Moteur de la Renault 5 Turbo : ce que révèlent les archives du Berex

GenèseUn moteur né d’une contrainte d’implantation

Le projet part d’un objectif simple : une voiture capable de gagner en rallye, au championnat du monde. Le choix de la suralimentation ne relève pas de la mode. Il répond d’abord à une contrainte physique — loger un petit moteur et ses accessoires dans les volumes disponibles à l’arrière d’une Renault 5 était plus réaliste que d’y caser le volume incompressible d’un V6. Il permet ensuite d’exploiter les travaux préparatoires menés au banc par la Direction des Recherches et Développements, sur monocylindre comme sur quatre cylindres. Et il s’inscrit dans la logique Renault Sport de l’époque, cohérente avec le V6 2 litres du Mans et le V6 1,5 litre de Formule 1.

La base retenue est le moteur de la Renault 5 Alpine, lui-même dérivé du bloc fonte 5 paliers de la Renault 18. Avec 1 396 cm³ et le coefficient 1,4 appliqué à la suralimentation par le règlement sportif, la voiture se place tout juste sous la barre des 2 litres — une classe où le poids minimum de 810 kg autorise un rapport poids/puissance très favorable.

Deux étapes étaient prévues : une version client homologable en groupe 3 après mille exemplaires produits (plus de 200 km/h, 28 s 5 au kilomètre départ arrêté), puis une version compétition en groupe 4.

Fiche techniqueL’architecture, dans le détail

Le travail sur les pertes de charge a été soigné : rayons et formes des conduits retravaillés, diamètres de soupapes optimisés. L’échangeur air-air et l’entrée d’air sont placés dans une zone en pression du véhicule, au débordement de l’aile arrière — ce n’est pas un choix esthétique, c’est de l’aérodynamique appliquée au refroidissement. Même le silencieux a été retenu en fonction d’une contre-pression minimale en sortie de turbine, de l’ordre de 120 mbar à 6 000 tr/min.

Mise au pointLe collecteur inox : 3 à 4 ch, pas davantage

Ce chiffre ne dévalorise pas la pièce — le collecteur inox reste pertinent pour d’autres raisons, à commencer par la tenue en température et la durabilité. Mais il remet les promesses à leur place. Quand un vendeur annonce des gains à deux chiffres sur un simple collecteur, il n’a pas les mêmes données que l’ingénieur qui a développé le moteur.

FiabilitéTaux de compression : de 7,8 à 7, dans la douleur

Les premiers essais ont été menés avec un taux de 7,8. Résultat : des destructions de pistons.

Deux évolutions ont suivi, et il faut retenir les deux, parce qu’on ne cite généralement que la première. Le taux a d’abord été ramené à 7, plus sagement. Ensuite — et c’est au moins aussi déterminant — les pistons coulés ont laissé place à des pistons forgés, dont l’endurance s’est révélée sans commune mesure. On retrouve d’ailleurs trace, dans les archives du manufacturier de pistons, du développement conjoint des deux références dès mars 1979.

Le reste du travail de fiabilisation est à l’avenant :

• pistons forgés en AS12UNG, arrosés par des giclées d’huile provenant des bielles ;
• vilebrequin traité au niveau des manetons et des tourillons ;
• culasse épaissie, issue d’un nouveau moule de fonderie, pour gagner en rigidité ;
• guides de soupapes en laiton R311, sièges d’échappement en acier ;
• soupape d’admission traitée comme une soupape d’échappement classique (bimétallique), soupape d’échappement à profil renforcé et tête Nimonic stellitée, jeux augmentés ;
• carter d’huile à capacité augmentée, radiateur d’huile, pompe à huile à débit augmenté ;
• carter de turbine en fonte Niresist.

EnduranceLe programme de validation : les vrais chiffres

Georges Douin le dit sans détour : il est difficile de solliciter une voiture avec la même sévérité qu’un banc moteur. C’est l’endurance au banc qui a été la plus utile à la mise au point.

Le cœur du sujetTurbine et arbre à cames : trois essais, deux échecs

C’est le passage le plus instructif du document, parce qu’il montre une équipe d’ingénierie qui se trompe, accuse son fournisseur, puis revient sur son jugement. Avec un débit d’air maximal de 0,13 à 0,14 kg/s, le Garrett T3 était le bon calibre — Garrett recommandait une turbine A/R 0,36 associée à un compresseur Trim 40 ou 45.

