Réglé comme du papier à musique

Le 14 juin prochain, 56 voitures s’aligneront sur la grille de départ du Mans. Porsche est représenté dans trois des quatre catégories. Chez les prototypes LMP1, la catégorie reine de la course, le nouveau règlement est révolutionnaire : finie la puissance à l’état pur, place à l’efficacité maximale.

01 Les catégories
La catégorie reine des quatre catégories engagées au Mans a pour nom LMP1, pour « Le Mans Prototype ». Cette catégorie, dans laquelle concourt la 919 Hybrid, comporte deux sous-catégories : les constructeurs tenus à l’hybridation (LMP1-H) et les teams privés (LMP1-L comme Light) pouvant utiliser des moteurs thermiques traditionnels. La deuxième catégorie la plus rapide est la LMP2. Dans la catégorie GTE Pro, Porsche entend réitérer l’exploit réalisé l’an dernier avec la 911 RSR : le doublé. La dénomination Pro distingue les voitures de course développées à partir de modèles de série pilotées par des professionnels de celles de la catégorie ouverte aux amateurs (GTE Am), dans laquelle est engagée la 911 RSR de Patrick Dempsey.

02 La révolution
Le règlement technique des 24 Heures définit pour chaque catégorie les obligations et les interdictions. Pour les catégories GT, il fixe ce qui peut différer des modèles homologués pour la route. Pour les prototypes qui ne peuvent prétendre à cette homologation, la chose est un peu plus compliquée. En 2014, le règlement de la catégorie reine a fait sa révolution : en obligeant les constructeurs à réduire la consommation, la Fédération Internationale de l’Automobile (FIA) et l’Automobile Club de l’Ouest (ACO) préparent les sportives les plus rapides du monde aux exigences de demain. Le nouveau règlement impose une réduction des cylindrées (downsizing), l’hybridation et la construction légère.

03 La liberté
Pour stimuler la recherche, une liberté inédite a été accordée aux ingénieurs pour la catégorie LMP1-H. La FIA et l’ACO ont renoncé à imposer un système d’hybridation unique. En outre, il n’y a aucune restriction en matière de cylindrée et de nombre de cylindres. Moteur diesel ou essence, turbo ou non, toutes les possibilités sont ouvertes. Un ou deux systèmes ERS, batterie, ultracondensateur ou volant d’inertie, tout est au libre choix des ingénieurs. Ainsi, que ce soit chez Audi, Toyota ou Porsche, les ingénieurs pèsent le pour et le contre de chaque option et de chaque réglage. Les trois constructeurs sont arrivés à des conclusions différentes. Seule la saison de course permettra de départager le concept le plus astucieux. Les résultats dépendront sans doute aussi beaucoup de chaque circuit. Mais avant même le premier départ, Porsche connaît déjà le nom d’un vainqueur : le département Développement, et avec lui la production de série de demain ainsi que, in fine, le client.

04 Le carburant
Lors de la conception du moteur thermique, Porsche a choisi une valeur sûre, inscrite dans les gènes de la marque : la nouvelle Porsche 919 Hybrid est mue par un moteur à essence 4 cylindres en V de 2 litres à injection directe, d’une grande compacité et suralimenté. Le downsizing du moteur à haute efficacité de combustion s’inspire en ligne directe de la supersportive 918 Spyder. La fiabilité et l’optimisation de la consommation d’énergie sont des facteurs décisifs pour les épreuves du Championnat du monde d’endurance 2014. Au Mans, la course dure 24 heures, contre 6 heures pour chacune des autres manches.

05 Le poids
Dans la catégorie LMP1-H, le poids des véhicules est fixé à 870 kilogrammes minimum. Une limite à la fois inférieure et supérieure pour les ingénieurs, car le moindre gramme superflu constitue un désavantage par rapport à la concurrence. Systèmes ERS, moteurs électriques et unités de stockage sont toujours synonymes de surpoids, même si là aussi, le développement du sport automobile fait œuvre de pionnier. L’ensemble du véhicule doit donc être conçu en construction légère. Monocoque en fibres de carbone, moteur en aluminium, structure en carbone pour la boîte de vitesses, optimisation poussée à son paroxysme. La construction légère ne doit pas pour autant nuire à la fiabilité ni à la sécurité.

