GESTION DE L ÉNERGIE INTRODUCTION PERSONNAGES-CLÉS 2014 : QUELLES SONT LES RÈGLES? ANNEXE 1 : L HISTOIRE DES MOTEURS RENAULT EN F1

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1 RENAULT RÉVÈLE SON POWER UNIT 2014 : L ENERGY F1-2014

2 01 INTRODUCTION : QUELLES SONT LES RÈGLES? 03 LA RÉVOLUTION EST EN MARCHE RENAULT ENERGY F : UNE NOUVELLE TERMINOLOGIE POUR UNE NOUVELLE ÈRE 05 COME ON FEEL THE NOISE LA CHRONOLOGIE DU NOUVEAU POWER UNIT 07 LE PROCESSUS D INTÉGRATION ET LA COLLABORATION AVEC LES ÉCURIES PARTENAIRES 08 GESTION DE L ÉNERGIE 09 PERSONNAGES-CLÉS ANNEXE 1 : L HISTOIRE DES MOTEURS RENAULT EN F1 ANNEXE 2 : MOTORISATIONS ENERGY : L EXCELLENCE TECHNOLOGIQUE DE RENAULT EN F1 ET SUR LA ROUTE ANNEXE 3 : L HISTOIRE DE LA PREMIÈRE ÈRE DU TURBO CHEZ RENAULT : DE LA THÉIÈRE JAUNE À UNE PRÉTENDANTE AU TITRE MONDIAL ANNEXE 4 : INTERVIEW AVEC JEAN-PIERRE MENRATH ANNEXE 5 : INTERVIEW AVEC ALAIN PROST ANNEXE 6 : RENAULT ET L AÉRONAUTIQUE, UNE LONGUE HISTOIRE 2

3 01 INTRODUCTION SALON INTERNATIONAL DE L AÉRONAUTIQUE ET DE L ESPACE AU BOURGET : RENAULT PRÉSENTE SON NOUVEAU POWER UNIT QUI ENTRERA EN VIGUEUR À PARTIR DU CHAMPIONNAT DU MONDE FIA DE FORMULE CE POWER UNIT REÇOIT LE NOM OFFICIEL DE RENAULT ENERGY F1, SYMBOLISANT LES SYNERGIES AVEC LA GAMME DE MOTEURS DE DERNIÈRE GÉNÉRATION, ENERGY, UTILISÉE SUR LES VÉHICULES RENAULT DE SÉRIE. RÉVÉLÉ POUR LA PREMIÈRE FOIS EN CONFIGURATION COURSE, LE POWER UNIT DÉMONTRE L ÉNORME BOND EN AVANT TECHNOLOGIQUE DES GROUPES MOTOPROPULSEURS DE FORMULE 1, AVEC UN NIVEAU DE CONSOMMATION D ESSENCE RÉVOLUTIONNAIRE, OBTENU GRÂCE À UN MOTEUR TURBO À INJECTION DIRECTE, COUPLÉ À DES SYSTÈMES DE RÉCUPÉRATION D ÉNERGIE ET D ÉLECTRIFICATION DE POINTE. En 2014 la Formule 1 entrera dans une nouvelle ère. Après trois ans d études et de développement, la rupture technologique la plus significative depuis plus de vingt ans est sur le point d être introduite. La réglementation liée au moteur représente la majeure partie de la révolution à venir, avec l introduction d une nouvelle génération de Power Units. Ceux-ci combinent un moteur V6 1.6 turbo avec des systèmes de récupération d énergie qui amélioreront radicalement l efficacité énergétique en exploitant l énergie dissipée par les échappements et les freins. La puissance maximum du nouveau Power Unit sera supérieure à celle des V8 actuellement utilisés en F1. Toutefois, la consommation de carburant sera énormément réduite. Avec seulement 100 kg d essence autorisés pour la course, les nouveaux groupes motopropulseurs utiliseront 35% de carburant en moins. «Dès 2014, les moteurs vont revenir au premier plan et redresser l équilibre de la F1. Le moteur est le cœur de la voiture, et l an prochain il redeviendra le cœur de notre sport.» Alain Prost, ambassadeur Renault et quadruple Champion du Monde de Formule 1 Depuis plusieurs années, Renault utilise son expérience en compétition pour développer des moteurs de série performants et à très faible consommation de carburant, regroupés au sein de la gamme Energy. Les objectifs sont ambitieux : maintenir ou même améliorer le plaisir de conduite, le couple et les accélérations avec des moteurs plus petits, qui consomment moins de carburant et émettent moins de CO 2. Renault a appliqué ces mêmes principes pour développer son Power Unit F1, en créant un véritable cercle vertueux entre le travail effectué sur la piste et celui sur la route. Pour ces raisons, Renault a baptisé son Power Unit F1 Energy F1, illustrant clairement le partage de l ADN entre le Power Unit F1 et ses cousins utilisés sur les véhicules de série. «A partir de l année prochaine, un des grands challenges de la F1 sera de maximiser l efficacité énergétique et les économies de carburant, tout en maintenant des niveaux de puissance et de performance attendus en Formule 1. Renault a été un pionnier de ces technologies sur ses voitures de série avec la gamme Energy. En nommant notre Power Unit Energy F1, nous créons une gamme complète, qui va de Clio jusqu à notre département compétition.» Jean-Michel Jalinier, Président Directeur général de Renault Sport F1 3

4 : QUELLES SONT LES RÈGLES? Moteurs à combustion interne conçus selon les prescriptions suivantes : V6 1.6l turbo à injection directe Architecture à simple suralimentation : un seul turbocompresseur (E-motor autorisé) 5 Power Units par pilote et par saison en 2014, puis 4 les années suivantes Objectifs ambitieux sur l efficacité énergétique du véhicule et la réduction de la consommation : Quantité d essence pour la course limitée à 100 kg (-35% par rapport à aujourd hui) Débit maximum de carburant limité à 100 kg/heure (actuellement illimité) Des systèmes de récupération d énergie plus puissants (ERS) sont autorisés 4

