté. Certains boîtiers vont encore plus loin dans la régulation et ne fonctionnent pas en continu mais de manière dynamique. Ainsi, selon les exigences du moteur, les performances du moteur sont augmentées par logiciel. Un exemple d'un tel boîtier est la XXL Box de Speedhawk. Le boîtier dispose en outre d'un système émetteur-récepteur avec lequel le conducteur peut activer ou désactiver le boîtier. Speedhawk avance comme avantage qu'avec le tuning de la pression du rail, les points de temps d'injection ne sont pas modifiés ainsi que les valeurs limites définies.
Mais ne travailler que sur la pression du rail a pour conséquence qu'on augmente assez fort la pression - environ 10 à 12 %. La réserve normalement intégrée d'un minimum d'environ 400 bar peut être réduite de moitié par le tuning. Un boîtier XXL coûte environ 500 euros.
En plus des boîtiers qui ne jouent que sur la pression du rail, il existe aussi des boîtiers qui ne jouent que sur les temps d'injection pour arriver à de meilleures performances. Le boîtier P-Tronic Agri fonctionne de cette manière. Selon Philippe Heeren de l'entreprise wallonne P-Tronic, c'est la méthode la plus efficace et la plus sûre. Cela implique de ne pas augmenter la pression turbo et/ou rail, de maintenir actifs tous les paramètres de sécurité d'origine sur l'ECU ainsi que les tolérances du constructeur qui restent respectées. Le boîtier P-Tronic Agri fonctionne sur une large plage de régime avec activation automatique dès qu'une puissance supplémentaire est nécessaire. Une sécurité intégrée fait en sorte que le moteur revienne à son régime d'origine si quelque chose ne va pas avec le boîtier.
P-Tronic propose également la reprogrammation mais préfère clairement l'utilisation de leur boîtier. "C'est là que se trouve l'avenir", pense Philippe Heeren. "Un boîtier est convivial : facile à monter et à démonter, à activer et désactiver et il conserve une certaine valeur car il peut être placé sur un autre véhicule après reprogrammation." Le prix d'un boîtier P-Tronic Agri varie de 950 à 1 300 euros.

Enfin, il y a les boîtiers qui combinent les deux systèmes précédents, donc l'optimisation par modification des temps d'injection et de la pression du rail. Dans le commerce, cela s'appelle le tuning par module électronique. Ce boîtier a donc une connexion à la fois avec le capteur de pression du rail et les injecteurs. Parce qu'on travaille sur plusieurs paramètres, les modifications de ceux-ci devraient être limitées. Le module de DTE-Systems applique ce principe. Distributeur de DTE-Systems pour la Belgique et les Pays-Bas, Bart van Harselaar a déjà effectué de nombreuses installations de ce type. Pas seulement sur des tracteurs d'ailleurs, mais aussi sur des moissonneuses-batteuses, où apparemment le tuning est pour lui un travail sur mesure. Lors du développement d'un module électronique correct, un enregistreur de données est d'abord installé qui collecte les données de performances du moteur pendant le travail. Ces données constituent la base pour affiner davantage le logiciel du module standard dans toute la plage de régime du moteur. Le boîtier est réglé de sorte que le tuning ne devienne actif que lorsque 80 % de la puissance disponible à un certain régime est demandée. Le module possède également une sécurité intégrée qui désactive automatiquement le tuning en cas de température moteur trop élevée.
Une fois le logiciel installé, l'installation est simple et peut éventuellement être effectuée par le client lui-même. Leur conseil est de placer la machine au banc de puissance avant et après le montage. Le prix d'un module DTE-Systems varie de 800 à 1 500 euros.

Qu'en est-il de la garantie ?

Le tuning d'un moteur alors que le véhicule est encore sous garantie implique la perte de la garantie d'usine. Pour les voitures, la garantie est assez souvent reprise par le tuner. Pour les tracteurs, c'est différent. Sur un tracteur, on peut monter ou attacher infiniment de choses et on peut travailler avec dans des conditions très diverses. La plupart des tuners limitent donc la garantie au tuning lui-même, mais pas tous.
Pour le tuning d'un moteur, de quelque manière que ce soit, il n'existe encore aucune reconnaissance officielle. Lors d'un tuning, on est donc soi-même responsable de toutes les conséquences. Donc ni le fabricant, ni l'importateur, ni le concessionnaire et pas non plus le fournisseur du kit de tuning. Toute garantie d'usine et homologation disparaît.
L'absence de reconnaissance nous amène à la question de savoir à quel point il est facile de détecter un tuning. La reprogrammation semble être la forme la plus facile pour le fabricant car des modifications ont été apportées au logiciel de l'ECU. Pourtant, selon De Graaf, ce n'est pas si simple à détecter. Avec un bon tuning, le constructeur a également du mal à le découvrir. Avec des boîtiers additionnels, qui sont faciles à retirer discrètement, il semble évidemment encore beaucoup plus difficile à détecter.

