Mercedes met les gaz

Mercedes met les gaz
Par Nicolas Carpentiers le 18/03/2015 à 14:50 6 Commentaires
Les bolides à l’étoile ont filé comme des météores à Melbourne : la première non-Mercedes a terminé à 34”523 secondes des Flèches d’argent, soit dix secondes de mieux que l’année passée (24”525). En qualification, l’écart a également grimpé en flèche.
Si la W06 est très efficace d’un point de vue aérodynamique dans les courbes rapides (au prix d’une vitesse de pointe inférieure de 10-12 km/h par rapport aux Williams et Ferrari), le PU106A a également évolué, les motoristes de Brixworth ayant utilisé plus de “jetons” (25) que leurs homologues de Maranello (22) et Viry-Châtillon (20).
Un changement est particulièrement visible. Sur la version 2015 de son groupe propulseur, Mercedes a abandonné le collecteur unique (baptisé “log manifold”), qui était pourtant l’une des pièces emblématiques de son moteur. De chaque côté du V6, un simple tube, quasiment accolé au bloc, récoltait les gaz brûlés dans les trois cylindres et les convoyait depuis les conduits d’échappement vers la turbine. Cette saison, les motoristes ont opté pour des tubulures conventionnelles : chaque cylindre possède son propre tuyau, qui fusionne avec les deux autres tubes au niveau du collecteur.
AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS
Chaque dessin possède des avantages. Parce qu’il est court, le collecteur unique permet de limiter la perte de pression subie par les gaz d’échappement lors du trajet d’évacuation. Du coup, l’énergie envoyée à la turbine, puis récupérée par le MGU-H, est plus élevée, à condition que l’on évite le risque de collision entre les divers gaz, susceptible de créer des turbulences. La compacité du “log manifold”, qui est une solution très fiable, offre par ailleurs davantage de liberté aux aérodynamiciens.
Quant aux tubulures classiques, plus longues, provoquent une déperdition de la pression au niveau du turbo, mais permettent un réglage plus fin des gaz d’échappement à tous les régimes. Signe que Mercedes a trouvé un moyen de maintenir une pression élevée à la turbine avec des tubulures traditionnelles, qui sont plaquées sur le bloc moteur. Là réside le tour de force des hommes d’Andy Cowell.


Mercedes met les gaz




La longueur et le diamètre de la tuyauterie, l’angle des coudes du collecteur, etc. déterminent la bonne respiration du moteur. Le diamètre d’un même tube peut ainsi varier afin de créer des ondes de choc qui résonnent en retour et améliorent la compression. En tenant compte de la dynamique des fluides, des problèmes vibratoires de la colonne gazeuse, les ingénieurs aboutissent à des tuyauteries enchevêtrées, au tracé très complexe, optimisées pour l’efficacité du turbocompresseur.
PEU D’ÉCHAPPATOIRES RÉGLEMENTAIRES
Une fois que la turbine a récupéré l’énergie des gaz d’échappement, ceux-ci sont évacués à travers un pot unique (voir ci-dessus), aux caractéristiques encadrées par le règlement technique. Une seule ligne d’échappement est autorisée (au lieu de deux avant 2014), et son diamètre réglementé. Le pot doit émerger du capot moteur dans une zone précisément délimitée : entre 17 et 18,5 cm derrière l’axe des roues arrière, à une hauteur comprise entre 35 et 50 cm. En outre, les quinze derniers centimètres doivent pointer vers le haut selon un angle maximal de 5°, et aucun déflecteur n’est autorisé, à l’exception du “monkey seat”.

Une seule ligne d’échappement est autorisée

L’objectif est d’empêcher tout détournement des gaz à des fins aérodynamiques, comme le faisaient les échappements à effet de Coanda avant 2014. S’il reste relativement peu d’énergie à la sortie du pot à exploiter d’un point de vue aérodynamique, la plupart des écuries soufflent les gaz en dessous du “monkey seat” afin de générer de l’appui. Enfin, le règlement impose que tous les gaz émanant du moteur transitent par le pot unique, dans lequel souffle donc la “wastegate” (la soupape qui limite la pression des gaz d’échappement sur la roue de la turbine).
Pour des impératifs de poids, les tuyaux sont constitués de fines feuilles métalliques. Cette minceur favorise la déperdition de chaleur des gaz, ce qui pénalise particulièrement les moteurs turbocompressés (en refroidissant, les gaz se contractent : la pression diminue, ainsi que la vitesse de rotation de la turbine).
Raison pour laquelle les écuries emballent les tuyaux avec une sorte de couverture isolante (comme sur l’image), afin de conserver la chaleur dans les tubulures et permettre aux gaz de bien se dilater.
Chauffés à près de 1000 °C et subissant de fortes pressions, les tuyaux d’échappement sont fabriqué dans un alliage métallique spécifique, appelé Inconel (composé approximativement de 60 % de nickel, de 22 % de chrome, ainsi que de molybdène et de niobium). Comme ce matériau n’est pas simple à travailler, les tuyaux d’échappement sont généralement composés d’une multitude de petites pièces, assemblées par de véritables orfèvres.
On le voit, Mercedes s’est aligné sur Renault et Ferrari, qui utilisent des tubulures d’échappement classiques depuis l’an passé, comme vous le verrez dans les pages suivantes.

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Red Bull – Renault
Les échappements de la RB11 sont situés nettement plus bas que sur la Mercedes W06, et semblent moins plaqués contre le bloc moteur.

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Ferrari
L’implantation des échappements sur la SF15-T est plus proche de celle retenue par Red Bull que de l’installation choisie par Mercedes. En outre, au lieu d’emballer l’ensemble des tubulures dans une sorte de “sac” isolant comme sur la W06, les ingénieurs italiens ont emmailloté chaque tuyau individuellement (comme l'an passé).

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Sauber-Ferrari
Le dessin des échappements est quasiment similaire sur la Ferrari et la Sauber, qui partagent le même bloc 059/3. Vous avez dit “usine à gaz” ?

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Lotus-Mercedes
Sur la E23, les échappements (identiques à ceux de la Mercedes) sont isolés du bloc moteur par une paroi métallique.

http://www.f1i.com/f1i-features/mercedes-met-les-gaz/6/