Le débitmètre qui cause des soucis à Red Bull

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C’est ce petit appareil de mesure qui est la cause de la disqualification de Daniel Ricciardo lors du premier GP de la saison 2014 à Melbourne.

Ce débitmètre à ultrasons est implanté sur toutes les monoplaces de Formule 1, depuis cette saison, c’est la société anglaise Gill Sensors qui a été chargée de le commercialiser aux équipes participantes au championnat du monde de Formule1 2014.

Suite au GP et surtout en début d’après-midi (en France), la nouvelle est tombé la consommation de la RB10 de Daniel Ricciardo était sous investigations par les commissaires de course chargés de faire respecter le règlement sportif et technique FIA F1 2014.

Pour comprendre, j’explique déjà comment ce débitmètre fonctionne :

Il s’agit d’un débitmètre à ultrasons, le carburant circule dans un tube sans être gêné par un appareil de mesure, vu que c’est une onde acoustique qui mesure le flux. En fait un signal ultrason est envoyé par une anode dans le flux de carburant, cette onde va suivre le flux jusqu’a un capteur positionné à la sortie du carburant, c’est la vitesse où l’onde est reçue par ce capteur qui détermine la vitesse du flux, donc de la fourniture d’essence au moteur. Ce débitmètre est capable d’analyser le volume de flux traversant l’appareil 100 fois par seconde. Les mesures sont envoyées à l’ECU de télémétrie et captées par des commissaires de la FIA, préposés à ces contrôles.

Ils reçoivent sur leurs ordinateurs un graphique ressemblant à celui ci-dessous :

graf conso1

La courbe violette désigne la consommation instantanée à chaque seconde, à chaque fois que le graphique dépasse la ligne rouge, la consommation devient illégale, les commissaires de la FIA s’occupant de ces contrôles préviennent l’équipe concernée dès le premier dépassement et sous forme d’avertissement informent l’équipe que le pilote doit interagir sur son volant pour limiter cette consommation (ça a été le cas pour Red Bull ce dimanche).

Je rappelle le règlement technique 2014 en résumant : il est interdit en toutes circonstances de dépasser le ratio de 100kg/heure d’alimentation du moteur en carburant.

La fausse idée serait de croire que les équipes sont seulement tenue à finir le Grand Prix avec une moyenne inférieure ou égale à 100kg/heure de carburant consommé, c’est faux, il ne faut jamais dépasser cette valeur en consommation instantanée.

L’ECU de gestion moteur est censé gérer cette consommation, toutefois, le pilote possède les informations à ce sujet sur son volant, il peut interagir sur cette consommation en levant le pied de lui-même à mi-ligne droite si le calculateur (ECU) ne le fait pas de lui même ou avec l’accord de son ingénieur de course modifier la cartographie moteur grâce à la molette sur son volant, je rappelle que quand c’est l’ECU qui réduit voir coupe l’alimentation en carburant, les diodes rouges à l’arrière de le monoplace clignotent pour prévenir le ou les pilotes qui suivent cette monoplace de sa décceleration.

Shéma débimètre

Sur le schéma ci-dessus, nous observons que le débitmètre est positionné après une pompe à essence basse pression, puis en aval à la pompe haute pression du sytème d’injection.

Les injecteurs sont eux pilotés électriquement via une électrovanne pour chacun d’eux, permettant de contrôler la quantité d’essence injectée et le temps d’injection pour chaque cylindre.

Donc chaque équipe peut connaitre la quantité d’essence injectée dans le moteur à l’instant T, c’est sur ce point que Red Bull base son appel quant à la décision de la FIA de disqualifier Ricciardo pour avoir à plusieurs reprises dépassées le ratio maximum de consommation instantanée.

Le constructeur du débitmètre Gill Sensors accorde qu’une minime erreur de mesure peut-être observée sur ses débitmètres, mais qui est de l’ordre de 0.25% sur une quantité maximale de carburant traversant celui-ci d’environ 8l/min, soit bien au-delà de la consommation réelle d’une monoplace de F1.

Le débitmètre est monté après une pompe à essence basse pression (Env :5bars), afin d’éviter toute cavitation ou un flux discontinu qui pourrait l’endommager et tronquer les mesures.

Attention toutefois certaine manipulation sur le circuit de carburant pourrait endommager cet appareil, comme avoir le circuit de carburant en dépression (création d’un vide), ce que les équipes provoquent lors de la vidange de leurs réservoirs de carburant, pour aspirer toute la quantité d’essence, bien sûr il existe une vanne de barrage sous le réservoir, une fois cette vanne fermée, le débitmètre est protégé.

Pour clore le débat sur la disqualification de Daniel Ricciardo lors du GP de Melbourne 2014, pour avoir enfreint le règlement technique (Article 5.1.4) et le règlement sportif (Article 3.2), voici les faits :

Article 5.1.4 du règlement technique : 5.1.4 Fuel mass flow must not exceed 100kg/h.

Soit ne jamais dépasser le flux de carburant maximum qui traverse le débitmètre de 100kg/h en toutes circonstances et à tout moment.

Article 3.2 du règlement sportif : Competitors must ensure that their cars comply with the conditions of eligibility and safety throughout practice and the race.

Les concurrents doivent s’assurer que leurs voitures respectent les conditions de conformité et de sécurité lors des essais et de la course.

La défense de Red Bull Racing : avoir vu lors de la lecture du carburant injecté par les injecteurs hautes pressions, que jamais le flux maximal de 100Kg/h de carburant n’a été injecté dans le moteur à combustion interne, c’est pour ceci qu’ils pensaient être en conformité avec le règlement et n’avaient pas respectés l’avertissement de la FIA quant à la sollicitation de demander au pilote de changer sa cartographie moteur pour baisser le ratio de flux de carburant . L’écurie a prétexté aussi que le débitmètre était défectueux, mais la FIA a rappellé à l’équipe que celle-ci avait opéré à son changement en Parc Fermé, quelques heures avant la course par un modèle neuf.

La position de la FIA : seules les données du débitmètre Gill Sensors envoyées par la télémétrie font foi, même si celle-ci comporte des différences avec les mesures de flux de carburant opérées par les équipes. Le débitmètre est identique sur chaque monoplace participant au championnat du monde de F1.

Pourquoi toutes les équipes annotent des différences de mesures entre celles de leurs ECU moteur (Carburant réellement injecté dans le moteur) et les mesures de la FIA via son débitmètre.

Premier cas : le débitmètre est abimé par des mises sous vide répétées du système de carburant.

Deuxième cas : il y a toujours une différence entre le carburant consommé par le moteur et le volume de carburant traversant le circuit : à chaque fois que du carburant est injecté par les injecteurs dans le moteur, les deux pompes BP et HP approvisionnent les systèmes basse pression et haute pression (pompe HP, Rampe d’injection) afin que ceux-ci restent à leurs pressions maximale. Cette différence entre les deux n’est pas prise en compte par le débitmètre, car celui-ci mesure le flux réel le traversant et pas celui injecté dans le moteur. .

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