5 03 LA RÉVOLUTION EST EN MARCHE... MOTEUR RS ENERGY F Cylindrée 2.4L 1.6L Régime maxi tr/min tr/min Alimentation en air Atmosphérique, toute suralimentation est interdite Turbocompresseur simple étage, pression de suralimentation libre (dans les faits limitée à 3,5 bara en raison de la limite de débit massique de carburant) Débit de carburant Libre, 170 kg/h dans les faits < 100 kg/h (-40%) Quantité d essence par course Libre, 160 kg dans les faits < 100 kg (-35%) Architecture V à 90 V à 90 Nombre de cylindres 8 6 Alésage 98 mm maxi 80 mm Course Libre 53 mm Hauteur de l axe de vilebrequin par rapport au plan de référence 58 mm maxi 90 mm Nombre de soupapes 32 (4 par cylindre) 24 (4 par cylindre) Echappement Double sortie (une par rangée de cylindres) Simple sortie de la turbine suivant l axe de symétrie de la voiture Système d injection de carburant Injection indirecte Injection directe Nombre de Power Units autorisés par pilote et par saison SYSTÈMES DE RÉCUPÉRATION D ÉNERGIE 8 5 Régime du MGU-K Libre ( tr/min) tr/min maxi Puissance du MGU-K 60 kw maxi 120 kw maxi Energie récupérée par le MGU-K 0.4 MJ/tour maxi 2 MJ/tour maxi Energie délivrée par le MGU-K 0.4 MJ/tour maxi 4 MJ/tour maxi Régime du MGU-H - > tr/min Energie récupérée par le MGU-H - Illimitée (> 2MJ/tour) 5

6 04 RENAULT ENERGY F : UNE NOUVELLE TERMINOLOGIE POUR UNE NOUVELLE ÈRE «La prochaine génération de F1 sera motorisée par un V6 1.6L turbo d environ 600 ch, associé à un système de propulsion électrique délivrant environ 160 ch grâce à la récupération d énergie. Cela signifie que le terme de moteur ne sera plus suffisant pour décrire la façon dont la voiture est propulsée. Il sera plus adapté d utiliser le terme de Power Unit pour se référer au système complet.» Rob White, Directeur général adjoint (technique) V6 V6 est l abréviation utilisée pour désigner un moteur à combustion interne dont l architecture est basée sur deux rangées de trois cylindres déposées en V et reliés par un même vilebrequin. Le V6 Renault a une cylindrée de 1,6 litre et délivrera autour de 600 ch, l équivalent de trois fois la puissance d une Clio R.S. TURBOCOMPRESSEUR Un turbocompresseur se compose d une turbine alimentée par les gaz d échappement, d un compresseur qui permet d augmenter la densité de l air admis dans le moteur et enfin un arbre qui relie les deux. L avantage d un turbocompresseur est de pouvoir délivrer plus de puissance pour une même cylindrée. L énergie contenue sous forme de chaleur dans les gaz d échappement issu de la combustion est convertie en énergie mécanique au travers de la turbine d échappement. La puissance mécanique fournie par la turbine est utilisée pour entraîner le compresseur et le MGU-H (voir ci-dessous). MGU Le MGU (motor generator unit) est un équipement électrique. Lorsqu il fonctionne comme un moteur, le MGU convertit l énergie électrique qui lui est fournie en énergie mécanique. En mode générateur, le MGU convertit l énergie mécanique qui lui est fournie en électricité. Le Power Unit 2014 utilise deux MGU : un MGU-H (H pour heat qui dessine, la chaleur récupérée via les gaz d échappement) et un MGU-K (K pour kinetic, l énergie cinétique de la voiture récupérée au freinage). MGU-K Relié au vilebrequin du moteur à combustion interne, le MGU-K est capable de récupérer et de délivrer une puissance (limitée à 120 kw / 160 ch par la réglementation). En phase de freinage, le MGU-K fonctionne comme un générateur pour ralentir la voiture (d où une réduction de la chaleur dissipée par les freins) et transforme une partie de l énergie cinétique en électricité. Lors des accélérations, le MGU-K est alimenté (depuis la batterie et/ou depuis le MGU-H) et agit comme un moteur pour propulser la voiture. MGU-H Le MGU-H est relié à l axe du turbocompresseur. Agissant comme un générateur, il absorbe sa puissance récupérée sur l axe de la turbine via, l énergie contenue des gaz d échappement. La puissance récupérée peut être dirigée directement vers le MGU-K ou vers les batteries pour un usage ultérieur. Le MGU-H est également utilisé pour contrôler la vitesse du turbo, afin de s adjuster aux besoins en air du moteur (par exemple pour l accélérer afin de diminuer le temps de réponse). Dans la mesure où la vitesse du turbo doit varier pour s adapter aux demandes du débit en air du moteur, il peut y avoir un délai dans la réponse en couple du moteur, souvent désigné comme le temps de réponse. Un des grands défis dans la conception du Power Unit consiste à réduire autant que possible ce phénomène, afin de délivrer le couple aussi rapidement que sur les V8 actuels. WASTEGATE La wastegate (soupape de décharge) est associée au turbo. Il s agit d un équipement de régulation, qui permet à une partie des gaz d échappement de court-circuiter la turbine. Grâce à cela on peut régler au juste nécessaire la puissance fournie par la turbine au compresseur. ERS Le système de récupération d énergie (ERS comme Energy Recovery System) du Power Unit réunit le MGU-H, le MGU-K, un Energy Store, et les différents boîtiers électroniques de contrôle et de puissance. La chaleur ou l énergie cinétique récupérées peuvent être échangées directement entre le MGU, ou utilisées pour recharger la batterie. L énergie ainsi stockée peut ensuite être utilisée pour propulser la voiture via le MGU-K ou pour entraîner le turbo via le MGU-H. Par rapport au KERS utilisé en 2013, l ERS du Power Unit 2014 délivrera deux fois plus de puissance (120 kw contre 60 kw) et aura un impact sur le temps au tour dix fois plus grand. INJECTION DIRECTE Avec ce type d injection, le carburant est directement injecté dans la chambre de combustion, plutôt que dans le conduit avant les soupapes d admission. Le mélange air-essence se formant dans le cylindre, nécessite une grande précision quant à la quantité injectée, la direction et la forme du jet depuis le nez de l injecteur. Cette technologie est au cœur de l optimisation du rondement du nouveau Power Unit. 6

