Les analyses techniques F1 de Giorgio Piola

Technique - Pourquoi Honda a abandonné la "taille zéro" pour 2017

Le retour de Honda en Formule 1 n’a pas engendré les succès espérés, et l’efficacité de son moteur V6 turbo hybride reste encore loin de celle du Mercedes.

La saison 2017 sera cruciale, car la F1 a mis fin au système des jetons de développement afin de permettre de niveler, autant que possible, le niveau de performance des différents moteurs.

La configuration originale de l’unité de puissance Honda était avant-gardiste et, de loin, la plus compacte de toutes. Ceci avait été fait pour aider les designers de l’écurie McLaren à concevoir une carrosserie arrière très étroite et moulante.

Ce fut toutefois une erreur. Cette configuration nécessitait l’utilisation d’un turbo de petit diamètre qui fut incapable de fournir une pression de suralimentation suffisante. Ceci limitait la puissance du moteur thermique ainsi que la récupération d’énergie du système hybride.

Ayant réalisé son erreur courant 2015, Honda n'a pas pu changer les choses l’an dernier, se contentant de retourner à ses ordinateurs afin de revoir complètement l’architecture de son unité de puissance pour la saison 2017.

Un groupe distinct d’ingénieurs a donc été chargé de travailler exclusivement sur une nouvelle unité de puissance. Au fil des mois, de plus en plus de personnes et de ressources furent dédiées au projet 2017.

On comprend que Honda a effectué un pas en arrière. En effet, le motoriste japonais voulait battre Mercedes avec un moteur révolutionnaire. En revanche, le moteur Honda 2017 possédera une architecture très semblable à celle du Mercedes.

Ceci concerne essentiellement des domaines précis ainsi que son installation dans le châssis McLaren.

La disposition du moteur Mercedes
La disposition du moteur Mercedes

Photo de: Giorgio Piola

La lecture du règlement technique, publié en 2012, mettait en évidence l’importance d’installer les accessoires du moteur au centre du V formé par les cylindres, d’autant qu’il obligeait l’utilisation d’une seule turbine et que celle-ci devait se trouver dans l’axe longitudinal de la voiture.

Cette configuration apportait son lot de désavantages, dont certains directement liés à la vitesse de rotation élevée de cette turbine. Les ingénieurs de Mercedes-AMG-HPP ont adopté une solution très innovante qui permet de loger la turbine et le compresseur à un endroit stratégique sans devoir allonger exagérément l’unité de puissance.

Cette configuration permettait aussi de récupérer et de restituer plus d’énergie électrique provenant du MGU-K et du MGU-H.

Injection directe d’essence

L’hybridation des moteurs a mis l’accent sur la récupération et la restitution de l’énergie, faisant croire que le moteur V6 thermique n’avait plus vraiment d’importance.

Il faut comprendre qu’une unité de puissance actuelle, avec deux cylindres et 33% de carburant en moins, produit plus de puissance que les anciens moteurs V8 atmosphériques sans ERS. C’est un exploit formidable.

Un petit moteur gavé en mélange air/essence peut produire autant de puissance qu’un moteur atmosphérique de plus grosse cylindrée, mais cela réclame plus de carburant.

Dans le but de réduire la consommation de carburant de son moteur turbo hybride, Mercedes a travaillé étroitement avec Petronas afin que l'entreprise produise des lubrifiants et un carburant qui maximisent l’efficacité du moteur thermique.

Un des problèmes techniques rencontrés par les ingénieurs fut de repousser les limites de la détonation. Renault en a pas mal parlé depuis 2014, et Mercedes a adopté un dispositif d’injection-jet qui permet de faire fonctionner le moteur avec un mélange air/essence relativement pauvre tout en améliorant le phénomène de combustion. Les autres motoristes ont suivi ce développement avec intérêt, et certains l’ont implanté grâce aux fameux jetons de développement.

Ceci a été rendu possible grâce à l’adoption de l’injection directe en F1. Une telle technologie permet de vaporiser une toute petite quantité d’essence sous très haute pression dans le cylindre. Celle-ci s’auto-allume, ce qui améliore le front de flammes avant même que la combustion conventionnelle survienne grâce à l’étincelle produite par la bougie.

Refroidissement

Les voitures officielles Mercedes AMG sont dotées, depuis 2014, d’un refroidisseur forcé air/liquide logé dans l’espace situé entre le réservoir de carburant et la surface frontale du moteur thermique.

D’autres motoristes ont expérimenté cette solution de refroidissement forcé, mais aucun n’y est parvenu aussi efficacement que Mercedes. Étrangement, aucune autre écurie motorisée par Mercedes n'y est parvenue, préférant utiliser un échangeur thermique air/air conventionnel logé dans un ponton.

L’architecture originale de l’unité de puissance Ferrari comptait sur un refroidisseur forcé, installé dans l’espace du V de son moteur, mais il semble que les ennuis causés par la chaleur intense générée par le bloc et les accessoires supplantaient les avantages qu’on pouvait en tirer.

En 2016, Ferrari a implanté un système de refroidissement en deux étapes. Un échangeur thermique air/air était fixé au-dessus du compresseur, à l’arrière du V6, tandis qu’un conduit menait l’air comprimé vers un refroidisseur forcé air/liquide situé entre le réservoir de carburant et le moteur – un peu comme chez Mercedes.

Honda et McLaren se sont donc entendus pour revoir l’implantation de l’unité de puissance et adopter un refroidisseur forcé similaire à celui de Mercedes. La solution adoptée par Ferrari est elle aussi séduisante, mais représente un compromis rendu nécessaire par l’architecture spécifique de son turbo.

Il est évident que les concepteurs des unités de puissance et ceux des châssis doivent travailler encore plus étroitement afin d’intégrer au mieux le V6 et ses accessoires dans un espace réduit où le refroidissement est complexe et la répartition des masses, cruciale.

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