Comment la F1 a répondu aux ruses des écuries sur le carburant

L'année 2019 s'est avérée être un chapitre difficile dans l'histoire de Ferrari, la Scuderia ayant été au centre de nombre d'accusations concernant son avantage en vitesse de pointe.

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La FIA a été pressée de procéder à de nombreuses clarifications et Ferrari a dû se défendre avec vigueur alors que ses rivaux interrogeaient la légalité de son unité de puissance. La situation n'est toujours pas totalement refermée puisque la concurrence (sans Mercedes, qui a quitté la rébellion) reste peu satisfaite par l'accord secret qui a été conclu entre la Scuderia et la fédération au sujet du moteur 2019.

Les autres écuries n'ayant pas réussi à comprendre exactement comment Ferrari pouvait bénéficier d'un boost en performance, de nombreuses théories ont vu le jour, allant de questions sur une éventuelle fuite d'huile contrôlée au niveau de l'intercooler afin d'améliorer la combustion à des suggestions sur un possible contournement de la limite de débit de carburant. Nous allons ici nous pencher sur ces théories, sur leur application possible et également sur les changements réglementaires effectués pour empêcher les équipes d'exploiter ces domaines à l'avenir.

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Combustion d'huile

La pratique de la combustion d'huile est un élément important de l'ère hybride, car les différents fabricants de carburants et de lubrifiants ont travaillé de façon très étroite avec les motoristes pour extraire plus de performance de leurs produits. La limite de débit d'essence de 100 kg/h impose de tirer le maximum de performance possible du carburant. De plus, la réglementation qui entoure la composition chimique du carburant étant bien plus restrictive que celle sur l'huile, il est évident que d'autres voies allaient être explorées pour booster la performance.

Brûler de l'huile comme on brûle de l'essence est devenu un terrain de jeu naturel, les règles concernant les quantités et les méthodes de circulation ayant été relativement faibles. La FIA s'est efforcée de limiter les efforts des écuries pour utiliser ces procédés au fil des saisons, en contrôlant la quantité et les méthodes spécifiques de combustion de l'huile. Mais cela ne veut pas dire qu'il n'y avait pas d'autres moyens de le faire.

Ferrari SF70H 2017 engine

Moteur de la Ferrari SF70H de 2017

Photo : Giorgio Piola

L'utilisation d'additifs pour le carburant dans l'huile a clairement posé des questions parmi les ingénieurs sur la façon de pouvoir continuer à ajouter des éléments boostant la combustion dans le mélange de carburant sans dépendre de la vapeur d'huile comme mécanisme de distribution.

Ainsi, des théories ont fait surface chez les écuries non motorisées par Ferrari sur l'utilisation par les refroidisseurs liquide-air d'un lubrifiant à base d'huile comme fluide de refroidissement, plutôt qu'une solution plus conventionnelle à base d'eau. On a alors supposé que ce lubrifiant riche en additifs pouvait "fuir" dans le circuit d'alimentation et apporter le boost de combustion nécessaire à offrir à la Scuderia un tel avantage en ligne droite.

À plein débit

 Fuel flow meter

Débitmètre de carburant

Photo : Matthew Somerfield

Tirant enseignement du passé turbo de la F1, la FIA avait besoin d'un moyen de contenir les niveaux de performance auxquels les unités de puissance pouvaient fonctionner. Au lieu de mesurer la pression de suralimentation, comme lors de la précédente ère turbo, la FIA a choisi de mesurer le débit de carburant. Situé dans le réservoir d'essence, le débitmètre devait être plus précis encore que tout ce qui pouvait être sur le marché. Il devait pouvoir résister à une variété de conditions dans lesquelles il serait placé, tout en offrant la précision nécessaire et une répétabilité des résultats dépassant tous les dispositifs utilisés jusque-là.

Le débitmètre actuel, fourni par Senstronics depuis 2018, utilise le principe du temps de vol, selon lequel les transducteurs situés à chaque extrémité de l'instrument de mesure émettent de courtes salves d'ultrasons dans des directions opposées. Ces valeurs sont mesurées et mises à l'échelle en fonction des dimensions connues du tube d'écoulement pour donner le débit volumétrique. Pour obtenir la précision nécessaire, le compteur mesure le débit plus de 2200 fois par seconde et est fabriqué à partir d'un seul matériau métallique afin d'éviter tout étalonnage supplémentaire pour différents taux d'expansion thermique.

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Alors, comment vaincre le débitmètre ?