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8 05 COME ON FEEL THE NOISE... Renault dévoile aujourd hui le premier son enregistré du Power Unit Energy F le turbo lorsque le pilote lève le pied de l accélérateur et que le moteur perd sa vitesse. Une simulation d un tour de Singapour prouve que le son émis par le moteur restera une composante essentielle du spectacle proposé par la F1 et ses Power Units de nouvelle génération. «Le son du moteur est le résultat du mariage de trois ingrédients : les bruits d échappement, de l admission et de la mécanique. Sur un moteur allumé, le bruit d échappement domine mais les deux autres sources ne sont pas marginales et contribuent à la perception du son. J imagine que certains seront nostalgiques du son des moteurs des générations précédentes, dont le récent V8, mais le son produit par ces Power Units de nouvelle génération s appréciera différent. C est comme demander à quelqu un s il préfère Motorhead ou AC/DC. C est une affaire de goûts. Et les deux concerts sont, de toute façon, plutôt bruyants.» Rob White, directeur général adjoint (technique) Ces trois sources restent très présentes avec le V6. Davantage d énergie est libérée lors de chaque phase de la combustion, mais il y a moins de cylindres, les régimes moteurs sont moins élevés et enfin les bruits de l admission et de l échappement sont atténués par le turbo. Globalement, le niveau sonore soit le volume perçu est inférieur et la nature du son émis par le moteur est le reflet de cette nouvelle architecture. La voiture accélérera et freinera toujours aussi fort avec des passages de rapports instantanés. Les moteurs tourneront encore à des régimes élevés, ce qui continuera à en faire des mécaniques de compétition hautement performantes. Fondamentalement, le volume sonore du moteur sera toujours très élevé et capable de réveiller le voisinage du circuit. Le son du nouveau moteur est simplement un son de moteur turbo plutôt qu un son de moteur atmosphérique. On peut juste entendre 8

9 06 LA CHRONOLOGIE DU NOUVEAU POWER UNIT DATES CLÉS JANVIER 2012 : JUIN 2012 : FÉVRIER 2013 : JUIN 2013 : LES PROCHAINES ÉTAPES Après sept mois d études et d assemblage, le premier cylindre type du V6 est testé sur le banc monocylindre de Viry-Châtillon. Ce banc particulièrement précis permet une analyse minutieuse de la combustion et de la consommation de carburant à l intérieur d un unique cylindre. Il permet de faciliter les modifications de conception qui pourront ensuite être utilisés sur l ensemble des 6 cylindres sans perte de temps ni dépenses inutiles. Après six mois d essais sur le banc monocylindre, le premier V6 complet est testé. Les premiers essais se concentrent sur la fiabilité sur de courtes distances. Le kilométrage simulé est ensuite progressivement augmenté. La première courbe de puissance exploitant donc tous les régimes de la plage de fonctionnement est effectuée à la fin du mois d août. Les systèmes de récupération d énergie MGU-H et MGU-K sont assemblés et testés au banc en association avec le V6 à combustion interne. La règlementation technique impose des solutions radicales, particulièrement complexes et techniques. Le design et l usinage des pièces ont duré beaucoup plus longtemps que pour un moteur thermique. Le premier Power Unit conçu pour la course et le système de récupération d énergie sont passés au banc pour la première fois. Après deux années de préparation, l équipe touche au but. Le système complet, dans un état proche du résultat final, entre dans sa phase d optimisation avant son premier essai sur piste. DÉBUT JANVIER 2014 : Les Power Units seront installées dans les monoplaces des écuries partenaires, prêtes à démarrer et être exploitées. MI-JANVIER 2014 : Les premiers châssis 2014 seront en piste. MARS 2014 : Premier Grand Prix

10 Advanced Studies JULY AUG SEPT OCT NOV DEC JAN FEB MAR APRIL MAY JUNE JULY AUG SEPT OCT NOV DEC JAN FEB MAR APRIL MAY JUNE JULY AUG SEPT OCT NOV DEC JAN FEB MAR APRIL Single Cylinder Design Test Kick off Manufacturing Engine Assembly + Test V6 Demonstrator Design Test Kick off Manufacturing Engine Assembly + Test Energy Recovery System (ERS) MGUK Design Test Kick off Manufacturing Assembly + Test MGUK Design Manufacturing Assembly + Test MGUH Design Test Kick off Manufacturing Engine Assembly + Test MGHU Design Manufacturing Assembly + Test Energy Store Design Manufacturing Assembly + Test Turbo Charging System Design Manufacturing Gas Stand Test 2014 PU: RS34 PU Race Spec Design Manufacturing First complete (ICE+ERS) PU test Engine Assembly + Test Track Test 1st Grand Prix

