Audi R8 V12 TDI concept : 1 000 newtons-mètres pour la classe royale
Photos : AUDI AG
Texte : Sylvain Richard

À l'occasion du Salon de Detroit 2008, Audi a présenté une révolution dans la classe royale : le premier diesel à douze cylindres dans une voiture de sport hautes performances. Le V12 TDI, d'une cylindrée de six litres, propulse un véhicule conceptuel basé sur l'Audi R8. Il développe 500 ch et un couple de 1 000 newtons-mètres. Avec ce moteur, Audi ouvre un nouveau chapitre de la technologie diesel. Ayant bénéficié de toute la compétence Audi en sport automobile, la R8 V12 TDI concept laquée " Argent Grace " mat est synonyme de dynamisme extrême, de performances technologiques avant-gardistes et de design fascinant.

Le V12 TDI est un proche parent du moteur de l'Audi R10, double vainqueur aux 24 Heures du Mans. Il catapulte l'Audi R8 dans la division des super-voitures de sport, y compris du point de vue de ses performances routières. Le sprint de 0 à 100 km/h ne prend que 4,2 secondes, la vitesse maximum est nettement supérieure à 300 km/h. Le couple maximum est disponible dès 1 750 tr/min et garantit des reprises souveraines et inégalées même dans cette catégorie de véhicules.

Le nouveau V12 TDI appartient certes à la famille de moteurs en V d'Audi, mais présente un angle d'ouverture de 60 degrés, idéal pour ce type de moteurs. Ses nouveautés incluent un entraînement à chaîne englobant les deux nouvelles pompes à haute pression du système d'injection Common Rail. Sa sonorité est époustouflante et digne d'une voiture de sport de ce calibre : discrète et régulière, elle n'en est pas moins volumineuse et contient des notes harmoniques agressives révélant les réserves de puissance du douze cylindres.

Les gènes qui mènent à la victoire

Dotés d'une puissance élevée et d'une grande élasticité, tous les TDI d'Audi sont des moteurs hautement dynamiques. La marque a déjà prouvé à de multiples occasions le caractère sportif des modèles de série, notamment avec les six et huit cylindres 3.0 TDI et 4.2 TDI. Audi a également entamé un nouveau chapitre sur les circuits depuis 2006. Le moteur diesel du prototype de sport R10 a battu à Sebring/Floride tous ses concurrents à essence dans la première course de longue distance à laquelle il a participé. C'est cependant sans aucun doute aux 24 Heures du Mans qu'il remporta ses victoires les plus importantes aux dépens de l'élite internationale en 2006 et 2007.
Le V12 TDI de course de la R10 puise 650 ch de sa cylindrée de 5,5 litres, et peut atteindre une vitesse maximum de 330 km/h en fonction de la démultiplication. Sa puissance et sa résistance ont tout de suite convaincu les fans et les experts. Son faible niveau sonore, quant à lui, les a complètement bluffés : ce puissant moteur diesel Audi est très silencieux, ce qui est inhabituel chez les moteurs de course. Audi a toujours conjugué la technologie du sport automobile et la technologie de série. Le moteur FSI à injection directe d'essence du prédécesseur de la R10, la R8, a remporté cinq victoires au Mans. Audi mise aussi sur le FSI pour la série, comme l'ont dernièrement prouvé le V8 à hauts régimes de la RS 4 et de la version de série de l'Audi R8.

Le moteur

Le nouveau V12 TDI sera produit pour la route dans l'usine hongroise de Györ. Dans l'étude R8 V12 TDI concept, il développe encore une puissance remarquable de 500 ch. Au cours de sa conception, les ingénieurs ont veillé à ce que ce moteur six litres soit un membre à part entière de la famille des actuels moteurs en V d'Audi, qui ont déjà impressionné le monde automobile dans des versions à 6, 8 et 10 cylindres essence et TDI.

Les ingénieurs Audi ont bien sûr adapté à la route les expériences acquises avec le moteur de course. Comme les autres moteurs de cette série, le V12 TDI présente une distance entr'axe des cylindres de 90 mm. Son angle d'ouverture n'est pas de 90, mais de 60 degrés, ce qui permet de supprimer les forces massiques libres et les moments d'inertie dans un V12 de ce type. Il en résulte une régularité de marche tout à fait parfaite.

L'alésage de 83,0 millimètres et la course de 91,4 millimètres, identiques à ceux du 3.0 TDI, fournissent une cylindrée totale de 5.934 cm³. Avec 684 mm de long, le grand moteur diesel est très compact, et ne fait que 166 mm de plus que le V8 TDI. Ces dimensions compactes constituent le préalable à l'intégration du V12 dans l'Audi R8 à moteur central.

