La passion du sport automobile est ancrée dans l’ADN d’Audi. La marque explore de nouvelles technologies dans un environnement compétitif depuis de nombreuses années, commençant avec la transmission intégrale permanente quattro il y a plus de 30 ans. Les 24 Heures du Mans constituent un environnement de test particulièrement excitant car les réglementations du Club de l’Automobile de l’Ouest (ACO) encouragent explicitement les innovations techniques.
Une voiture de course hybride révolutionnaire
Depuis sa première participation en 1999, Audi a remporté la victoire à onze reprises, souvent grâce à des innovations majeures. La victoire de la R8 en 2001 a été le premier triomphe pour un moteur essence TFSI à injection directe. En 2006, l’Audi R10 TDI est devenue la première voiture diesel à remporter Le Mans, et en 2012, l’Audi R18 e-tron quattro est devenue le premier concept hybride à remporter la victoire. Il y a quelques mois, un jury de l’ACO a voté cette voiture comme l’une des dix voitures de course du Mans les plus significatives de tous les temps, aux côtés de la R10 TDI.
Une conception novatrice
Le concept de l’Audi R18 e-tron quattro est sans précédent dans le sport LMP, et sa réalisation est une avancée pionnière. Dans la première étape de développement, les ingénieurs d’Audi Sport et leurs partenaires ont étudié différentes solutions, dont une hybride parallèle où les deux systèmes de propulsion alimentent les roues arrière. Après avoir pris en compte des considérations telles que la traction, les caractéristiques de maniabilité, l’emballage et la répartition des poids, ils ont finalement décidé de séparer les systèmes de propulsion par essieu – le moteur à combustion alimente en permanence les roues arrière tandis que le moteur électrique propulse les roues avant selon les besoins.
Des performances remarquables
Audi a dû modifier le moteur V6 TDI d’une cylindrée de 3,7 litres par rapport à la version de l’année précédente. Le réducteur d’air spécifié pour 2013, d’un diamètre de 45,1 millimètres, limite la puissance à environ 360 kW (490 ch), mais le couple a pu être maintenu à environ 850 Nm. Une disposition spéciale permet des circuits d’admission courts : L’extrémité d’échappement est située à l’intérieur de la banque de cylindres en V, qui présente un angle de 120 degrés pour abaisser le centre de gravité. Le grand turbocompresseur, limité à une pression de suralimentation de 2,8 bars, aide à développer le couple spontanément grâce à sa géométrie variable. Comme l’année précédente, la capacité du réservoir est de 58 litres.
Une transmission séquentielle à six vitesses, tout comme le moteur en construction monobloc, dirige les forces vers les roues arrière via un différentiel autobloquant. Le boîtier est en polymère renforcé de fibres de carbone (CFRP) ultra-léger avec des inserts en titane. Avec la monocoque en une seule pièce, composée d’une matrice CFRP avec un noyau en aluminium, cela permet de réduire le poids total de la voiture de course.
Une combinaison parfaite
Le poids à vide de l’Audi R18 e-tron quattro est inférieur à 915 kilogrammes, la limite inférieure spécifiée par les réglementations de l’ACO pour les prototypes de la catégorie LMP-1. La voiture hybride est beaucoup plus complexe que son prédécesseur à propulsion conventionnelle de 2011, mais grâce à une construction ultra-légère, elle n’est pas plus lourde.
Sur le circuit du Mans de 13,629 km, dont environ 70% sont parcourus à pleine vitesse, un tour consomme un peu moins de 200 mégajoules d’énergie. Les organisateurs ont réservé sept zones spéciales pour les voitures de course hybrides – ici, elles peuvent récupérer jusqu’à 0,5 mégajoule d’énergie en freinant au début d’un virage. Sur l’Audi R18 e-tron quattro, une partie de l’énergie de freinage profite à l’unité motogénérateur (MGU) située sur l’essieu avant. Leurs deux machines synchrones à excitation permanente convertissent l’énergie récupérée en courant continu grâce à l’électronique de puissance. Ce courant alimente un système de stockage d’énergie à volant d’inertie positionné à gauche dans le cockpit, avantageux en termes de centre de gravité.