11 07 LE PROCESSUS D INTÉGRATION ET LA COLLABORATION AVEC LES ÉCURIES PARTENAIRES «Les échanges entre les équipes châssis et moteurs ont débuté très tôt, avant même que la réglementation ne soit définitivement établie», explique Axel Plasse, Directeur des programmes et support clients. «Nous avions déjà des échanges au sujet des grandes lignes de la réglementation et sur la façon d atteindre nos objectifs communs. Il était parfois question de savoir si ces objectifs étaient réalistes. Du point de vue de Renault, il était essentiel que cette nouvelle réglementation comprenne un chapitre sur une baisse radicale de la consommation de carburant. Nous désirions donner écho aux questions environnementales grandissantes et trouver un terrain de jeu idéal pour développer des solutions innovantes, potentiellement applicables en série. Mais les écuries pensaient aussi au spectacle : les monoplaces de F1 devaient rester les voitures de course les plus rapides du monde. Il ne fallait pas rendre ces voitures trop faciles à piloter et pour ce faire les moteurs ne devaient pas être en pleine charge tout le temps. Il devait exister un compromis sur le pourcentage de pleine charge du Power Unit sur un tour de circuit, de manière à récompenser le talent des pilotes (trop élevé, le châssis est sous motorisé, trop faible, la puissance du Power unit est inexploitable). Par ailleurs, tout le monde s est accordé sur la pertinence d avoir un sport plus vert et le besoin de conserver le spectacle. Comment marier ces deux éléments qui peuvent paraitre opposés? C était l un des premiers défis. Les équipes châssis et moteur ont commencé à échanger sur la gestion de puissance la fourniture d une puissance suffisante en fonction des limitations de la réglementation. Nous sommes arrivés avec une série d idées qui permettaient de répondre aux objectifs fixés. Par exemple, nous avons présenté la façon dont le turbo et la soupape de décharge sont utilisés, le contrôle du processus de combustion et du mélange air / carburant et le comportement de l injection directe par rapport à un moteur à injection indirecte. Une fois que les principes de base ont été déterminés, nous avons lancé la phase de conception. C était mi-2011 et cela a duré jusqu au début de l année Nous avons programmé des débriefings toutes les deux semaines. Au début, nous n étions que quelques-uns à participer à ces réunions. Au fil de mois, de plus en plus de gens, de différents départements, nous ont rejoints, de part et d autre de la Manche. Cela démontre que le Power Unit et la nouvelle réglementa- 11

12 tion ont créé une nouvelle façon de travailler, extrêmement complexe. Plusieurs départements moteur et châssis étaient impliqués, des systèmes de contrôle à l aérodynamique en passant par le refroidissement. Parfois, nous avions deux fois plus de monde lors de nos réunions sur le Power Unit 2014 que nous n en avions pour le V8! A partir de là, l un des points sur lesquels nous devions nous concentrer était l intégration du Power Unit dans les châssis de nos équipes. Le V8 actuel pèse 95 kilogrammes, 100 kilogrammes en y ajoutant le poids du MGU. Il passe à 120 kilogrammes en y ajoutant les éléments auxiliaires comme les radiateurs et les autres pièces du refroidissement. Avec le Power Unit 2014, le moteur V6 turbo pèse 145 kilogrammes au minimum. Et il faut y ajouter 35 kilogrammes de batteries. Et encore plus de 20 kilogrammes en y ajoutant les pièces auxiliaires comme l échangeur et les radiateurs. A plus de 200 kilogrammes, cela représente une augmentation de 80 % par rapport aux moteurs actuels. Le Power Unit est bien plus intégré que ne l est l actuel V8. C est un maillon central de la conception. Par exemple, le turbo passe audessus de la boîte de vitesses. Il empiète sur l espace qui était occupé par l embrayage et des éléments de suspension. Le système de stockage d énergie est aussi plus imposant et empiète sur le réservoir de carburant. Ces éléments ont un impact sur la longueur du châssis, la position des radiateurs, des boitiers électroniques et bien d autres choses. Depuis les premiers jours du moteur turbocompresseurs dans les années 1970, la philosophie de Renault a toujours été de faciliter l intégration du moteur dans le châssis. Dès les premiers développements, nous avons multiplié les vidéo conférences, les conférences téléphoniques et les rencontres avec nos les équipes châssis, en particulier Red Bull Racing, notre partenaire privilégié dans le développement de ce Power Unit, pour décider de la direction à prendre et des moments-clés afin de synchroniser le dessin du châssis et du moteur. De nombreux sujets se terminaient par un point d interrogation. Red Bull et Renault ont décidé de travailler main dans la main. La transparence avec laquelle nous avons échangé a payé. Nous exploitons le bénéfice d être fournisseur de Power Units plutôt que d avoir notre propre équipe : nous avons accès à une gamme de solutions pour trouver la meilleure voie à adopter. Nous avons aussi beaucoup travaillé avec les autres écuries. C est à la fois un risque et une opportunité. L opportunité, c est que tout le monde bénéficie de ces travaux et cela profite directement à la performance du Power Unit qui est mis à disposition de nos équipes. Nous préférons consolider les meilleures idées plutôt que de différentier chaque spécification et d entrer dans de nouveaux et chronophages processus de conception et de validation. Mais nous savons que les écuries se battent entre elles. Nous devons être à l écoute de leurs besoins spécifiques. Notre rôle est d arbitrer et de nous assurer que Renault Sport F1 donne le meilleur service possible à chacune d elles. Depuis que nous sommes sommes engagés en Formule 1, notre objectif est de nous assurer qu une monoplace à moteur Renault est la voiture la plus rapide, non pas que notre Power Unit, pris isolément, soit le meilleur. Cet objectif a toujours été dans nos gènes. Il est certain que cette philosophie nous apportera un retour sur investissement encore plus significatif en 2014.» QU EST-CE QUI PEUT ÊTRE MODIFIÉ D UNE ÉCURIE À L AUTRE? Globalement, les éléments externes du Power Unit peuvent être adaptés. Le choix en revient à l écurie, en concertation avec les équipes de Renault Sport F1. Par exemple, les échappements, les tuyauteries, l hydraulique, les entrées d air, le passage des faisceaux électriques, la position des boitiers électroniques sont modifiables pour permettre une intégration optimale. 12