Le bloc-cylindres du V12 TDI est constitué de fonte au graphite vermiculaire. Ce matériau high-tech, appelé GJV-450, était déjà utilisé dans le V6 TDI et le V8 TDI. Le GJV-450 est fabriqué selon un procédé de coulée breveté et est environ 40 pour cent plus rigide et environ 100 pour cent plus résistant à la fatigue que la fonte grise. Les ingénieurs d'études ont ainsi pu réduire l'épaisseur des parois. L'économie de poids par rapport à la fonte grise conventionnelle s'élève à environ 15%.
Les deux culasses sont composées de trois éléments principaux chacune : une partie inférieure en alliage d'aluminium à haute rigidité, dans laquelle sont intégrés les canaux d'admission et d'échappement, une partie supérieure conduisant l'huile et un cadre-échelle rigide dans lequel sont logés les deux arbres à cames.
Les soupapes sont actionnées par des culbuteurs à galet sans frottement. Le taux de compression s'élève à 16,0:1. La turbulence variable imprimée à l'air de combustion et commandée par cartographie a été empruntée au V6 TDI et au V8 TDI. Elle permet de régler à tout moment une turbulence optimale du point de vue des émissions et des performances.

Technologie d'injection des plus modernes

A l'instar des autres moteurs en V d'Audi, l'entraînement à chaîne sans entretien est logé à l'arrière du moteur de manière très compacte. Le nouveau V12 TDI présente une configuration nouvelle : le pignon du vilebrequin s'engrène dans un pignon intermédiaire, à partir duquel deux chaînes Simplex entraînent les arbres à cames. Deux autres chaînes entraînent la pompe à huile et les deux pompes à haute pression du système d'injection Common Rail.
Les deux nouvelles pompes à haute pression à deux pistons font partie du système d'injection Common Rail fourni par le spécialiste Bosch et établissent des pressions pouvant atteindre 2 000 bars dans les rampes. Les piézo-injecteurs à huit trous ont également été remaniés de fond en comble.
La pression élevée est à l'origine d'une répartition optimale du mélange dans la chambre de combustion, ce qui garantit un allumage plus rapide, plus homogène et donc plus silencieux. Cette combustion plus efficace améliore en outre la puissance tout en réduisant la consommation et les émissions polluantes. La génération actuelle des injecteurs inline tire profit de l'effet piézo-électrique : des cristaux piézo-électriques se dilatent en l'espace de quelques millisecondes en présence d'une tension électrique. La technologie piézo-électrique permet de faire varier dans une large plage le nombre d'injections par temps moteur. Dans le V12 TDI, on peut obtenir jusqu'à cinq injections.

Outre l'injection principale, des pré-injections et post-injections sont également possibles. Les pré-injections permettent d'adoucir la dureté acoustique de la combustion. Les post-injections augmentent la température des gaz d'échappement et donc la régénération des deux filtres à particules de série. Les deux turbocompresseurs sont situés à l'extérieur du V du moteur. Chacun d'eux alimente une rangée de cylindres. Leurs aubes mobiles dirigent toujours l'intégralité du flux massique de gaz d'échappement vers la turbine. Les turbocompresseurs réagissent rapidement même à faible régime, et atteignent de hauts rendements.

Les deux turbocompresseurs établissent une pression de suralimentation pouvant atteindre 2,6 bars et contribuent ainsi largement au couple souverain de 1 000 Nm fourni en permanence par le V12 TDI entre 1 750 tr/min et 3 000 tr/min. Avec ses 368 kW / 500 ch, ce moteur diesel fournit une puissance spécifique de 62,0 kW / 84,3 ch par litre de cylindrée.
Deux grands refroidisseurs d'air de suralimentation abaissent la température de l'air comprimé. Le V12 dispose d'un système d'échappement à deux voies et de deux filtres à particules. Le système d'admission est conçu de manière analogue : un filtre à air par rangée de cylindres, derrière lequel est logé un débitmètre d'air. Deux calculateurs fonctionnant selon le principe maître/esclave gèrent tout ce qui se passe dans le moteur.
L'Audi R8 V12 TDI concept est déjà conforme à la norme antipollution Euro 6, qui entrera probablement en vigueur en 2014 et renforcera les exigences en matière de réduction des oxydes d'azote. À cet effet, les ingénieurs Audi se sont concentrés sur la technologie Clean Diesel en plus du dosage extrêmement précis du carburant par le nouveau système Common Rail.
Le cœur du système est un catalyseur placé en aval du catalyseur à oxydation et du filtre à particules. Le système comporte en outre un réservoir supplémentaire contenant une solution aqueuse d'urée synthétique, appelée " Adblue ", qui est injectée à faible dose dans le système d'échappement. Dans les gaz d'échappement chauds, elle se transforme en ammoniaque, qui décompose l'oxyde d'azote en azote et en eau. L'efficacité du système est garantie pour la durée de vie du véhicule.