Dans le champ du compresseur Trim 45, l’adaptation est bonne : on se situe dans les zones de meilleur rendement, entre 70 et 74 %. La courbe vient tangenter la zone de pompage vers 2 600 tr/min, sans que le phénomène n’ait jamais été observé — en usage réel, le moteur n’y fonctionne jamais en stabilisé. L’essai d’un Trim 40 n’a rien apporté.

RégulationLe papillon avant le compresseur : le pari du temps de réponse

C’est l’une des singularités les plus mal comprises de la R5 Turbo. Contrairement à l’architecture habituelle — papillon en aval du compresseur avec soupape de décharge entre les deux, comme sur une R21 Turbo — la 5 Turbo place son papillon en amont du compresseur.

Deux remarques importantes. D’abord, une telle exploitation serait plus risquée sans échangeur, certains points d’utilisation devenant critiques en température. Ensuite, une régulation alternative existait — décrite dans la documentation américaine de l’époque — consistant à ne fermer la wastegate qu’après ouverture complète du papillon. Elle aurait apporté un gain de consommation, mais au prix d’un retard que le Berex n’a pas voulu accepter. Le temps de réponse a été priorisé, la consommation renvoyée à d’autres types de véhicules. C’est un arbitrage explicite, pas un oubli.

ThermiqueTempératures, richesse et sécurité

La régulation de richesse à pleine charge a été volontairement appauvrie à basse vitesse, pour élever les températures d’échappement favorables à la turbine, puis enrichie à haut régime pour les abaisser. Pour une température d’entrée moteur de 70 °C — soit une ambiance de l’ordre de 35 °C — l’entrée turbine atteint 950 °C. L’écart entre entrée et sortie de turbine s’établit entre 80 et 100 °C selon les régimes. Grâce à la faible dispersion permise par l’injection, la répartition entre cylindres est homogène.

La pression d’admission est régulée par une wastegate à clapet intégrée au carter de turbine, pilotée par un vérin lié à une membrane et travaillant sur la pression différentielle. Le système n’étant pas sécuritif par nature, trois protections ont été installées : un manomètre d’admission avec zone rouge, un voyant d’alerte de pression et une soupape de décharge dans le répartiteur d’air d’admission.

Sur la voiture, l’échangeur air-air se révèle très efficace, avec un écart de 50 °C à la vitesse maximale. Il nivelle la pointe de température en sortie de compresseur vers 155 km/h — vitesse à laquelle apparaît également une discontinuité dans la pression d’échappement, qui n’est autre que la signature de l’ouverture de la wastegate.

La suiteEt la version compétition ?

Le document se termine sur ce qui deviendra la suite de l’histoire. Renault Sport visait alors environ 250 ch à 7 000 tr/min et 297 Nm (30 mkg) à 4 000 tr/min. Les leviers identifiés : amélioration de la perméabilité, augmentation du remplissage par la distribution et la suralimentation, réduction du taux de compression, et surtout un échangeur double étage issu de la Formule 1 pour contenir les températures.

Nous sommes en 1980, et l’échangeur à double faisceau qui équipera les versions les plus abouties est déjà sur la table.

ConclusionCe qu’il faut en retenir

Rien, dans ce moteur, n’a été laissé au hasard — et rien n’a été trouvé du premier coup. Le taux de compression a été corrigé après casse, la turbine a été changée deux fois, l’arbre à cames redessiné parce que la solution évidente ne donnait pas l’agrément attendu. Le résultat est un ensemble cohérent où chaque choix en contraint un autre : le papillon en amont impose l’échangeur, la distribution dissymétrique permet de revenir à l’A/R 0,36, l’enrichissement à haut régime protège la turbine.

C’est aussi pour ça que remplacer une pièce par une pièce « équivalente » sur ces moteurs demande de savoir ce qu’on fait. Un arbre à cames, une turbine ou un piston ne sont pas des consommables interchangeables : ce sont les termes d’une équation que des ingénieurs ont mis deux ans à résoudre.

Un sujet que vous aimeriez voir traité en détail — l’échangeur, la régulation de wastegate, le passage au groupe 4 ? Dites-le-nous en commentaire : on a les archives.

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