13 08 GESTION DE L ÉNERGIE «Il y a deux sources d énergie; le carburant du réservoir et l énergie électrique stockée dans une batterie. L utilisation des deux sources nécessite une gestion très fine car le carburant est limité à 100 kilogrammes au départ de la course et la batterie a besoin d être rechargée,» c est ce qu explique Naoki Tokunaga, Directeur Technique des Power Units de nouvelle génération. «En 2014, le débit massique de carburant est limité à 100 kilogrammes par heure. Et la quantité de carburant pour une course est fixée à 100 kilogrammes. Si la voiture utilise son essence au maximum au taux de 100 kg/h, elle ne pourra donc le faire que pendant une heure. Les performances devraient être similaires à 2013, les courses devraient donc durer environ 1h30. Bien sûr, les circuits et les caractéristiques des monoplaces ne permettent pas aux pilotes d utiliser toute la puissance disponible sur un tour. Sur chaque circuit, nous pensons que la limitation de la puissance du carburant nécessaire pour une course sera proche des 100 kilogrammes. Dans certains cas, ce sera un peu en-dessous, dans d autres juste au-dessus. Si ça dépasse, il sera nécessaire de décider comment et quand déployer l énergie disponible. La monoplace de F1 en 2014 pourrait être classée en tant que véhicule hybride électrique (HEV), donc un moteur thermique traditionnel avec un propulseur électrique, plutôt qu un véhicule électrique pur (EV). Comme d autres HEV, la batterie du Power Unit est relativement petite, donc si la batterie déployait l énergie maximum tout au long d un tour, elle sera à plat au bout de deux tours. Pour pouvoir maintenir en état de charge (state of charge SOC) dans la batterie, la gestion de l énergie électrique est aussi importante que la gestion du carburant. Les systèmes de gestion de l énergie décident du moment et de la quantité de carburant qui va être extraite du réservoir, et du moment et de la quantité d énergie qui va être prélevée ou stockée dans les batteries. L objectif est de minimiser le temps au tour pour une quantité de carburant donnée. Ceci peut paraitre décalé avec ce qui se passe sur les voitures de «Monsieur tout le monde», mais en fait les voitures de série doivent faire face au même problème : comment minimiser la consommation d essence pour pouvoir atteindre un objectif de temps et de distance (le cycle d homologation Européen). C est la même problèmatique, posée à l envers. La question est ensuite de savoir à quel moment du tour il faudra restituer cette énergie. Cette saison, le KERS peut être utilisé quelques fois pendant le tour. Mais, à partir de 2014, l énergie (du carburant ou de la batterie) sera si primordiale qu il faut imaginer à quels endroits il sera le plus opportun de consommer cette énergie nous appelons ce phénomène power scheduling. Le déploiement de cette énergie sera décidé conjointement par le département de dynamique du véhicule travaillant sur le châssis ainsi que par Renault Sport F1 à Viry-Châtillon. Choisir les meilleurs secteurs où utiliser l énergie du moteur thermique et celle du moteur électrique reviendra à déterminer où chacune sera la plus efficace. Mais encore, la gestion du SOC présente un enjeu pour l utilisation efficace de la propulsion électrique. Et ces données varieront considérablement d un circuit à l autre, selon le pourcentage de pleine charge du circuit, la vitesse en passage de courbes, l usure des pneus et la configuration aérodynamique de la monoplace. Il y a plusieurs composantes du Power Unit qui seront directement ou indirectement contrôlées par le système de récupération de l énergie à tout moment : le moteur à combustion interne, le turbo, l ERS-K, l ERS-H, la batterie et le système de freinage. Ils ont chacun leurs propres besoins, comme une température d exploitation spécifique. Il se peut avoir les échanges d énergies d un composant à l autre. L algorithme de contrôle sera donc particulièrement complexe à définir et à gérer. Ce qui est certain, c est qu à tout moment, autant d énergie que possible sera récupérée et restituée à la voiture. Ce n est pas une exagération que de dire que les monoplaces que l on verra en F1 l année prochaine seront les véhicules terrestres les plus efficaces au niveau de la gestion de l énergie et du carburant.» 13

14 09 PERSONNAGES-CLÉS Président Directeur Général : Jean-Michel Jalinier Directeur des programmes et support clients : Axel Plasse Directeur Général Adjoint (Technique) : Rob White Responsable du projet Power Unit 2014 : Pierre-Jean Tardy Directeur Général Adjoint (Business et Administration) : Yves Arbeille Directeur de l ingénierie : Jean-Philippe Mercier Directeur Technique, Power Units de nouvelle génération : Naoki Tokunaga Directeur des essais et développement : Jean-Pierre Menrath Directeur des prestations piste : Rémi Taffin 14

15 ANNEXE 1 : L HISTOIRE DES MOTEURS RENAULT EN F1 En accueillant avec un tel scepticisme les débuts de Renault en Grand Prix nous sommes alors en 1977 le monde de la Formule 1 ne se doute pas encore du raz de marée qui se prépare. Certes, l introduction du moteur turbo ne s est pas faite simplement. Quelques panaches de fumée trahissent parfois cette difficulté. Les rieurs surnomment alors la première Renault «la Théière jaune». Deux saisons plus tard, ces railleurs riront... d un jaune comparable à la carrosserie de la RS10 qui remporte le Grand Prix de France Renault se met à gagner et ouvre une voie aux autres grands constructeurs. A partir de 1983, plus question d envisager de gagner en Formule 1 sans disposer d un moteur turbo. L INNOVATION COMME MOTEUR L une des particularités de l engagement de Renault en Formule 1 est que son parcours a toujours été placé sous le signe de l innovation technologique. L introduction du moteur turbo a été une véritable révolution qui a profondément modifié la face de la Formule 1. Il a été gagné haut la main y compris en introduisant de nouvelles technologies comme le rappel pneumatique des soupapes qui a permis d accéder à de nouveaux régimes moteur. Renault a, par la suite, parfaitement su s adapter à l évolution des réglementations techniques. Une fois tournée la page du turbo et après deux saisons loin des circuits, Renault est revenu en tant que motoriste avec une architecture inédite un V10 qui reste encore dans les annales. Avec ce moteur, l équipe Williams puis l écurie Benetton règneront sans partage sur la F1 de 1992 à C est encore sous le signe de l audace technique que s effectue le retour de Renault en tant qu écurie à part entière en Avec son esprit commando et un Fernando Alonso en pleine ascension, cette nouvelle équipe Renault mettra un terme à l hégémonie du duo Ferrari-Schumacher avant que le V8 RS27 ne permette l émergence d une nouvelle force vive de la Formule 1 : l écurie Red Bull Racing, qui a gagné trois titres pilotes et constructeurs consécutifs à ce jour. LES MOTEURS RENAULT EN F1 : UNE SUCCESS STORY! Les moteurs Renault se sont déjà adjugés nombre de records. C est simple : jamais aucun motoriste n a remporté autant de Grands Prix en une seule saison. De même, jamais un motoriste ne s est adjugé autant de pole positions consécutives ni ne s est accaparé autant de premières lignes complètes. Rien que la saison dernière, les moteurs Renault se sont offerts un nouveau record en marquant un total de 839 points sur l ensemble de l année. Du jamais vu dans toute l histoire de la F1. Depuis son apparition en Grand Prix, le moteur Renault a déjà permis de remporter pas moins de onze titres de champion du monde des constructeurs. Seul Ferrari a fait mieux avec seize titres, mais la Scuderia est présente en F1 sans discontinuer depuis la création du championnat du monde... en Si l on considère la période qui commence en 1977, les moteurs Ferrari ne comptent qu un seul titre d avance... Les records Nombre de victoires en une seule saison : 16 (avec Williams en 1992) Nombre de pole positions consécutives : 24 (entre le GP de France 1992 et le GP de Japon 1993). Nombre de premières lignes complètes : 103 (contre 79 pour Ford-Cosworth et 70 pour Ferrari). Nombre de premières lignes consécutives : 39 (entre le GP d Italie 1995 et le GP d Europe 1997). 11 titres constructeurs 10 titres pilotes 155 victoires 205 pole positions 156 meilleurs tours en course Nombre de points marqués : 5541,5 50 doublés 15