Mais ici aussi, une certaine prudence est de mise, car selon les fabricants de tracteurs, des systèmes d'enregistrement interne sont maintenant intégrés. Ils immortalisent en permanence les valeurs de puissance, de couple et d'autres paramètres. En cas de garantie, le fabricant peut demander les données de celui-ci et en cas de moteur tuné, refuser la garantie. Les tuners remarquent que ce n'est pas toujours l'utilisateur de la machine qui frappe à leur porte. À cet égard, Van Harselaar travaille beaucoup à la demande de concessionnaires. "Normal", dit-il, "car c'est le concessionnaire qui est confronté aux problèmes spécifiques du client et doit chercher une solution conviviale". Et cela peut encore être étendu selon De Graaf car ils ont aussi déjà tuné des moteurs à la demande du fabricant de machines. Lors d'une telle initiative, le client a tout intérêt à s'assurer qu'il reçoit les documents nécessaires qui placent la responsabilité et les conséquences chez l'initiateur.

Et puis, en cas de dommages, l'assurance peut également poser des problèmes. Jouer la sécurité implique de contacter au préalable votre compagnie d'assurance.

Et avez-vous déjà réfléchi à ceci

La durabilité nous fait tous redevenir un peu plus attentifs à l'environnement. C'est aussi le cas des fabricants de machines qui, avec des normes d'émission de plus en plus strictes, s'efforcent de rendre les machines agricoles aussi puissantes et économiques que possible. Ces normes d'émission imposées jouent évidemment des tours aux fabricants lors du réglage de leurs moteurs. Pensez au passage du Tier II au Tier III, ce qui a fait que les moteurs ne pouvaient plus être réglés de manière optimale pour répondre à la nouvelle norme.
Bien sûr, les émissions ne sont jamais mesurées directement avant et après un tuning. Curieux de savoir à quel point l'aspect vert reste de mise ? Apparemment, tous les tunings ne doivent pas être mis dans le même panier, car certains boîtiers portent même le certificat de qualité allemand TÜV, avec mention que les valeurs limites d'émission ne sont pas dépassées.

Le moteur ne sert qu'à la propulsion et dans l'hypothèse où le tuning ne pose pas de problème pour le moteur lui-même, tous les autres composants doivent encore pouvoir suivre lors de l'augmentation. Et ce n'est pas évident. Même pas pour les tracteurs d'une même série. Car même si les données techniques sont identiques à part le moteur, un certain nombre de composants diffèrent souvent. Prenez comme exemple un Fendt 922 Vario (220 ch) et un Fendt 936 Vario (360 ch). À part le moteur, ils semblent identiques, mais en interne, ils ne sont pas égaux en termes de construction et de composants !

Pour conclure

Le tuning ou l'amélioration numérique des moteurs est devenu monnaie courante, certainement pour les voitures. Les machines agricoles diffèrent totalement des voitures par les conditions autres et fortement variables dans lesquelles elles travaillent. Le problème ne tourne pas seulement autour du moteur mais autour de toutes les autres pièces de l'engin qui doivent suivre. La prudence est donc de mise. C'est une question d'utiliser l'électronique et non d'en abuser. Les fabricants et importateurs de machines agricoles préfèrent parler le moins possible du tuning. Pourtant, on ne peut pas être aveugle à cette technologie. Même lors de salons agricoles internationaux comme Agritechnica, différentes entreprises d'électronique très réputées proposent ces kits de tuning. Un développement qui est encore difficile à arrêter.
De Loonwerker était donc d'avis qu'il est préférable d'informer l'utilisateur sur les possibilités et les dangers de celui-ci.

P-Tronic

Le boîtier P-Tronic Agri est connecté à la fois aux injecteurs et au common rail. Pour les moteurs 4 cylindres, la connexion se fait au moyen de deux prises par cylindre, pour les moteurs 6 cylindres, il y a trois prises par cylindre. Pour l'alimentation, une connexion est établie avec la batterie.

Courbe de puissance

Les caractéristiques moteur mesurées par P-Tronic comparent les performances sans et avec boîtier de tuning. La fine ligne bleu clair représente la puissance, la ligne vert clair le couple. Avec le boîtier P-Tronic Agri connecté, la ligne bleue épaisse représente la puissance et la ligne verte épaisse le couple.