Le dynamisme d'une voiture de sport ne résulte pas seulement de sa puissance et de son couple. Les démultiplications de la boîte de vitesses, elles aussi, doivent être parfaitement ajustées. La boîte de la R8 V12 TDI concept dispose de six rapports à commande manuelle et convient ainsi parfaitement au caractère de voiture de sport hautes performances avec un potentiel de couple inégalable.

La boîte de vitesses mécanique est très compacte. L'embrayage bidisque possédant lui aussi un faible diamètre, il a par conséquent été possible d'abaisser au maximum l'unité d'entraînement. La boîte de vitesses manuelle se distingue par de très courts débattements et le guidage extrêmement précis du levier de sélection dans la coulisse de commande ouverte. En aluminium poli, elle offre un toucher agréable et un style très puriste de voiture de sport.

Une Audi aussi puissante est bien sûr dotée de la transmission intégrale permanente quattro, qui répartit la force de manière variable entre l'essieu avant et arrière (la répartition standard étant 40:60 pour cent) pour fournir le dynamisme optimal typique d'une voiture de sport à moteur central.

Le design

La R8 V12 TDI concept laquée " Argent Grace " mat est encore plus largement et plus fermement ancrée à la route que le modèle de base. Elle affiche son potentiel de championne à travers ses proportions musclées, ses passages de roues marqués et ses prises d'air encore plus volumineuses. Le cache des ouvertures de prise et d'évacuation d'air, à losanges, est un signe distinctif des modèles sportifs Audi de pointe et de la génération RS actuelle.

La vue latérale de la R8 est caractérisée par le sideblade élargi au niveau du tiers inférieur. Cet élément de guidage d'air agrandi signale optiquement la position du moteur. Le mini-déflecteur périphérique en aluminium qui relie les diffuseurs avant et arrière par des déflecteurs latéraux situés sous les bas de caisse également élargis contribue lui aussi à perfectionner les talents dynamiques du véhicule.

Impossible, pourtant, de ne pas reconnaître la R8, avec ses proportions de base aussi puissantes qu'élégantes. Comme il est de coutume chez Audi, les lignes sont mises en oeuvre avec retenue et précision, et la courbure du toit est galbée. Le toit en verre de l'habitacle est une nouveauté. Il se compose de deux grandes surfaces transparentes et constitue un nouvel élément stylistique avec le compartiment moteur également en verre situé juste derrière. Impossible de ne pas remarquer la buse Naca située au milieu du toit, un détail fonctionnel normalement réservé aux voitures de course. Sa forme sophistiquée accélère l'aspiration de l'air destiné aux deux rangées de cylindres du moteur V12 TDI.

Telle une œuvre d'art dans une grande vitrine, le V12 TDI est présenté comme le cœur de cette voiture de sport. Cette version se distingue clairement du modèle de série par les conduites d'air situées sous le nouveau capot arrière en verre. Comme dans la R8 de série, des diodes électroluminescentes blanches éclairent le compartiment moteur pour le rendre visible même dans l'obscurité. Ce " showroom " est en outre particulièrement mis en valeur par son revêtement en véritable fibre de carbone. Le design actuel de la marque Audi se reflète dans la ligne périphérique allant du tablier avant à l'arrière, en passant par les passages de roues et les flancs, et revenant à l'avant de l'autre côté. Cette " boucle " englobe également les prises d'air, les phares et les feux arrière.

Un visage incomparable, de jour comme de nuit

La passion pour les phares sophistiqués est également typique d'Audi. La voiture de sport Audi est clairement identifiable dès la vue arrière : les feux arrière à DEL apportent un effet tridimensionnel unique.

Mais l'innovation de cette étude réside dans ses phares entièrement réalisés en DEL. Leurs lentilles et réflecteurs leur confèrent un style très progressiste et ils possèdent en outre un énorme avantage fonctionnel : avec sa température de couleur de 6 000 kelvins, la lumière DEL est beaucoup plus proche de la lumière du jour que la lumière au xénon ou halogène. Le conducteur est beaucoup moins fatigué lorsqu'il conduit la nuit.

