Renault v8 F1 caractéristique du moteur : Systèmes de carburant

Cette année, la dernière de la RS27, nous expliquons en détail chacun des systèmes clés du moteur V8. Cette semaine, nous vous présentons le système d'alimentation, un système essentiel à la frontière entre… châssis et les équipes moteur – l’équipe châssis concevant et exploitant la pile à combustible, les pompes de gavage et le collecteur, et l’équipe moteur prenant en charge la pompe à carburant principale, les filtres et les injecteurs.

Quelle est la fonction du système d'alimentation en carburant d'un moteur?

La tâche du système d'alimentation en carburant du moteur consiste à récupérer le carburant du réservoir et à l'amener au moteur où il est pulvérisé dans les trompettes pour se mélanger à l'air lors de son passage dans le cylindre, où le mélange carburant-air s'enflamme pour générer couple. Le carburant doit être livré aux injecteurs à la pression correcte afin que la quantité injectée puisse être dosée avec précision. Le système d'alimentation en carburant est conçu pour récupérer le carburant du réservoir et pour augmenter et réguler cette pression à l'aide d'une pompe mécanique sophistiquée.

Le système d'alimentation en carburant commence par la pile à combustible (réservoir), qui est située à l'intérieur du monocoque Situé derrière le pilote, mais devant le moteur, le réservoir d'essence est une grande vessie souple et étanche, fabriquée en matériau balistique de qualité militaire, conçue pour contenir la totalité du carburant nécessaire à la voiture pendant une course (environ 160 kg ou 230 litres). Les durites d'alimentation en carburant du moteur sont équipées de raccords à rupture rapide et cassables. Ainsi, en cas de séparation du moteur et du châssis lors d'un accident, aucun carburant ne peut fuir par la durite rompue, évitant ainsi un risque d'incendie important, comme ce fut le cas lors des accidents survenus dans les années 1970.

Pièces du V6 turbo de Renault F1 moteur

Le carburant contenu dans la vessie est soumis à des forces latérales et longitudinales dues aux virages, aux accélérations et au freinage. Le carburant flotte donc autour du réservoir, se déplaçant d’un côté à l’autre et de l’autre en avant. En conséquence, il peut être difficile de récupérer le carburant lorsqu'il se déplace dans le réservoir, particulièrement à un niveau bas - imaginez boire avec une paille d'eau qui bouge sur un plateau plutôt que de boire la même eau avec une paille dans une bouteille!

Le réservoir contient donc un certain nombre de «pompes de levage» à alimentation électrique à basse pression, typiquement 3 ou 4, positionnées pour aspirer le carburant des coins du réservoir. Les filtres à l'entrée de ces pompes les protègent des dommages pouvant être causés par des impuretés pouvant pénétrer dans la pile à combustible. Les pompes de levage livrent à un plus petit navire dans la pile à combustible appelée «collecteur», qui a généralement une capacité de 2.5 kg ou 3 L.

Le collecteur est pressurisé par les pompes de levage et contient suffisamment de carburant pour alimenter la pompe principale en continu, même si l'alimentation des pompes de levage devient intermittente lorsque le niveau de carburant est bas, en particulier en gardant à l'esprit qu'un moteur fonctionnant à plein régime nécessitera jusqu'à 3.5 L / min de carburant. Cela ressemble à une bouteille de soda à l’envers, c’est-à-dire grande et mince, pour assurer un apport de carburant constant.

L'étape suivante consiste pour le collecteur à alimenter en carburant une pompe à carburant à entraînement mécanique qui, à son tour, alimente les injecteurs. En fait, le rôle de la pompe principale pourrait être comparé à celui d'un nettoyeur à jet domestique actionné par un bouton-poussoir : elle prend de l'eau du robinet à basse pression et la délivre à une pression beaucoup plus élevée à la lance de pulvérisation lorsque cela est nécessaire, mais lorsque le bouton n'est pas enfoncé, rien n'est délivré.

La pompe est entièrement mécanique et doit être protégée par un filtre fin à l'entrée. Cette pompe fournit un débit de carburant fondamentalement proportionnel au régime du moteur. Le carburant consommé par le moteur est également approximativement proportionnel au régime moteur à plein régime, mais à régime fermé, le moteur ne consomme pas de carburant. Pour adapter le carburant fourni au carburant requis, la pompe principale est équipée d'un mécanisme à déplacement variable actionné par un régulateur de pression sophistiqué.