06 Le boost
La classe de récupération la plus élevée est celle de 8 mégajoules. Ainsi, au Mans, un modèle équipé d’un système de récupération de l’énergie de cette classe doit consommer au maximum 8 MJ par tour (13,6 km). La mise en œuvre de l’énergie récupérée s’appelle « boost ». Pour compenser ce boost, le règlement limite la consommation de carburant des moteurs thermiques. La table de correspondance ci-contre indique le calcul pour un tour de circuit au Mans.

07 Les mégajoules
Fixer une consommation en catégorie LMP1-H a pour objectif de stimuler la compétitivité entre les différents types de motorisation. Faire concourir un moteur à essence de 6 MJ (919 Hybrid) contre un moteur diesel de 2 MJ présente ainsi un intérêt non seulement pour l’ingénieur, mais aussi pour le spectateur.

08 L’équilibre
Deux facteurs doivent compenser les différences entre moteurs essence et diesel : le Facteur Technologique K et le Facteur Technologique Carburant. Le facteur K vise à compenser le désavantage en matière de boost des voitures équipées d’un moteur diesel, plus lourd, et donc d’un système ERS plus petit. Le facteur carburant compense quant à lui la moindre efficacité des moteurs à essence par rapport aux diesels. Multipliés l’un par l’autre, ces deux facteurs permettent de fixer les seuils de consommation d’énergie et de carburant pour les deux types de moteurs. En outre, pour équilibrer le nombre de passages à la pompe, le règlement fixe la capacité des réservoirs pour chaque type de motorisation. Ce n’est pas la première fois que des modèles hybrides participent aux 24 Heures, mais l’édition 2014 s’annonce révolutionnaire par rapport aux exigences techniques en vigueur auparavant. Ainsi, en 2013, le boost entre les zones de freinage était limité à 500 kilojoules (0,5 mégajoules).

09 Les contrôles
La consommation des modèles LMP1-H est contrôlée électroniquement. Des débitmètres à carburant mesurent le débit de carburant, d’autres capteurs calculent l’énergie issue des systèmes ERS utilisée via le bouton boost. Une boîte noire enregistre les données, que la direction de la course reçoit en temps réel. Les pilotes qui utilisent trop d’énergie écopent de pénalités de temps. La marge de manœuvre est réduite pour les équipes : l’ACO calcule en effet la moyenne sur trois tours.

L’assise doit désormais être plus élevée pour augmenter le champ de vision.

10 Le savoir-faire
Pour son retour dans la catégorie reine, Porsche a fait le choix d’un système hybride composé d’un petit moteur thermique suralimenté (voir point 4) et de deux systèmes de récupération de l’énergie. Sur le train avant, la 919 Hybrid récupère l’énergie cinétique libérée lors des phases de freinage. Mais la rupture est dans le deuxième système, qui assure la récupération de l’énergie des gaz d’échappement. Le modèle Porsche LMP1-H est doté d’un générateur alimenté par une turbine qui produit de l’électricité comme les dynamos de vélo. Cette énergie est stockée dans une batterie lithium-ion à refroidissement liquide. Lorsque le pilote a besoin d’énergie supplémentaire, un moteur électrique de plusieurs centaines de chevaux entraîne l’essieu avant. Ainsi, lorsque le boost est activé, la 919 Hybrid se mue en modèle à transmission intégrale puissant et silencieux. Avec le développement des deux systèmes ERS et d’une technologie de stockage, Porsche AG et Porsche Engineering Services (PES) ont œuvré au renforcement du savoir-faire interne. Un savoir-faire accessible en un rien de temps.