V8 ou V10 en F1 ?

La Fédération Internationale de l’Automobile poursuit son action pour réduire les coûts et la vitesse en Formule 1. Il y’a quelques années déjà on se souvient que la FIA a obligé toutes les écuries à courir avec des moteurs 10 cylindres. Cela équivalait à une standardisation des solutions d’élaboration des moteurs. Beaucoup ont regretté cette uniformatisation condamnant à mort les solutions jadis employées par les plus grands. Le traditionnel V12 de Ferrari ou encore l’emblématique V8 Cosworth (voir encadré ci-dessous) disparurent donc du paysage de la Formule 1. L’an prochain ,la FIA changera encore de manière drastique la réglementation concernant les moteurs. Dans le but de réduire les coûts, la puissance ,la consommation et surtout rendre obligatoire le V8. De plus ,elle limitera au maximum l’inventivité des ingénieurs dans le but encore d’une standardisation avec un angle imposé de 90° son rapport alésage/course (diamètre du cylindre par rapport au déplacement de haut en bas du piston) ses matériaux et même son poids (95 kg).

Pire elle imposera aussi le centre de gravité (156 mm au dessus du point le plus bas de la monoplace). Cela marque sans aucun doute un retour en arrière durant l’âge d’or des V8 Cosworth. Ce V8 a totalement disparu depuis 1994 avec la victoire de la Benetton Ford de Schumacher. Depuis les très puissants et sophistiqués V10 ont tout gagné et fait disparaître les V8. En effet le V8 a perdu petit à petit ses nombreux avantages sur les V10. Il était petit, léger, compact le V10 le rattrapera sur ce terrain. Il consommait que peu d’essence mais les ravitaillements ont réduit cet avantage à néant. Le V10 est largement supérieur en puissance grâce à un fractionnement plus élevé et donc un régime en hausse.

La FIA a néanmoins délibéré le V8 sera obligatoire pour tous le monde sauf dérogation exceptionnelle. Cette dérogation sera accordée aux équipes qui n’ont pas les moyens ou le temps de développer un moteur V8. Ces V10 seront bien entendus largement bridés pour ne pas concurrencer les V8. Seul Torro Rosso (ex Minardi) a annoncé qu’il utilisera cette solution en gardant ses moteurs V10 Cosworth. Sur le papier on a donc un V10 qui deviendra un V8 c'est-à-dire 2400 cm² au lieu des 3000 cm² est donc 20% de pièce en moins 20% d’économies mais surtout 20% de puissance et 20% de consommation en moins. Sur le papier donc des petits avantages mais aussi de gros inconvénients :la F1 baisse d’un niveau.

Seulement sur la piste cette réglementation pourrait bien redistribuer les cartes du jeu. Un peu comme la réglementation du pneus et moteur unique (Ferrari n’a pas trop apprécié en tout cas). La FIA espère donc voir diminuer la séparation entre les meilleurs et les pires en allant plus loin et en legisvérant même sur les matériaux employés. Les constructeurs ont tous d’abord montré leurs mécontentements à cette rupture de la règle de stabilité technique prévue jusqu'à fin 2007, ils ont dû se résoudre à accepter. Il est à noter que Ferrari et Renault souhaitent eux ce changement et soutenaient la FIA dans sa prise de position. C’est donc tout le monde de la Formule 1 qui planche depuis pas mal de temps déjà sur les moteurs de demain.

Tandis que tous les yeux sont rivés sur le duel entre Renault et McLaren Mercedes ,les ingénieurs motoristes travaillent dans l’ombre et font déjà tourner les V8. Un premier constat montre les défauts majeurs des V8. « Le V10/90° est un moteur très équilibré, qui ne vibre pratiquement pas, extérieurement, explique Luca Marmorini, le directeur technique de Toyota F1 (moteur). Sur le v8 c ’est une autre chanson ! Avec le temps, nous avions installé pas mal d’accessoires à l’intérieur du V et nous ne sommes pas sûrs que nous puissions garder cette disposition sur le V8 à cause des vibrations ! D’où l’intérêt des essais menés sur piste, en condition presque réelle. Sur le banc, nous poursuivons le développement classique mais la vraie portée de ces vibrations ne se voit que sur le châssis. » . L’angle de 90° reste la géométrie idéale pour un V8 alors pourquoi de telles vibrations ?