Après avoir traversé la pompe et un dernier filtre dans la rampe de carburant, le carburant est acheminé vers les injecteurs à haute pression (bar 95). Les réglementations techniques interdisent une pression supérieure au bar 100.

Les injecteurs sont – dans le jargon technique – des électrovannes électromécaniques de précision commandées par le SECU (Standard Electronic Control Unit). Le matériel et le logiciel de commande du SECU sont communs à tous les F1 moteurs, mais les étalonnages sont libres dans la plage autorisée par FIALe carburant est acheminé lorsque l'électrovanne est activée, le délivrant à haute pression dans l'air d'admission au moment précis du cycle moteur afin d'obtenir un remplissage optimal du cylindre et une préparation optimale du mélange, favorisant ainsi une combustion efficace et donc les performances du moteur.

Comment le système d'alimentation a-t-il changé au cours de l'ère V8?

Outre les modifications de routine dues au développement annuel des voitures, la configuration générale du système a peu changé, à part le changement de la taille de la pile à combustible pour tenir compte de l'interdiction de ravitaillement en carburant depuis 2010. Auparavant, la pile à combustible pouvait être plus petite; contenant le carburant nécessaire entre les arrêts aux stands (disons 70kg), mais il doit maintenant être assez grand pour contenir le carburant pendant toute la course.

La plus grande cellule met en évidence les problèmes de récupération du dernier carburant dans le réservoir:

• Le grand volume de carburant peu profond au niveau bas du réservoir est plus difficile à récupérer avec les pompes de levage
• La température du carburant est également une préoccupation majeure. Le carburant est chauffé par conduction et par rayonnement du reste de la voiture - échappements, moteur, etc. Une température de carburant plus élevée réduit les performances du moteur et rend également le carburant plus difficile à pomper par les pompes de levage.

Des progrès ont été réalisés pour surmonter ces défis, notamment des changements dans la conception des voitures pour réduire le transfert de chaleur vers le carburant, des contraintes supplémentaires sur la formulation du carburant et des améliorations de la conception des piles à combustible et des pompes de levage.

Que verrions-nous maintenant s'il n'y avait pas eu un gel du moteur?

En réalité, dans ce cas, le développement a été plus limité par la réglementation technique que par le gel des moteurs. La pression d'injection est limitée à un maximum de 100 bars (ou 100 fois la pression atmosphérique normale au niveau de la mer) et un seul injecteur par cylindre doit être placé dans le canal d'admission.

Ces réglementations ont interdit l'utilisation des systèmes d'injection à ultra haute pression, ainsi que l'utilisation de l'injection directe dans la chambre de combustion.

Avec une plus grande liberté technique, il est probable que des systèmes d'injection plus complexes auraient été développés, peut-être plusieurs injecteurs par cylindre, avec des pressions de distribution avoisinant les 500 bars (la pression d'être à 5 km sous la mer ou l'équivalent du poids d'un éléphant en équilibre sur un timbre-poste, ou l'équivalent d'une personne essayant de supporter 50 jumbo jets !)

Renault Échappement RS27

La rentabilité de ces travaux aurait été une amélioration de la puissance, de la maniabilité et de la consommation de carburant.

Des statistiques et des faits intéressants?

À 18,000rpm - avant que le limiteur ne s’active -, l’injecteur de carburant est déclenché une fois par 6.6ms pendant une durée de 2.7ms à plein régime. Le carburant fourni par chaque événement d'injection est 0.049cc, environ le même volume de venin dans une morsure de serpent. Cependant, le carburant utilisé par le moteur à plein régime dans les mêmes conditions se situe entre 3.5L / min et 4L / min, en fonction des conditions ambiantes, soit environ la moitié de la consommation normale d’une douche puissante pendant votre douche quotidienne!

A propos de l'auteure

Leopold

Leopold Pleijsier a fondé F1-Fansite.com en 2001 et suit la Formule 1 depuis le début des années 1980. Il écrit quotidiennement sur le sujet. F1 Actualités, week-ends de course, pilotes et histoire du sport.

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