Ergonomie et élégance

L'habitacle est tout aussi sportif et prestigieux que le design extérieur : il se distingue par son monoposto, une grande courbe entourant le volant et les instruments et faisant en quelque sorte fusionner le conducteur avec son véhicule. L'habitacle assimile pour ainsi dire le dynamisme de la R8 V12 TDI concept et la rend perceptible dès les premiers moments.

Le volant sport à trois branches reste naturellement le point central. Compact, sportif et ergonomique, il ne fait que 365 millimètres de diamètre. La couronne est aplatie en bas, ce qui accentue encore davantage l'ambiance de voiture de course dans l'Audi R8 V12 TDI et offre en outre un avantage fonctionnel non négligeable, puisque cette forme facilite la montée et la descente. Le volant est revêtu de cuir fin Valcona. Un noyau en magnésium coulé sous pression garantit sa solidité.

Sur le volant se trouve la touche démarrage/arrêt pour le moteur et le commutateur Drive Select, qui gère l'électronique du moteur et de la boîte de vitesses ainsi que les amortisseurs magnetic ride selon trois modes différents, Dynamic, Sport et Race. En mode Race, l'éclairage des instruments passe du blanc au rouge. L'affichage du système de navigation affiche soit une vue combinée du lap-timer et de la navigation pour le trajet actuel, soit des informations supplémentaires telles que la force centrifuge et la pression de suralimentation.
Pour la conception ergonomique de toutes les Audi R8, les ingénieurs se sont concentrés sur l'essentiel. L'objectif primordial était de réaliser des éléments de commande rapidement accessibles afin de réduire au strict minimum le temps durant lequel le conducteur tient le volant d'une seule main, surtout à vitesse élevée. L'écran est bien placé dans le champ de vision, les éléments du système de commande MMI sont situés juste en dessous.

Par rapport à la version de série, l'habitacle de la R8 V12 TDI concept est doté d'applications décoratives en aluminium beaucoup plus grandes, notamment au niveau de la console centrale. De nombreux éléments en carbone confèrent à l'intérieur des accents particulièrement sportifs.
La valeur pratique de la R8, exceptionnelle pour une voiture de sport, se traduit par le généreux espace disponible, malgré la plus grande longueur du moteur, qui prend plus de place. Le confort des deux occupants est assuré par l'empattement de 2,65 mètres : le conducteur et le passager peuvent s'installer confortablement, quelle que soit leur taille. Le panorama est également excellent pour une voiture à moteur central. Les montants avant minces améliorent le champ visuel à l'avant et sur les côtés.

Une carrosserie légère mais très rigide

La carrosserie d'une voiture de sport doit être particulièrement légère et rigide : le faible poids est nécessaire pour garantir les performances routières tandis que la rigidité est le préalable de l'agilité et de la précision. Ces atouts sont valorisés de manière optimale par la carrosserie Audi Space Frame en aluminium.

Audi possède la plus grande compétence en matière de conception et de construction de véhicules avec la technologie aluminium, et a mis l'ensemble de ses connaissances à contribution pour réaliser cette étude. La coque complète de l'étude ne pèse que 210 kilogrammes. Avec la technologie ASF, l'ossature de la carrosserie se compose de profilés filés et de pièces coulées sous pression en aluminium. Les tôles d'aluminium sont reliées par adhérence et contribuent à la rigidité de l'ensemble. Chaque composant de l'ASF Space Frame a été optimisé et s'est vu attribuer des formes et sections très différentes pour remplir son rôle spécifique et allier une solidité maximum à un poids aussi faible que possible. Ainsi, la R8 est à la fois très légère et très rigide, ce qui se perçoit dans des sensations de conduite d'une extrême précision.

Les aérodynamiciens d'Audi ont tellement bien travaillé que la carrosserie de l'étude, contrairement à de nombreuses autres voitures de sport, produit une portance négative en plus d'être particulièrement élégante. Cela profite à sa stabilité directionnelle à vitesse élevée. Ce phénomène est à mettre au crédit du becquet beaucoup plus grand que celui du modèle de série, mais surtout du soubassement aérodynamique entièrement caréné.