La raison vient du vilebrequin (arbre coudé qui transforme le mouvement rectiligne alternatif du piston en un mouvement rotatif pour la boite de vitesse) utilisé en Formule 1 pour accroître les performances. Ce vilebrequin plat (caractéristique des moteurs ‘‘Sportifs’’) permet une meilleure syntonisation des échappement mais dans le V8 il provoque un grave problème de déséquilibrage. « Ces vibrations perturbent les systèmes électroniques, hydrauliques et autres…, explique Marmorini. Revenir à un vilebrequin traditionnel supprimera ce phénomène, mais cela se paiera cher en termes de performances. D’après ce que j’entends, tous mes collègues en sont là, eux aussi ! C’est pour cerner ces difficultés que nous avons voulu rouler très tôt avec le V8. ». On le voit le principal souci des ingénieurs est de réduire ces vibrations ou du moins faire avec. Gilles Simon, Responsable du Département Recherche et Développement de la direction Moteur chez Ferrari nous dévoile son plan pour résoudre ses problèmes « Un V8 vibre naturellement plus qu’un V10 mais nous faisons tout pour les limiter. Je pense que nous devons affronter les mêmes problèmes que nos concurrents mais il existera des différences significatives entre teams puisque la Scuderia tourne à des régimes moteurs plus hauts et le niveau de vibrations transmis au châssis augmentera probablement de 30% environ par rapport aux anciens V8. Quand nous aurons fait tourner le nouveau moteur sur une monoplace, nous saurons exactement ce qu’il nous restera à faire. Nous ferons une analyse complète. Ce sera un travail important puisque nous ne savons pas à quel type de problème nous allons faire face et surtout comment les résoudre ». Cependant le V8 a le net avantage d’être plus compact.

On gagnera donc une petite dizaine de centimètres en longueur. Reste à savoir comment utiliser au mieux ses bon 10 centimètres de gagner. « Je suis interessé de savoir de quelle manière les ingénieurs exploiteront les dix centimètres que le V8 a gagné par rapport au V10 !,nous avoue Martin Whitmarsh directeur générale de McLaren. Pour les concepteurs, ce changement de règlement peut être l’opportunité d’exploiter certaines solutions techniques originales… ». Cela ne veut pas dire des monoplaces plus courtes (le travail du pneus exige une proportion idéale entre voie et empattement) mais plutôt l’apparition d’une entretoise. Reste aussi dans ce cas à idéaliser son positionnement parmi les trois principales solutions à disposition. La première serait de la placer entre le moteur et la boite ce qui donnerait un train arrière plus étroit et très bas ou alors entre le moteur et la coque avec la possibilité d’avoir un réservoir plus important et un centre de gravité plus bas. De plus cette solution permettra aux ingénieurs de mettre sur les réservoirs des accessoires supportant mal les vibrations du V8. On peut aussi dans le but d’améliorer la répartition des masses et donc la stabilité dans les grandes courbes placer une entretoise à l’avant.

Aucune des trois solutions ne devraient l’emporter on verra un compromis. Cette nouvelle intégration du moteur devrait donc redistribuer les cartes (un peu comme la règle sur les pneumatiques avec Ferrari cette année). « Le compromis entre le moteur, l’aérodynamisme et le châssis doivent être mesurés en fonction des temps au tour. Je pense que le moteur sera toujours aussi important. Le V8 sera un propulseur très petit, une miniature en comparaison des anciens V8. Il sera compact et puissant. Un chef d’œuvre des ingénieurs de Ferrari » pense Gilles Simon. Une nouvelle ère s'ouvre ou plutôt revient en force, celle du V8.
Dossier rédigé par Otagun et Séverine.