16 ANNEXE 2 : MOTORISATIONS ENERGY : L EXCELLENCE TECHNOLOGIQUE DE RENAULT EN F1 ET SUR LA ROUTE Les liens privilégiés qui existent entre Viry-Châtillon, le site de conception et de développement des moteurs de F1, et Rueil Malmaison, le centre névralgique des moteurs de grande série du groupe, permettent de nombreuses synergies et échanges. Avec ses motorisations de série, Renault fait bénéficier à ses clients de l excellence mécanique acquise en compétition. Le nouveau Power Unit prend le nom de Renault Energy F1 2014, en référence aux moteurs de série de dernière génération. L appellation Energy, sur la route comme sur la piste, est en effet basée sur 3 fondamentaux : fiabilité-performance-consommation. Cette génétique commune se traduit par des transferts et des partages entre la technologie de pointe de la Formule 1 et le savoir industriel du groupe automobile. Ces échanges se font à plusieurs niveaux, tout d abord, celui des technologies : Le downsizing et le turbocompresseur. Renault a été le pionnier dans cette technologie sur la piste lors de son entrée en F1 en Aujourd hui, la gamme Energy est désormais entièrement turbocompressée pour concilier performance et consommation avec des moteurs plus petits et plus légers. Pour les mêmes raisons, le Renault Energy F est un V6 turbocompressé. L injection directe a fait également l objet d aller-retour entre Viry et Rueil dans la recherche de systèmes énergétiques performants. Les deux centres de développement ont l obsession d optimiser en permanence le rendement pour obtenir les meilleures consommations: -40% sur le Renault F et -25% sur les moteurs Energy commerciaux. L expérience de Renault Sport F1 sur les technologies de réduction de frottements a bénéficié à la gamme Energy : - traitement de surface DLC (Diamon like Carbon coating) sur les poussoirs - procédé PVD (Pressure Vapor Deposit) sur les jupes de piston, - segment racleur UFLEX utilisé en F1 depuis plus de 10 ans. 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. 16

17 Au-delà des technologies, un lien fondamental réside dans le partage des méthodes et des compétences. Le savoir-faire et les outils de dimensionnement sont échangés et partagés pour optimiser les moteurs dans les deux univers : La maitrise de la haute performance chez Renault Sport F1 a bénéficié 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 validation 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 des victoires en F1, assurer la qualité dans la durée des moteurs Energy est reconnu dans les enquêtes qualité récentes sur la gamme Energy. Enfin, pour partager ces compétences de pointe, le transfert des talents est à la fois indispensable pour l efficacité des échanges et entretenir l esprit d innovation. Philippe Coblence, architecte du Energy dci 130 et Jean-Philippe Mercier architecte des blocs Energy TCe, sont tous deux des anciens directeurs du bureau d études Renault Sport F1 et artisans de la conception des V10 puis V8 victorieux dans les années 90 et Ils ont apporté leur savoir-faire technique et leur exigence dans la conduite de ces projets. Jean-Philippe Mercier a rejoint depuis peu, l équipe du Renault Energy F1-2014, comme une trentaine d ingénieurs de Renault. Les échanges suivent les nouveaux défis communs des deux mondes. Les talents et les compétences développés pour la mise au point de la gamme électrique ont ainsi été appelés pour contribuer aux challenges électriques du Renault Energy F

