La nouvelle Porsche 919 Hybrid du Championnat du Monde d’Endurance FIA 2017

Fritz Enzinger, vice-président LMP, aborde cette saison avec beaucoup de respect : “Chacune des neuf épreuves d’endurance de la saison représente un véritable défi. La fiabilité constitue l’exigence de base. Six heures à slalomer entre les nombreuses voitures des différentes catégories, évoluant chacune à des vitesses différentes : le déroulement des courses est vraiment imprévisible. Et au terme de l’épreuve, quelques secondes seulement séparent le plus souvent le vainqueur de ses poursuivants. Durant quatre fois plus de temps que les autres courses, les 24 Heures du Mans sont naturellement le point d’orgue du championnat. Ce double tour d’horloge pousse les hommes et les machines dans leurs ultimes retranchements. Toyota sera un adversaire redoutable dans la catégorie-reine LMP1 pour cette saison 2017. Nous les affronterons avec une Porsche 919 Hybrid soigneusement optimisée et une équipe de six pilotes de premier rang.”

La technologie du Le Mans Prototype de Porsche

La version 2017 de la Porsche 919 Hybrid présente diverses innovations, particulièrement dans le domaine de l’aérodynamique, du châssis et du moteur thermique. Le Team Principal, Andreas Seidl, qui endossera également toujours le rôle de directeur technique, le confirme : “Pour cette saison 2017, notre prototype est à 60 ou 70 pc nouveau. Le concept de base de la 919 Hybrid nous offre toujours de la marge pour optimiser les détails et renforcer encore son efficience globale. La monocoque reste inchangée par rapport à 2016, mais le potentiel d’optimisation de tous les autres composants a été analysé et, dans la plupart des cas, nous avons procédé à des ajustements.” Comme en Formule 1, la monocoque est constituée d’une structure en sandwich faisant appel à de la fibre de carbone.

Aérodynamique

La règlementation technique en vigueur pour le Championnat du Monde d’Endurance FIA WEC 2017 introduit de nouvelles restrictions en matière de dimensions de certains composants de carrosserie influençant l’aérodynamique. Dans le but de renforcer la sécurité, ces nouvelles mesures réduisent l’appui des prototypes LMP1, ce qui permet d’abaisser la vitesse de passage en courbe. Sur la base de ces nouvelles spécifications et des conclusions du travail de développement, les ingénieurs de Porsche ont défini deux nouveaux packages aérodynamiques pour la 919 Hybrid. Leur but est évidemment de compenser l’augmentation des temps au tour entraînés par les exigences règlementaires.

En 2016, Porsche avait utilisé trois packages aérodynamiques pour la saison. La nouvelle règlementation a également imposé un nombre réduit de définitions aérodynamiques. Andreas Seidl : “La limitation à deux packages aérodynamiques par saison constitue une mesure sensée pour contrôler les coûts”.

L’un de ces nouveaux packages aérodynamiques a été spécialement développé pour les hautes vitesses atteintes sur le tracé du Mans. Afin de permettre une vitesse maximale sur les sections rectilignes extrêmement longues de ce tracé, la définition aérodynamique privilégie une résistance aérodynamique minimale. Le second package aérodynamique compense une traînée supérieure par un appui renforcé sur les circuits plus sinueux. Si de légères adaptations spécifiques à la piste sont toujours autorisées, la règlementation 2017 impose de manière générale un compromis plus important qu’avec les trois packages aérodynamiques de l’année passée.

L’une des priorités des ingénieurs a été de concevoir une face avant moins sensible aux variations aérodynamiques. Andreas Seidl poursuit : “En 2016, la face avant de la 919 Hybrid avait tendance à accumuler de petits amas de gomme dégradée en provenance de la piste. Ces morceaux de gomme s’accumulaient et perturbaient l’équilibre de la voiture. Nous avons analysé ce phénomène et optimisé les composants de carrosserie concernés.”

