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F1 2008 : carburant et lubrification

F1 2008 : carburant et lubrification

Avec le gel technologique de moteurs décidé par le règlement, il reste possible de traquer quelques chevaux du V8 de Renault F1 en optimisant la combustion et en limitant les frottements.


Carburants : un cadre limité
Le règlement technique de la Formule 1 est strict. Depuis plusieurs années, il enferme la formulation du carburant dans un cadre précis en limitant la part des hydrocarbures entrant dans la composition du produit final. Aujourd’hui, une monoplace de F1 doit rouler au super sans plomb 95 de la pompe, et répondre à des contraintes de pollution draconniennes. D’ailleurs, 5% de bio-carburant sera injecté dans le formulation dès 2008. Une marge de manœuvre,  très petite, subsiste toutefois. C’est elle qui intéresse les pétroliers.

Pour libérer la puissance, le carburant doit permettre une combustion toujours plus rapide. L’essence doit être vaporisée vite et de manière homogène, la propagation de la flamme doit être quasi instantanée. L’aérodynamique de la chambre de combustion, le débit des injecteurs, le dessin des bougies, l’électronique entrent en ligne de compte. Mais la qualité du carburant aussi : celui-ci est formulé sur mesure pour chaque type de moteur. La combustion, cela dit, n’est pas tout. Ainsi, les notions de consommation et de densité de carburant ont aujourd’hui leur importance. En faisant varier l’énergie contenue dans une dose de carburant, il est possible favoriser la stratégie de course. Ainsi, le super sans plomb que brûle le V8 Renault RS27 offre-t-il une densité proche de 725 kg/m3, contre 750 kg/m3 pour un carburant de la pompe. L’objectif est d’être plus léger à performance égale. Le résultat final, c’est un carburant composé de 200 ingrédients, formulé spécialement, permettant de gagner une bonne poignée de chevaux. Au final, le V8 Renault fonctionne donc au super sans plomb 95. Si celui-ci utilisait le carburant d’une Clio, il perdrait environ 5 % de sa puissance, soit près de 35 chevaux.

Lubrifiants : la liberté d’innover
Pour parvenir à gagner de la puissance malgré le gel technologique imposé à la motorisation V8 par le règlement, les ingénieurs essaient d’optimiser l’énergie libérée lors de la combustion en limitant les frottements internes du moteur. Dans ce domaine, la viscosité du lubrifiant joue un rôle déterminant. Elle conditionne en effet les performances de l’attelage mobile : vilebrequin, bielles et pistons. Le film d’huile qui s’insinue entre les pièces métalliques doit alors être suffisamment fin pour assurer une grande vitesse de glissement. Les contraintes physiques supportées par la mécanique et par le lubrifiant sont énormes. Un piston, en effet, passe 0 à 37 m/s près de 600 fois par seconde. Et si certaines parties du moteur, comme le milieu du segment sur la chemise du piston ou les paliers -en dehors de leur cycle critique- disposent d’un film d’huile à l’épasseur confortable (2 à 3 microns), d’autres pièces en mouvement ne sont séparées que par quelques millièmes de microns. C’est le cas, entre autres, de la distribution. Cependant, cette course à la puissance ne doit pas se faire au détriment de la fiabilité : dans le secteur de la distribution, les pressions générées sont de l’ordre du GigaPascal (100 tonnes / m2). Sous cette pression, l’huile devient un solide. Le lubrifiant est échauffé et cisaillé. Le film peut alors rompre  Et en cas de contacts intermétalliques à forte pression répétés, c’est la perte de puissance, puis le risque de casse.  Il convient donc de faire appel à une formulation adaptée, ni trop fluide, ni trop peu, de manière à protéger le moteur de l’usure. Il est également possible de travailler sur les additifs, de manière à créer un film additionnel qui protège les surfaces.

Main dans la main
Le partenariat technique entre Renault et Elf est exemplaire. Celui-ci repose sur des valeurs partagées : la transparence, le progrès par l’innovation, la force des liens. La qualité du dialogue, en effet, peut faire la différence. Trois zones sont particulièrement prises en compte dans la formulation du lubrifiant : la distribution (et notamment les pressions qui s’exercent sur l’arbre à cames), les pistons et les paliers. De plus, les températures de fonctionnement sont sensiblement plus hautes d’une année sur l’autre, les aérodynamiciens cherchant à serrer les carrosseries toujours davantage. Chacun de ces domaines exige une réponse spécifique, en termes de viscosité comme de propriétés anti-usure. En ce qui concerne le carburant, l’objectif est d’accélérer encore un peu plus la vitesse de la combustion. Un moteur V8, en effet, est sollicité en haut de sa plage d’utilisation plus souvent qu’un V10. De nouveaux lubrifiants et carburants ont été homologués spécifiquement pour cette motorisation. Ils ont ensuite subi plusieurs évolutions afin de faire gagner le V8 en puissance. L’objectif, pour 2008, est de poursuivre sur cette voie…

D'après Renault F1 Team

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