Mots clés : Rallye, Formule 1, compétition, injecteur, eau, performances, puissance, Ferrari, Renault, octane, détonation, Turbo
Introduction
L’injection d’eau sur les moteurs trés performants utilisés en compétition à été une coutume courante dans les années 70 et 80.
Le but de ces injections d’eau avait, au moins, 3 rôles essentiels bien distincts :
– augmenter le taux d’admission, c’est à dire la masse de mélange, en refroidissant le mélange ou l’air d’admission par évaporation de cette eau. Ainsi ceci augmentait la puissance spécifique du moteur.
– augmenter la résistance à la détonation du mélange ( autrement dit augmenter l’indice d’octane du mélange ). En ce sens, ceci rejoint l’injection MW50 – Methanol Water – sur les avions de chasse de la 2ieme guerre mondiale.
– refroidir les composants internes ( notamment : chemise, soupape, siège, piston…) du moteur lors des fortes sollicitations.
Ces procédés d’injection d’eau ont tous été interdits en compétition officielles de type Rallye ou Formule 1 au fur et à mesure afin de limiter la course à la puissance. Ces procédés sont néanmoins encore utilisés dans certaines compétitions de dragster ou tractor pulling…
Voyons maintenant quelques exemples concrets d’injection d’eau en compétition par : Renault Sport en Formule 1, Ferrari, et SAAB.
Renault Sport en Formule 1
Philippe Chasselut, responsable des « têtes de pistons » dans l’équipe de recherche et développement de Renault Sport se souvient de ces jours :
En 1982, le Renault V6 Turbo développait 585 chevaux, il fût le premier moteur utilisé en F1. En 1977, il faisait 525 chevaux, le gain de puissance entre ces 2 versions était donc minime. Mais durant les années nous nous étions concentrés sur d’autres domaine : fiabilité, lissage de la courbe de puissance et diminution du temps de réponse ( commande vers puissance ). Une fois ces buts atteinds, nous avons cherché à augmenter la puissance et, en 1986, le V6 Turbo faisait 870 chevaux en conditions de course. Ainsi, si entre 1977 et 1982, nous avions gagné 60 cv ( 11,5% ) , nous en avions gagné près de 300 ( 51,3 % ) entre 1982 et 1986.
Formula 1 RE 30 1982
En théorie, tout ce qu’il y avait à faire pour augmenter la puissance d’un moteur Turbocompréssé était d’augmenter la pression de suralimentation. Néanmoins, les composants du moteur devaient pouvoir résister à ce surplus de puissance ( donc d’efforts internes ). C’était notre principal souci lorsque nous avons commencé à augmenté la puissance en 1982. Le premier obstacle était la détonnation, ce phénomène apparait lorsqu’on admet une grande quantité de mélange dans les cylindres et provoque une combustion anormale ( non controlée ). Sur les véhicules routiers la détonnation, connue aussi sous nom de cliquetis, ne cause pas de dégats au moteur. Mais en Formule 1, les forces de détonnation sont si grandes que le piston peut être percé, laissant ainsi passer les gaz de combustion dans le carter…
Vue du V6 de 1982
Pour réduire la capacité à la détonation d’un moteur, nous avions d’abord pensé à trouver un moyen de refroidir l’air du mélange, qui avait été comprimé et donc échauffé par le Turbo. Ceci était donc la fonction des échangeurs thermique ( intercooler ). Néanmoins, leur efficacité était limitée lorsque la température extérieure ambiante était très élevée ( GP du Bresil ) ou durant des grands prix effectués à haute altitude ( Afrique du Sud, Mexico…).
Dans ces conditions, soit l’oxygène était raréfié par l’altitude soit la masse d’air passant par l’intercooler était diminué par la température ambiante et donc l’effet de refroidissement attendu était moindre.
En 1982, c’est Jean Pierre Boudy qui eu l’idée d’abaisser la température de l’air sortant du Turbo en injectant de l’eau dans l’admission. Une fois que l’eau était en contact avec l’air chaud, elle se vaporisait et pompait donc de la chaleur à cet air. La température du mélange d’admission ( essence et air ) diminuait alors durant son passage dans le collecteur d’admission. Ainsi nous avons réussi à diminuer de 10 à 12°C la température de l’air compressé d’admission qui était avant aux alentours de 60°C. C’était suffisant pour prévenir la détonation !
Un réservoir d’eau de 12 Litres…
Poste de pilotage
Durant l’epreuve d’ouverture de la saison 1983, le Grand Prix du Brésil, Renault devient ainsi le premier constructeur à utiliser une injection d’au en Formule 1 pour diminuer la température du mélange d’admission.
Le système comprenait un réservoir de 12 Litres d’eau, fixé sur un des coté de la voiture et une unité de contrôle installée derrière la tête du pilote. Cette unité de contrôle comprenait une pompe électrique, un régulateur de pression et un capteur de pression. Ce capteur déclenchait le système une fois que la pression de suralimentation d’admission dépassait les 2,5 bars. En dessous de cette pression, il n’y avait pas de risque de détonation donc l’injection d’eau n’était pas utile. L’eau était aspiré par la pompe et passait à travers le régulateur qui maintenait constant le débit avant d’être injecté dans le collecteur.
Ce système nécessitait de démarrer chaque course avec un surpoids de 12 L. Cet handicap de poids nous a fait perdre 3 dixièmes par tour dans les séances d’essais. Mais c’était un moindre inconvénient que la méthode « classique » des véhicules routiers qui consistait à retarder l’avance à l’allumage. Renault était donc le premier constructeur à avoir adopté l’injection d’eau pour préserver les moteurs turbo-compréssés de la détonation ( qui était destructrice pour les moteurs ).
Une fois ce problème de détonation résolu, Renault pu se concentrer sur l’augmentation de la puissance…
Pour quels résultats ?
C’est en 1977 que la ‘Régie’ se lance en F1. Le règlement de l’époque offre deux possibilités aux motoristes : un 3 litres atmo ou un 1,5 litres turbo. Alors que toutes les écuries optent pour les gros trois litres, Renault fait le pari du turbo avec un petit V6.
A Silverstone, le 17 juillet, la Renault RS01 fait ses premiers tours de roues. Point faible du moteur turbo, la fiabilité fait cruellement défaut durant les premières courses à tel point que la RS01 est surnommée la théière jaune à cause de ses casses moteurs dans un nuage de fumée. Mais petit à petit, la technologie Renault devient plus aboutie. En 1978, Renault impose le turbo aux 24 Heures du Mans et en 1979, c’est la première victoire du Losange en F1 lors du Grand Prix de France.
A partir de ces premiers succès, toutes les écuries suivront Renault dans la technologie turbo jusqu’à devenir incontournable à partir de 1983. Au début des années 90, Renault a remporté durant six ans le titre mondial comme motoriste.
Une Renault RS01 roule toujours.
Formule 1 Renault RS01
Renault RS01 :
Moteur : 6 cylindres en V en position centrale, turbocompresseur, 1 492 cm3, 525 ch à 10 500 tr/mn, vitesse maxi env. 300 km/h
Transmission : aux roues arrière – boîte 6 rapports + MA
Freins : disques ventilés sur les quatre roues
Dimensions : long. 4,50 m – larg. 2,00 m – poids 600 kg