Les avantages d’une technologie hybride
Le volant d’inertie accélère à une vitesse de près de 45 000 tr/min. Il tourne dans un environnement à très faible friction à l’intérieur d’un vide élevé généré par deux pompes. Le système de stockage d’énergie à volant d’inertie, avec son boîtier en aluminium, associe une densité d’énergie élevée à une puissance de charge élevée.
Une expérience de conduite unique
Les sections les plus rapides du circuit du Mans se situent avant les deux chicanes, avant le virage de Mulsanne, avant le virage d’Indianapolis et avant le premier virage de Porsche ; ce sont toutes des zones de récupération d’énergie. L’Audi R18 e-tron quattro freine avant ces zones à une vitesse d’environ 300 km/h pendant trois à quatre secondes avec une décélération de 3 à 4 g.
À ces vitesses élevées, la fonction de récupération d’énergie a très peu d’effet sur l’équilibre de freinage, du moins par temps sec. La puissance de freinage des freins hydrauliques avec leurs disques en polymère renforcé de fibres de carbone est beaucoup plus élevée que l’énergie transférée à l’unité motogénérateur.
Lorsque la vitesse dépasse 120 km/h, l’énergie est appelée à nouveau à partir du système de stockage. Convertie à nouveau en courant alternatif par l’électronique de puissance, elle alimente ensuite les deux moteurs électriques du MGU. Ensemble, ils fournissent plus de 160 kW aux roues avant via des engrenages planétaires à un seul étage ; l’unité de commande centrale maintient les régimes et le couple en ligne avec les conditions prévalant aux roues arrière. La voiture de course devient temporairement une quattro avec quatre roues motrices.
Le conducteur de l’Audi R18 e-tron quattro peut ajuster la récupération d’énergie et l’assistance à plusieurs niveaux à l’aide d’un interrupteur, influençant ainsi l’intensité et la réactivité des pédales de frein et d’accélérateur. De nombreux facteurs sont à l’œuvre ici, tels que les tactiques et la stratégie de course actuelles, l’état des freins et des pneus et la qualité de l’adhérence de la route. L’équipe des stands surveille en permanence toutes les conditions de conduite et fournit au pilote des informations détaillées.
Une technologie hybride légère
Avec un poids total de 70 kg, les composants hybrides de l’Audi R18 e-tron quattro sont très légers. Ils bénéficient d’un système de refroidissement séparé avec un circuit basse température, et la température du système de stockage d’énergie à volant d’inertie est régulée par un échangeur de chaleur à huile-eau. Toutes les batteries haute tension sont strictement isolées des composants conventionnels de la voiture.
Le gagnant des 24 Heures du Mans 2012 démontre de manière impressionnante le potentiel de la technologie hybride d’Audi. Les pilotes victorieux André Lotterer, Marcel Fässler et Benoît Tréluyer ont roulé nettement plus vite que l’année précédente, atteignant en moyenne 214,468 km/h contre 201,266 km/h. L’Audi R18 e-tron quattro était néanmoins environ dix pour cent plus économe en carburant. Sa combinaison de puissance, de vitesse, d’efficacité et de fiabilité a également prouvé être une formule gagnante dans le Championnat du Monde d’Endurance de la FIA nouvellement créé (WEC), où Audi a remporté les titres des pilotes et des constructeurs à l’automne 2012.
Une évolution constante
Au cours de cette saison, l’Audi R18 e-tron quattro présente encore des améliorations dans son aérodynamisme, sa conception ultra-légère et sa sécurité. Des phares à LED variables utilisant la technologie des faisceaux matriciels éclairent le champ de vision lors des virages. Le rétroviseur intérieur numérique utilise la technologie innovante AMOLED (diode électroluminescente organique à matrice active).
L’Audi R18 e-tron quattro regorge d’idées qui pourraient se transformer en projets de production futurs, que ce soit dans la construction ultra-légère, dans la stratégie hybride ou dans l’ingénierie de contrôle automobile. En 2014, de nouvelles réglementations entreront en vigueur, rapprochant encore plus la course automobile et le développement de la production. Les organisateurs spécifieront une certaine quantité d’énergie de carburant dont chaque participant devra extraire des performances maximales ; en termes de moteurs et de systèmes hybrides, il y aura plus de marge de manœuvre. L’objectif est de réduire la consommation de carburant de 30% supplémentaires.
