Formule 1

L’excellence technologique de Renault en F1 au profit de tous

Comment passer la technologie de la F1 à la route

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Par Olivier Ferret

26 février 2017 - 14:04
L’excellence technologique de Renault en

L’excellence démontrée par Renault sur les circuits trouve déjà son application à travers les moteurs de série. Profitant de l’apport de spécialistes du monde de la F1, la dernière génération de moteurs des voitures de route constitue un exemple de premier plan.

TRANSFERTS DE TECHNOLOGIES

Ces dernières années, de solides liens ont été tissés entre Viry-Châtillon, le site de conception et de développement des moteurs Renault de F1, et le Technocentre de Guyancourt, le centre névralgique des moteurs de grande série du groupe. Désormais, de nouvelles passerelles seront créées avec Les Ulis où siège Renault Sport Cars. Cette collaboration étroite entre les spécialistes de la compétition et leurs homologues de la série, associée aux projets ponctuels communs, permet aux moteurs de série de bénéficier des innovations de la F1 et inversement.

La rapidité des développements en F1 et les qualités d’analyse des motoristes compétition de Renault permettent à la marque d’étudier de nouvelles solutions techniques dans des conditions extrêmes. Affronter des spécialistes sur les circuits offre également à Renault, constructeur généraliste, l’occasion de disposer d’une vision unique des architectures moteur innovantes.

Grâce à cette approche, Renault peut inlassablement améliorer l’efficacité énergétique de ses moteurs à l’aide de méthodes telles que :

 La suralimentation et le downsizing
 L’injection directe
 La réduction de frottements
 Le partage des méthodes

En conséquence, les clients de Renault bénéficient de l’excellence acquise en sport automobile.

Technologies électriques

Renault contribue directement à l’émergence des technologies électriques à travers son double engagement sportif et technique. Les groupes propulseurs utilisés en F1 intègrent de puissants moteurs électriques capables d’exploiter l’énergie perdue au freinage et par l’échappement. L’énergie récupérée est stockée dans une batterie et libérée sur demande pour augmenter la puissance. En parallèle, l’engagement de Renault en Formule E souligne la stratégie et l’engagement environnemental de la marque envers les véhicules « zéro émission ».

L’engagement sur ces deux voies illustre la volonté de Renault d’accélérer les progrès technologiques des véhicules électriques. Les technologies développées dans le cadre de ces engagements contribueront non seulement à l’amélioration des performances des moteurs électriques, mais aussi à celles relatives à l’autonomie de la batterie.

Suralimentation

La suralimentation permet aux moteurs de cylindrée réduite de produire de plus grandes puissances en dépit de vitesses de rotation inférieures. L’énergie dissipée sous forme de chaleur dans les gaz d’échappement est récupérée pour alimenter le turbo. Elle est alors utilisée pour comprimer l’air admis (compresseur) et augmenter la pression au sein des cylindres.

Renault a été le pionnier dans cette technologie lors de son entrée en F1 avec le moteur turbo R.S.01 en 1977. La décennie suivante, Renault a progressivement démocratisé cette technologie dans ses véhicules de série, dont la R5 Turbo, R18 Turbo, R11 et R21 2L Turbo.

Aujourd’hui, tous les moteurs de la gamme Renault Energy sont suralimentés pour concilier performance et consommation avec des blocs plus petits et plus légers. Le R.E.17 est ainsi un V6 turbo, capable d’offrir une puissance incroyable par rapport aux capacités normales de sa cylindrée.

Injection directe

L’injection directe permet un contrôle précis de la forme et du flux de pulvérisation de l’essence dans les cylindres, et non à l’intérieur des collecteurs d’admission comme c’est le cas pour l’injection indirecte.

L’injection directe des Renault de série est issue du dialogue bilatéral entre Viry et Guyancourt, visant à rechercher inlassablement des systèmes énergétiques performants en mêlant optimisation de l’efficacité énergétique et réduction de la consommation. Ce dernier aspect a été réduit de 40% avec la dernière génération de moteurs F1 et de 25% sur les moteurs Energy commerciaux.

