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Steeve Fortin
Le Quotidien
Steeve Fortin
L’unité de puissance Renault de 2014. ­
L’unité de puissance Renault de 2014. ­

La F1 et la technologie hybride

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CHRONIQUE / Depuis 2014, les voitures de Formule 1 utilisent une motorisation hybride qui combine un moteur turbo de 6 cylindres ainsi qu’un système électrique complexe. Pour les puristes, cette unité de puissance ne reflète pas l’essence même de la F1 dont les motorisations d’antan, V10 et V12, vrombissaient à tue-tête, parlez-en aux résidants de Saint-Lambert ! Même si les F1 ne sont pas aussi bruyantes que jadis, leur motorisation est tout de même un véritable bijou technologique.

Le moteur turbo

La technologie du moteur turbo est très populaire auprès des constructeurs automobiles, depuis quelques années, car autrefois réservée aux voitures de performance, ce type de motorisation est désormais utilisé pour pratiquement tous les types de véhicules.

La turbocompression consiste à utiliser les gaz d’échappement pour faire tourner une turbine qui vient compresser l’air qui entre dans le moteur, augmentant ainsi grandement ses performances. Les moteurs Diesel utilisent d’ailleurs cette technologie depuis très longtemps, mais pour les voitures à essence, cette technologie était trop fragile pour une diffusion grand public.

En F1, l’écurie française Renault est la première à utiliser la turbocompression au Grand-Prix d’Angleterre de 1977, qui coïncide aussi à la première course de Gilles Villeneuve en F1 au volant d’une McLaren. La motorisation turbo permet d’obtenir une grande performance via une petite cylindrée, mais elle comporte toutefois de nombreux inconvénients comme une latence dans le temps réponse de la turbine qui doit se charger de gaz d’échappement avant de déployer toute sa puissance. Dans les faits, en sortie de virage, les premières F1 turbo prenaient quelques secondes avant de déployer toute leur puissance, les laissant ainsi vulnérables durant cette période de latence.

Dans les années 80, les moteurs turbo sont utilisés par une majorité d’écuries de F1 et leur puissance, surtout en qualifications, atteint des sommets qui ne seront probablement jamais égalés. D’ailleurs le moteur 4 cylindres turbo de BMW dépassaient les 1300 chevaux en qualifications et 900 en course ce qui devait être un véritable combat à maîtriser pour les pilotes. Les moteurs turbo sont toutefois bannis de la Formule un pour la saison 1989, qui marque alors le début d’une époque dominée par les moteurs atmosphériques V8, V10 et V12 caractérisés par le son qu’ils produisent.

Le retour du turbo

Depuis 2014, la F1 fait appel à une motorisation hybride complexe composée d’un moteur turbo de 6 cylindres ainsi que d’une unité de puissance électrique. Au niveau technologique, le moteur hybride se situe à des lieues de celle d’une Toyota Prius. L’unité de puissance en F1 se divise en plusieurs parties.

La gestion de l’énergie de l’unité de puissance V6.

Moteur thermique

Un moteur V6 de 1,6 litre 24 soupapes avec un turbocompresseur unique dont la pression est limitée à 5 bars. Le moteur, qui peut atteindre un régime de 15 000 tours par minute, est limité à une consommation d’essence de 100 kg/h.

Systèmes de récupération d’énergie (ERS)

Le système de récupération d’énergie est la pièce maîtresse de l’unité de puissance en F1. Ce système est composé de plusieurs parties.

MGU-K : Récupération au freinage.

Ce système de récupération d’énergie au freinage est similaire à celui des voitures électriques et hybrides qui se retrouvent sur nos routes. Un moteur électrique est relié directement aux roues arrière et fonctionne comme un générateur, lors du freinage, stockant l’énergie dans une batterie. Cette énergie peut par la suite être utilisée afin de donner, pendant quelques secondes, 161 chevaux supplémentaires à la voiture. Lorsque la charge de la batterie est pleine, le moteur électrique peut être utilisé pendant un maximum de 33,3 secondes par tour.

MGU-H : Récupération à l’échappement

Un moteur électrique est situé entre la turbine d’admission et la turbine d’échappement du turbocompresseur afin de récupérer l’énergie des gaz d’échappement qui est par la suite stockée dans la batterie. Cette énergie est par la suite utilisée par le système MGU-H afin de relancer le turbocompresseur plus rapidement, éliminant la latence (communément appelé lag), pour ainsi obtenir une réponse à l’accélérateur similaire à celle d’un moteur atmosphérique. Cette technologie est similaire à celle du E-turbo dans les voitures sur nos routes.

L’écurie Mercedes domine outrageusement l’ère hybride en ayant remporté tous les titres des pilotes et des constructeurs depuis 2014.

La réglementation en Formule un permet aux écuries d’utiliser pour leurs voitures, et ce, pour l’ensemble de la saison, 3 moteurs à combustion interne, 3 turbocompresseurs et 3 MGU-H, 2 batteries et 2 boîtiers de contrôle électroniques. En plus de devoir être efficaces au niveau énergétique, les motorisations contemporaines en F1 se doivent d’être d’une fiabilité sans faille. Nous sommes loin des années 80 où les moteurs de qualifications n’étaient utilisés que pour quelques tours seulement avant d’être remplacés.