Bien que le compteur effectue jusqu'à 2200 mesures par seconde, celles-ci sont filtrées et la FIA travaille avec un échantillon beaucoup plus petit, car elle doit éliminer une partie du bruit créé par diverses variables externes. Cela est censé donner une lecture plus précise du débit, mais il a été supposé que cela puisse également être utilisé comme un moyen de mettre le processus en échec.

L'introduction de bruit (ou résonance) à une certaine fréquence ou même à une fréquence similaire au métal dont est fait le débitmètre pourrait, par exemple, créer une dissonance. C'est sur cette base que Red Bull a mené sa dernière enquête sur l'avantage de vitesse en ligne droite de Ferrari et sur le "filtrage du signal", en demandant à la FIA des éclaircissements à ce sujet. La FIA a répondu par une directive technique, précisant que les trois scénarios proposés par Red Bull seraient en violation des articles 5.10.3 et 5.10.5 du Règlement Technique.

Lire entre les lignes...

Des barils d'essence Shell dans le paddock

Des barils d'essence Shell dans le paddock

Photo : Simon Galloway / Motorsport Images

Un bon moyen pour découvrir les domaines dans lesquels la FIA a eu des problèmes lors des années précédentes est de regarder la façon dont elle a amendé le texte des Règlements Techniques. Pour 2020, plusieurs lignes ont été ajoutées à l'Article 19.8 "Échantillonnage et tests lors d'un événement". Tous ces changements sont liés aux échantillons de carburant donnés à la FIA à des fins d'analyse, à leur lien avec le carburant réellement utilisé. Pour être clair, les équipes peuvent faire approuver cinq formules par saison mais ne peuvent en utiliser que deux par Grand Prix.

Le passage le plus révélateur est le paragraphe final de l'article 19.8.4 : "Si les écarts observés (ci-dessus) par GC [chromatographie en phase gazeuse] indiquent qu'ils sont dus à un mélange accidentel avec un autre carburant de Formule 1 que celui déclaré, mais dont l'utilisation par l'équipe a été approuvée par la FIA, l'échantillon de carburant sera considéré comme conforme, à condition que le carburant adultérant ne soit pas présent à plus de 10% dans l'échantillon. Tout abus systématique de carburants mélangés sera considéré comme non conforme."

Évidemment, il y a toujours un risque de contamination au moment de changer les carburants, et c'est pourquoi la FIA a laissé un peu de marge. Mais ces modifications suggèrent qu'au moins une équipe, pas nécessairement Ferrari, se jouait intentionnellement du système d’échantillonnage en mélangeant deux carburants qu'elle(s) étai(en)t autorisée(s) à utiliser lors d'un Grand Prix. Avoir la prévoyance d'utiliser intentionnellement deux formules de carburant différentes soulève des questions importantes sur la composition et l'interaction entre elles.

Bien que de lourdes restrictions pèsent sur ce qui peut être ajouté au carburant, ce qui oblige les fournisseurs à équilibrer soigneusement leurs formules, le fait de pondérer fortement l'une d'entre elles avec des éléments favorisant la combustion aurait non seulement un impact intéressant sur la combustion, mais aussi sur la manière dont cela pourrait créer une dissonance au niveau des mesures des débitmètres...

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Deux, c'est mieux qu'un seul ?

Il est clair que la FIA a effectué plusieurs tentatives pour couvrir de nombreux aspects de la réglementation qui pourraient favoriser la combustion ou permettre de dépasser, même temporairement, la limite de débit de carburant. Cependant, une directive technique (TD/042-19) publiée à la fin de la saison 2019 va jouer un rôle important pour faire respecter la limite à l'avenir.

Jusqu'à cette directive, les informations rassemblées par le débitmètre étaient envoyées à unité de contrôle électronique standard (ou ECU) et étaient à la fois accessibles aux équipes et à la FIA. Pour permettre de mieux faire respecter les restrictions, la FIA a contraint les équipes à installer un second débitmètre. Celui-ci intègre de nouvelles techniques anti-aliasing plus robustes, qui rendent aléatoire le moment où les mesures sont prises afin d'éviter que le retour d'informations externe ne puisse révéler la fréquence de ces mesures.

Ces données sont également transmises via une connexion cryptée vers le Security Data Recorder de la FIA, pour les rendre inaccessibles aux équipes. Afin de rendre les choses encore plus aléatoires, la FIA se verra remettre un ensemble de débitmètres par chaque écurie et en attribuera un à chaque voiture avant le départ d'un GP et le reprendra à la fin.

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