Réduction des frottements

La gamme Energy bénéficie de l’expérience de Renault Sport Formula One Team sur les technologies de réduction de frottements à travers :

 Traitement de surface DLC (Diamond Like Carbon) sur les poussoirs,
 Procédé PVD (Pressure Vapour Deposit) sur les jupes de piston,
 Segment racleur UFLEX, utilisé en F1 depuis plus d’une décennie. La géométrie en U permet une adaptation du segment au déformé du cylindre pour aboutir au meilleur compromis entre efficacité (raclage de l’huile sur la chemise pour en limiter la consommation) et frottements.

Consommation

En F1, le poids est l’ennemi numéro un. Une faible consommation est un atout indéniable car elle permet d’embarquer moins de carburant, d’être plus léger et donc plus rapide.

En série, les moteurs Renault se positionnent parmi les meilleurs pour leur rapport entre émissions de CO2 et leurs capacités cubiques. Ainsi, la consommation de Nouvelle Clio Energy dCi 90 s’élève à 3,2l/100 km pour 83g de CO2/km. Des chiffres lui permettant de rivaliser avec les meilleures motorisations hybrides.

Systèmes électroniques de contrôle

Afin d’améliorer les performances du groupe motopropulseur dans la technologie des véhicules de série, les systèmes électroniques de contrôle jouent un rôle de plus en plus important. Les unités de contrôle hautes performances, les algorithmes qui incorporent de plus en plus les modèles physiques, et les capteurs virtuels, entre autres, sont essentiels pour réduire la consommation d’énergie.

Les moteurs de F1 sont équipés de boitiers électroniques sophistiqués à même de traiter 5 Go de données par heure afin de contrôler la consommation, la cartographie et les systèmes hydrauliques.

Les moteurs « compound »

Le principe de récupération d’énergie par une turbine à l’échappement du moteur thermique et transmise vers l’arbre moteur n’est pas nouveau. Il existait dès l’avant-guerre sur certains moteurs d’avion et a même été développé ensuite sur certains poids lourds de manière mécanique. C’est le principe du moteur « compound ».

L’avantage d’une solution turbocompound électrique est de piloter en temps réel la restitution d’énergie pour pouvoir l’utiliser là, où et quand elle est vraiment nécessaire. En fonction des besoins, elle pourra être transmise au vilebrequin afin de maintenir la turbine en vitesse (et ainsi réduire l’inertie dans les phases transitoires) ou tout simplement être stockée dans la batterie en attendant le moment opportun.

Cette technologie démontre une fois de plus l’avancée représentée par les groupes propulseurs utilisés en F1.

Partage des méthodes

Au-delà des technologies, un lien fondamental réside dans le partage des méthodes et des compétences entre la F1 et la série. Le savoir-faire et les outils de dimensionnement sont échangés et partagés pour optimiser les moteurs des deux univers.

La maîtrise de la haute performance de Renault Sport Formula One Team profite à Renault pour dimensionner l’architecture de refroidissement des moteurs turbocompressés. La circulation d’eau transversale utilisée pour les moteurs Energy en est un exemple.

Les méthodes de validations basées sur la connaissance physique des phénomènes moteurs sont également un atout majeur de Renault. Assurer la fiabilité à chaque course est une des clés du succès en F1 et les qualités d’endurance des moteurs Energy sont reconnues dans les enquêtes de satisfaction.

Enfin, pour partager ces compétences de pointe, le transfert des talents est indispensable pour l’efficacité des échanges et l’entretien d’un esprit d’innovation. Philippe Coblence, architecte de l’Energy dCi 130, et Jean-Philippe Mercier, architecte des blocs Energy TCe, sont tous deux d’anciens directeurs de bureaux d’études Renault Sport F1 et artisans dans la conception des V10 et des V8 victorieux dans les années 1990 et 2000. En apportant leur expertise personnelle et leur exigence dans la conduite de ces projets de série, le downsizing a ainsi repoussé ses limites grâce aux solutions techniques et aux méthodes importées de la F1. Les moteurs Energy disposent désormais d’un ensemble inégalé de technologies dans leurs catégories tout en offrant des économies de carburant s’élevant à 25% par rapport à la génération précédente.

La large palette de talents présents au sein de Renault est un atout majeur mis au service de Renault Sport Formula One Team. L’équipe de Viry-Châtillon investit ainsi le laboratoire des matériaux de la marque, tout comme elle utilise des outils tels que le microscope électronique à balayage. À l’aide de ces gènes, technologies et compétences développées en commun, le savoir-faire de Renault en matière de moteurs de série est tout aussi reconnu que son expertise en F1.

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