Lorsque l’on compare la face avant de la 919 millésime 2017 à celle du modèle de l’an dernier, on remarque directement que les passages de roue sont plus hauts, plus larges et plus longs. Sur ses flancs, un nouvel évent s’étirant de la monocoque vers le passage de roue apparaît alors que les prises d’air postérieures destinées aux radiateurs ont été redessinées.

“En raison des pertes d’appui aérodynamique induites par la nouvelle règlementation, nous tablons sur une augmentation de trois à quatre secondes du temps au tour sur le circuit du Mans”, détaille Andreas Seidl. “Nous devrons patienter pour savoir dans quelle mesure les diverses améliorations apportées compenseront ces pertes.”

Groupe propulseur

Dans le cadre de ces développements, les ingénieurs de Porsche ont renforcé l’efficience et les performances du groupe propulseur dans son ensemble. Les transmissions des essieux avant et arrière, le moteur thermique, le moteur électrique et les systèmes de récupération énergétique ont tous été optimisés. Mais le principe de base du groupe propulseur demeure inchangé : l’essieu arrière de la 919 est entraîné par un moteur thermique V4 de deux litres de cylindrée extrêmement compact. Ce moteur combine une technologie faisant appel à une cylindrée réduite, à la

suralimentation et à une injection directe à haut rendement. Le V4 développe une puissance de presque 500 ch (368 kW) et est le moteur thermique offrant le plus haut rendement jamais développé par Porsche. Deux systèmes différents de récupération énergétique – un dispositif de récupération de l’énergie au freinage sur l’essieu avant et un dispositif de récupération de l’énergie à l’échappement – alimentent une batterie lithium-ion, qui alimente à son tour un moteur électrique capable de fournir une puissance additionnelle de plus de 400 ch (294 kW) sur demande au niveau de l’essieu avant. Développée à Weissach, la 919 Hybrid est le seul prototype en mesure de récupérer l’énergie à la fois durant l’accélération et au freinage. Elle affiche une puissance systémique dépassant les 900 ch (662 kW) et tire profit de sa capacité de traction exceptionnelle à l’accélération en sortie de courbe grâce à un surplus de puissance de 400 ch sur l’essieu avant, ce qui transforme la 919 en voiture à transmission intégrale.

Quelque 60 pc de l’énergie récupérée provient du dispositif SREC (Système de Récupération de l’Énergie Cinétique) couplé aux freins avant. Les 40 pc restants sont produits par le système de récupération énergétique à l’échappement. En moyenne, 80 pc de l’énergie récupérée au freinage par l’essieu avant est immédiatement

transformé en énergie motrice. Si le moteur thermique devait être utilisé pour fournir cette énergie électrique, il faudrait augmenter sa puissance de plus de 100 ch (74 kW), ce qui entraînerait une augmentation de plus de 20 pc de la consommation d’essence de la 919. Au Mans, cela reviendrait à une consommation augmentée de 1 litre par tour. Ce système de récupération à très haut rendement offre un avantage supplémentaire : il permet à la 919 d’utiliser des freins plus compacts et plus légers, ce qui autorise une réduction du poids de l’ensemble mais aussi de la résistance aérodynamique puisque des freins de plus petit diamètre nécessitent un apport moindre en air pour leur refroidissement.

Afin de récupérer l’énergie à l’échappement, une petite turbine est intégrée à la tubulure d’échappement. Cette turbine tourne à une vitesse de plus de 120 000 tr/min et alimente un générateur. Comme pour l’énergie récupérée à partir des freins avant, cette énergie est stockée dans la batterie lithium-ion avant d’être utilisée. Le pilote peut exploiter cette énergie sur demande en appuyant sur un bouton, augmentant ainsi la puissance pour accélérer plus fort en sortie de courbe tout en produisant à nouveau de l’énergie au niveau de l’échappement à l’accélération. Afin d’avoir l’assurance que cette turbine se montre aussi efficace à bas régime, avec une faible pression des gaz d’échappement, elle dispose d’une géométrie variable. Malgré la complexité de la technologie embarquée, l’équipe de développement est parvenue à abaisser le poids de la ligne d’échappement.