18 ANNEXE 3 : L HISTOIRE DE LA PREMIÈRE ÈRE DU TURBO CHEZ RENAULT, DE LA THÉIÈRE JAUNE À UNE PRÉTENDANTE AU TITRE MONDIAL La première épopée du moteur turbo de Renault en F1 s est étendue sur dix saisons mémorables, de 1977 à Mais l héritage de cette époque a prospéré bien plus longtemps. L expérience acquise avec le moteur V6 de 1,5 litre a contribué au développement de Renault Sport. A partir de 1992, l équipe a cumulé dix titres de Champion du monde des Pilotes et onze titres Constructeurs. Une nouvelle ère s ouvre aujourd hui avec un nouveau et très différent Power Unit F1 turbo qui verra le jour en Renault Sport est né en A cette époque, la Marque avait déjà pris la décision de développer une version F1 de son V6 utilisé en Sport- Prototypes. Depuis longtemps, le règlement autorisait l adoption d un moteur 1,5 litre turbocompressé, mais personne n avait jamais tenté l aventure pour rivaliser les 3 litres atmosphériques de huit ou douze cylindres. Les ingénieurs de Renault croyaient pourtant qu un turbo pouvait être aligné en F1. Et qu il avait surtout la capacité de s imposer. «Construire un moteur turbo fut une décision très importante», se souvient Bernard Dudot, à la tête du programme technique de l époque. «Nous étions un groupe de jeunes ingénieurs à Viry Châtillon, tous très enthousiastes avec une vision audacieuse de l avenir. Nous étions tellement sûrs de nous que nous avons pu convaincre le président de Renault, Bernard Hanon, que nous devions aller en F1. C était une idée vraiment folle à l époque. Heureusement, il nous a suivis. Il croyait en l intérêt du mariage de la compétition et de la F1.» Il restait à convaincre la direction de Renault que le turbo était la voie à suivre. Il fallait aussi prouver que Renault Sport était capable de développer une F1 de bout en bout. Cette solution avait été choisie en interne au détriment d un partenariat avec une écurie existante. commencé cette aventure. A l époque, aucun d entre nous n avait encore travaillé en F1.» Le moteur F1 était développé en parallèle du programme d Endurance. Durant la seconde moitié des années 70, Renault visait la victoire aux 24 Heures du Mans. C était un énorme défi. Le département moteur a dû créer un moteur V6 qui pouvait être intégré efficacement dans une monoplace, tandis qu une autre équipe d ingénieurs travaillait sur le châssis. Jean-Pierre Jabouille a fait ses premiers tours de roues avec le prototype F1 sur la piste d essais Michelin à Clermont-Ferrand le 23 mars Le début d une longue aventure alors que l écurie préparait son arrivée dans la discipline... «Nous avions besoin d avoir suffisamment de puissance pour nous mesurer aux moteurs atmosphériques», se rappelle Dudot. «Avec le turbo, nous devions composer avec un temps de réponse de plusieurs secondes. On ne savait jamais à quoi s attendre sur les différents types de piste. Le principal problème était l assemblage du moteur et son intégration dans une petite voiture. Il était lourd et la répartition des masses n était pas idéale. C était l un de nos problèmes majeurs lors du développement de la monoplace. L expérience des V6 turbo, qui prenaient beaucoup de place dans la voiture, a confirmé mon sentiment que l intégration moteur-châssis était absolument essentielle. Tout a été mis en place pour que le moteur devienne un accessoire du châssis. C était vrai en termes d échappements, de collecteurs, de dissipation thermique, d écoulement d air, de radiateurs et de centre de gravité». En juillet 1977, la nouvelle équipe Renault fait sa première apparition en public avec l engagement de Jean-Pierre Jabouille au Grand-Prix de Grande-Bretagne. Le pilote français abandonne... Il n atteint pas non plus l arrivée des trois autres Grands Prix auquel il participe, mais cette saison est mise à profit pour acquérir un maximum d expérience. Durant toute l année 1978, l apprentissage continue. La fiabilité reste un défi majeur. En octobre, Jabouille se classe au quatrième rang du Grand Prix des Etats-Unis et marque les premiers points de Renault et d un moteur turbocompressé. «Nous avons commencé à tester deux types de moteur au banc», continue Dudot. «En fin de compte, c était le turbo ou rien. Il n y avait pas de plan B... Turbo ou pas de F1! Nous avons dû démontrer nos capacités. Les frais ont été payés par Elf. Ensemble, nous avons 18 «Je dois avouer qu il nous a fallu un certain temps pour atteindre un bon niveau de fiabilité,» admet Dudot. «Au début, nous avions besoin de mettre nos fournisseurs au diapason. Ce fut le cas pour les pistons, les soupapes et ainsi de suite. Nous avions besoin d améliorer le contrôle de la qualité. Progressivement, nous avons atteint nos objectifs, et au fil des années, nous avons gagné en fiabilité et nous avons pu nous battre pour de meilleurs résultats. Le problème, c est que pour avoir bon niveau de puissance, nous avions besoin d avoir un très bon niveau de boost, même avec le

19 turbocompresseur. La température était un autre problème. Malheureusement, nous ne souffrions pas seulement d un manque d expérience F1 en interne. Nos fournisseurs étaient dans le même cas. Nous n avions aucune expérience des contraintes de la F1. Nous avons eu très souvent des problèmes avec les pistons, d où le surnom de théière fumante!» Cette quête de fiabilité s est conjuguée à la recherche de la performance, et progressivement Renault atteint les deux cibles. «L un des principaux avantages que nous avions était la possibilité d atteindre le même niveau de performance et de puissance que les moteurs atmosphériques... Puis d aller plus loin. Cependant, pour ce faire, nous avions besoin d améliorer la fiabilité. Chaque fois que nous gagnions en performances, nous perdions en fiabilité. Il fallait trouver le bon équilibre.» Le passage à un bi-turbo au Grand-Prix de Monaco 1979 a été l une des grandes étapes. L équipe avait enfin percé le problème crucial du temps de réponse du turbo. Jabouille a marqué l histoire en remportant la première victoire de la marque à domicile à Dijon, en partant de la pole position. Pendant ce temps, les ingénieurs continuaient les développements. «Pour Zeltweg, nous avions fait de gros changements sur les radiateurs», se souvient Dudot. «Normalement, le compresseur doit comprimer l air. Mais nous avions besoin de le refroidir avant de le faire entrer dans le moteur. À l époque, nous n avions qu un intercooler à air. Mais il était difficile de gérer le bon niveau de température. Nous avons donc préféré l eau à l air. Nous avions alors deux étapes de refroidissement pour un résultat beaucoup plus efficace. Quand nous avons réalisé que nous avions besoin d avoir un très faible niveau de refroidissement pour les qualifications, nous avons commencé à utiliser de la glace. Mais ce n était pas de la glace sèche, c était littéralement de l eau glacée. Nous l avions récupérée grâce au pêcheur du coin. La voiture et tout le stand puaient le poisson tout le week-end!» Au début des années 80, Renault est devenu un rival redouté, non seulement en Grand Prix, mais aussi pour la conquête du titre de Champion du Monde. Une par une, les autres équipes ont suivi la voie du turbo, reconnaissant que Renault avait pris la bonne option. En 1983, la marque a commencé à fournir d autres écuries via un partenariat avec Lotus. Avoir une deuxième équipe avec des châssis propres a contribué à accélérer le processus de développement. «Chaque année, nous avions besoin d un nouveau moteur», poursuit Dudot. «Tout était différent le turbo, l intercooler, le contrôle du boost, l injection et, dans une certaine mesure, très sophistiqué. L injection était purement mécanique et la quantité de carburant n était pas contrôlée. Il fallait donc embarquer beaucoup d essence. Nous sommes passés à l injection électronique, une première chez Renault, en Durant cette période, nous avons appris à être des pionniers et à créer de nouvelles technologies.» 19

