La formule 1 embraye sur l’hybride ! Par Arnaud Devillard

La formule 1 embraye sur l’hybride !

Pour la saison 2014, la Fédération internationale automobile impose aux monoplaces une motorisation hybride, thermique et électrique, et un système de récupération d’énergie.  



Ce qui attends les F1 pour 2014

Fini le hurlement des bolides en furie ! À écouter la vidéo publiée par le constructeur Mercedes AMG, le moteur des monoplaces qui s’aligneront sur la ligne de départ du Grand Prix de Melbourne le 16 mars e?mettra... un son aigrelet.



Une reconstitution du circuit de Monza avec le bruit du nouveau moteur 1,6 litre turbocharged V6 Formula One de Mercedes.


De quoi chagriner les amateurs, peu enclins à apprécier ce changement acoustique. En cause, le nouveau règlement technique de la Fédération internationale automobile (FIA) qui impose une innovation sur les circuits : un moteur hybride — associant thermique et électrique — avec récupération d’énergie.

Une révolution dans la course automobile

Les voitures de toutes les écuries, dont les célèbres Mercedes, Williams, McLaren et Ferrari, devront impérativement en être équipées. L’objectif de cette « révolution » annoncée est de rapprocher le monde de la course des préoccupations actuelles de la société. À savoir, obtenir des économies d’énergie et réduire les émissions de CO2.

D’où les mesures mises en place pour cette nouvelle saison : la limitation à 100 kg de la charge en essence des voitures, contre environ 160 kg en pratique jusque- là, la réglementation précédente ne prévoyant aucun plafond ; la réduction des moteurs de huit à six cylindres disposés en V ; le passage de 2,4 à 1,6 litre de la chambre de compression de chaque cylindre (la « cylindrée ») ; enfin, le plafonnement à 100 kg/h de la consommation de carburant.

Autant de contraintes qui, appliquées telles quelles, ne permettraient pas aux bolides de « boucler » en deux heures environ une course d’une longueur généralement comprise entre 305 et 310 km.



Pour compenser, la FIA a donc introduit deux solutions techniques. D’abord, l’usage d’un turbocompresseur (le fameux turbo, interdit en F1 de 1989 à 2013) dont le rôle est de suralimenter le moteur en densité d’air sans consommer plus de carburant. Et, surtout, l’adoption d’un moteur hybride à récupération d’énergie, qui alimente deux moteurs générateurs électriques et une batterie.

La récupération d’énergie n’est pas, en elle-même, une nouveauté sur les circuits. Depuis 2009, les F1 peuvent en effet être dotées d’un système de récupération de l’énergie cinétique (Srec) dégagée par le freinage des roues arrière. « C’est la plus simple à récupérer car il s’agit d’une énergie de mouvement », explique Luis Le Moyne, directeur de l’Institut supérieur de l’automobile et des transports.

Deux techniques pour récupérer de l'énergie

Pour ce faire, deux procédés existent. Le volant d’inertie, une technique remontant aux années 1950, consiste à embrayer un disque sur la roue au moment du freinage puis à le débrayer. Ce disque tourne à vide, puis s’embraye à nouveau aux roues pour leur transmettre ce surplus d’énergie si besoin. Ou alors le mouvement est converti en électricité par un moteur générateur.

Cette solution, autorisée dés 2011, devient obligatoire cette année. Mais la grande nouveauté se fera par l’arrivée, en complément du moteur thermique, d’un second moteur électrique chargé de récupérer la chaleur des gaz d’échappement au niveau de l’arbre du turbocompresseur, afin de faire tourner un rotor produisant l’électricité.


[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] par [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Animation des MGU-K, moteur Renault F1 Energy-2014 par Sport-Auto

Ces deux machines sont appelées motor generator unit- kinetic, côté freinage (MGU-K), et motor generator unit-heat, côté échappement (MGU-H). Elles peuvent stocker l’énergie électrique dans une batterie ou la réutiliser aussitôt. Dans le deuxième cas, le MGU-K restitue l’énergie au vilebrequin et, en bout de chaîne, aux roues arrière.


[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] par [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Animation des MGU-H, moteur Renault F1 Energy-2014 par Sport-Auto

Le MGU-H, lui, sert à faire monter rapidement en régime le turbocompresseur, réduisant ainsi le temps de réponse, ou alimente directement le MGU-K, épargnant la batterie.
Un changement qui ne sera pas sans conséquence. « Cela va considérablement modifier les stratégies de course », prévient Gaétan Monnier, directeur Transports de l’IFP Énergies nouvelles. « Le but est de profiter pleinement de l’électrique : la batterie doit être à plat à la fin de la course », explique Toufik Azib, enseignant chercheur à l’École supérieure des techniques aéronautiques et de construction automobile.

De nouvelles stratégies de course

Un objectif pas si facile à tenir, à en croire Gaétan Monnier. « En récupérant la puissance de l’échappement, on perd en puissance du moteur thermique... mais le gain en électricité est supérieur à cette perte. Un savant exercice de gestion de ces systèmes s’annonce pour les pilotes !

La stratégie de chaque équipe fera donc toute la différence », explique l’expert. Compétition oblige, les motoristes de F1 restent très discrets sur leurs nouveaux moteurs. Renault Sport s’est le plus avancé en dévoilant, dés juin 2013, son power unit Energy F1-2014 et Ferrari a donné un aperçu de son 059/3 dans une vidéo en ligne.



Mercedes AMG s’est en revanche contenté de photos prétextes et d’une vidéo de simulation. Quant à Honda, il sera ni plus ni moins absent des courses, préférant attendre 2015 pour s’aligner sur la nouvelle donne.

Le déploiement de ce nouveau dispositif réglementaire qui impose les moteurs hybrides va augmenter le poids des voitures. Résultat : quand la FIA fixait en 2013 le poids minimal du moteur à 95 kg, il monte désormais à 155 kg. La monoplace dans son ensemble passe de 640 à 660 kg, la batterie pesant entre 20 et 25 kg. Ce qui implique de nombreuses modifications du châssis, dont le centre de gravité reste la batterie et le réservoir d’essence. Les premiers tests officiels sur circuit ont été marqués par de nombreux problèmes techniques, à Jerez, en Espagne.

Source : [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]