Andreas Seidl : “Notre objectif était de nous assurer que le poids de notre nouvelle 919 ne dépasse pas celui de l’an dernier malgré l’intégration de nouvelles technologies innovantes – que ce soit au niveau du châssis, des éléments de carrosserie ou du groupe propulseur.”

La 919 évoluera de nouveau dans la classe d’efficience la plus élevée définie par la règlementation. Elle pourra ainsi utiliser jusqu’à 8 mégajoules d’énergie de récupération sur les 13,629 kilomètres du circuit du Mans tout en ne dépassant pas un volume maximal de 4,31 litres de carburant pour ce faire. Les valeurs de consommation sont suivies minutieusement et contrôlées à chaque tour. 

Qualités dynamiques et pneus

En parallèle aux évolutions mécaniques apportées au châssis, diverses innovations logicielles ont contribué à l’optimisation des qualités dynamiques de la 919, en particulier dans le domaine du contrôle de la motricité et de la gestion du système hybride. Ces deux facteurs impactent de manière significative la durée d’exploitation des pneus. Ce paramètre sera encore plus important en 2017. Les équipes engagées en LMP1 disposeront désormais de trois trains de pneus en moins pour chaque week-end de course et chaque voiture. Les trains de pneus devront donc plus fréquemment accomplir des doubles relais – l’équivalent de deux pleins de carburant ou un temps de conduite d’environ une heure et demie. Andreas Seidl : “En collaboration avec notre partenaire Michelin, nous nous sommes préparés intensément pour pouvoir conserver un rythme élevé jusqu’au terme de la course, même en réalisant des doubles relais. Toutes les courses, qu’elles soient de 6 ou de 24 heures, seront cette année de véritables sprints du départ à l’arrivée.” Aux 24 Heures du Mans, durant la nuit, il est même possible de réaliser des quadruples relais avec un même train de pneus, la température étant plus basse.

WEC – la plate-forme idéale pour les pionniers de la technologie

Grâce à sa règlementation exclusive basée sur l’efficience pour la Classe 1 des Le Mans Prototypes (LMP1), le WEC constitue une plate-forme idéale pour Porsche. Et c’est d’ailleurs cette règlementation qui a incité la marque à revenir au plus haut niveau en sport automobile en 2014. Cette règlementation offre aux ingénieurs un niveau de liberté inhabituel pour introduire des concepts de motorisation différents et exploiter des technologies d’avant-garde comme l’hybridation, des moteurs de faible cylindrée à haut rendement et une architecture légère. Le Championnat du Monde d’Endurance offre donc à Porsche la plate-forme idéale pour développer et valider des innovations pour ses voitures de sport de série.

Prologue : première passe d’arme avec la concurrence

Ce week-end, les participants au WEC se sont rencontrés pour la première fois de la saison. À l’occasion du ‘Prologue’, les concurrents ont pu mener 14 heures d’essais conjoints. Samedi, deux heures étaient programmées après le coucher du soleil. Le Porsche LMP Team a fait rouler ses deux voitures au cours des deux journées.

Cette année, la 919 Hybrid portant le numéro 1 sera pilotée par Neel Jani (33 ans, Suisse), André Lotterer (35 ans, Allemagne) et Nick Tandy (32 ans, Grande-Bretagne). Neel Jani est codétenteur du titre de Champion du Monde WEC 2016 et vainqueur en titre des 24 Heures du Mans. André Lotterer a remporté le titre de Champion du Monde en 2012 au volant d’une Audi et apporte avec lui au sein du team toute l’expérience acquise avec ses trois victoires aux 24 Heures du Mans. Quant à Nick Tandy, il faisait partie de l’équipage Porsche victorieux au Mans en 2015. La Porsche 919 Hybrid #2 sera confiée au Champion du Monde 2015, Timo Bernhard (36 ans, Allemagne) et aux deux Néo-Zélandais Earl Bamber (26 ans) et Brendon Hartley (27 ans). Earl Bamber a remporté les 24 Heures du Mans en 2015 aux côtés de Nick Tandy. Cette même année, Brendon Hartley a remporté le titre de Champion du Monde d’Endurance aux côtés de Timo Bernhard.