20 En 1985, Renault profitait d un étalon avec la première victoire du tandem Ayrton Senna / Lotus Renault. Ce fut le premier succès de Renault en tant que fournisseur de moteurs. Au terme de cette saison, l équipe officielle Renault a cessé ses activités. Mais la marque a continué à fournir trois écuries : Lotus, Ligier et Tyrrell. En 1986, l ensemble du plateau utilisait des moteurs turbo avec des puissances allant au-delà des chevaux. Une donnée que les ingénieurs de Renault n imaginaient pas atteindre quelques années auparavant. Toutefois, un nouveau défi se profilait. La FIA avait décidé de mettre fin à l ère des moteurs turbo devenus trop puissants. Une nouvelle définition technique, avec des moteurs atmosphériques de 3,5 litres de cylindrée voyait le jour. Les turbos furent progressivement bridés avant d être interdits en Les compétences et les connaissances que les ingénieurs de Renault avaient développées durant ces dix années allaient poser les bases de la future réussite de Renault. En 1989, Renault faisait son retour en tant que motoriste de Williams avec son premier bloc atmosphérique. La boucle est désormais bouclée avec le retour du turbo en F1 dès 2014, même si cette technologie est intégrée à un groupe motopropulseur plus complexe. C est un défi que Dudot connait bien : «Le nouveau turbo est très impressionnant. Pour un ingénieur, c est une opportunité incroyable. C est très compliqué, probablement le défi le plus compliqué jamais proposé en F1. Cela signifie que nous allons beaucoup apprendre au sujet de la consommation de voitures de série. Car les objectifs sont particulièrement ambitieux.» L AVENTURE, ANNÉE APRÈS ANNÉE 1977 Première apparition de la RS01 pilotée par Jean-Pierre Jabouille lors du Grand Prix de Grande-Bretagne. Départ de la 21 e position avant un abandon. Participations aux Grand Prix des Pays-Bas, d Italie et des Etats-Unis avec une dixième place pour meilleure qualification Jusqu au mois de juin, Renault se concentre sur les 24 Heures du Mans où Didier Pironi et Jean-Pierre Jaussaud s imposent. Une fois cet objectif atteint, la F1 devient la priorité. L équipe manque les deux premiers Grand Prix de la saison mais Jabouille participe au reste des épreuves avec la RS01. Il se qualifie au troisième rang en Autriche et en Italie et marque les premiers points de la marque en terminant quatrième aux Etats-Unis L écurie aligne une seconde monoplace pour René Arnoux. Jabouille signe la première pole position de Renault en Afrique du Sud avec la RS01 avant de découvrir la nouvelle RS10 à effet de sol. En juillet, Jabouille remporte une première victoire en partant de la pole position à Dijon. Il signe ensuite de nouvelles pole positions à Hockenheim et Monza. Dans le même temps, Arnoux est en pole à deux reprises et monte trois fois sur le podium L équipe joue régulièrement aux avant-postes. Arnoux remporte ses premiers Grands Prix au Brésil puis en Afrique du Sud et signe trois pole positions. Jabouille triomphe en Autriche et s adjuge deux pole positions. Renault termine à la quatrième place du Championnat du Monde Alain Prost remplace Jabouille. Le jeune Français est immédiatement dans le coup. Il gagne en France, en Italie et aux Pays-Bas et signe deux pole positions avec la RE30. Malgré quatre pole positions, Arnoux ne parvient pas à concrétiser en course. Renault termine troisième du Championnat du Monde Prost et Arnoux continuent de faire progresser l écurie. Chaque pilote gagne deux Grands Prix avec la RE30B et se partagent équitablement dix pole positions. Renault termine à nouveau au troisième rang du Championnat du Monde Arnoux est remplacé par Eddie Cheever. Prost réalise une grande saison et se bat pour le titre avec trois pole positions et quatre victoires au volant de la RE40. Il reste dans la course au titre jusqu au dernier Grand Prix de la saison en Afrique du Sud tandis que Renault termine à la deuxième place du classement des constructeurs. Renault signe un contrat avec Lotus pour fournir ses moteurs aux monoplaces de Nigel Mansell et Elio de Angelis. Le Britannique signe le meilleur résultat de ce nouveau partenariat en terminant troisième du Grand Prix d Europe à Brands Hatch, alors que l Italien s était élancé depuis la pole position Tout change chez Renault avec l arrivée de Patrick Tambay et Derek Warwick sur les RE50. Les deux pilotes montent sur des podiums et réalisent un meilleur tour en course chacun. Tambay signe la pole position en France. Sans victoire, Renault termine à la cinquième place du Championnat du Monde. De Angelis part en pole position au Brésil avec une Lotus, comme Mansell à Dallas. Ligier s ajoute aux écuries partenaires de Renault Renault vit une année difficile avec son écurie officielle, même si Tambay monte à deux reprises sur le podium. Ayrton Senna, avec Lotus, remporte deux victoires au Portugal et en Belgique et s empare de sept pole positions. De Angelis s impose aussi avec Lotus à Imola et signe la pole position au Canada. Jacques Laffite fait le meilleur tour en course avec Ligier à Brands Hatch et termine sur le podium à trois reprises. Après Lotus et Ligier, Tyrell devient le troisième partenaire de Renault Avec le retrait de l équipe officielle, Lotus devient le porte-drapeau de Renault. Senna s impose à Jerez et Detroit et signe huit pole positions. Laffite monte à deux reprises sur le podium avec Ligier et Martin Brundle termine quatrième pour Tyrrell en Australie, lors de la dernière apparition du moteur turbo Renault. 20

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