Deux grands diffuseurs situés dans le pare-chocs arrière prouvent à quel point la conception a été influencée par l'aérodynamisme. Les tubulures arrière d'échappement sont disposées deux par deux, à droite et à gauche au-dessus des diffuseurs. Un becquet arrière à déploiement automatique participe également au jeu avec le vent. En accroissant la déportance, il renforce l'effet ventouse généré par la forme aérodynamique du soubassement et par les diffuseurs. Le becquet arrière reprend automatiquement sa position d'origine lorsque le véhicule roule à faible vitesse.

Le châssis

Le châssis de précision de l'Audi R8 V12 TDI concept maîtrise aussi bien les performances sportives que la conduite détendue sur les longues distances. Cette voiture de sport répond avec spontanéité et agilité au braquage du volant et fait preuve en permanence d'une grande sécurité de conduite. Les suspensions de roues à doubles bras transversaux à l'avant comme à l'arrière sont optimisées pour fournir un comportement autodirectionnel neutre et une maniabilité impeccable.

L'étude est elle aussi dotée de la nouvelle technologie d'amortisseurs Audi magnetic ride, qui adapte en quelques millisecondes la caractéristique du châssis à l'état de la route et au style de conduite du pilote.

Des freins en céramique offrant d'énormes réserves

Un système de freinage aux dimensions généreuses fournit la force de freinage nécessaire. Vingt-quatre pistons au total agissent sur quatre disques en céramique et fournissent d'excellentes performances pour un poids extrêmement faible et une grande longévité.

Les disques sont en céramique renforcée à la fibre de carbone, un matériau qui a déjà fait ses preuves en aérospatiale. Ces propriétés exceptionnelles proviennent du carbure de silicium, une matière très dure et inusable dont la structure cristalline ressemble à celle du diamant. Il contient des fibres de carbone à haute rigidité, qui absorbent efficacement les contraintes. La géométrie complexe des canaux de refroidissement des disques ventilés garantit la régularité de la température. Le disque de frein en céramique est vissé par le biais de dix éléments élastiques à une coupelle en inox qui le relie au moyeu de roue. Les freins en céramique se reconnaissent du premier coup d'œil à la peinture rouge des étriers en aluminium monobloc à six pistons et des étriers coulissants à l'arrière. Les avantages des freins en céramique résident dans leur faible poids (soit un gain d'environ vingt kilogrammes), qui améliore le dynamisme et le confort. Leur grande résistance à l'usure permet d'atteindre des longévités de 300 000 kilomètres. Mais leur principal atout reste leur insensibilité aux sollicitations extrêmes. Ils conservent en effet l'intégralité de leurs réserves même sur circuit de course.

L'avance par la technique : les références Audi dans le domaine du diesel

Avec le nouveau V12 TDI, Audi définit une nouvelle référence en matière de technologie diesel. La marque aux quatre anneaux fait oeuvre de pionnier dans ce domaine depuis trois décennies. En 1978, Audi présentait le premier moteur diesel cinq cylindres du monde dans l'Audi 100. En 1989, le premier moteur TDI de l'histoire de l'automobile faisait ses débuts dans le modèle successeur. Le moteur 5 cylindres de 2,5 litres fournissait 88 kW / 120 ch et 261 Nm. Il catapultait la conduite en diesel dans une toute nouvelle dimension.

Il devait être suivi en 1994 par le modèle de 103 kW / 140 ch. Ce moteur était disponible en option avec transmission intégrale - le premier TDI quattro. Un nouveau moteur diesel à quatre cylindres était simultanément proposé dans l'Audi 100 et l'Audi 80 : le moteur 1.9 TDI de 66 kW/90 ch, aujourd'hui un classique. Fin 1995, les performances du quatre cylindres étaient portées à 85 kW/115 ch par un nouveau système d'injection à pompe-injecteur. Une bonne année plus tard, début 1997, était lancé le premier moteur 2.5 V6 TDI au monde.

Avec quatre soupapes par cylindre, il fournissait une puissance de 110 kW/150 ch. Sa vitesse maximum de 200 km/h faisait de l'Audi A8 la voiture diesel de série la plus rapide du marché. En 1999 était lancé le premier huit cylindres TDI, un V8 de 3,3 litres de cylindrée. Le 3.0 TDI était présenté au printemps 2004. Il s'agissait du premier V6 diesel à piézo-injecteurs inline dans le système Common Rail.
Le 4,2 litres TDI lancé en 2005 dans l'Audi A8 constitue aujourd'hui le fer de lance de l'offre TDI d'Audi. Un client A8 sur trois en Allemagne choisit le V8. Le V8 TDI a logiquement fait son entrée dans l'Audi Q7 durant l'été 2007.

Audi reste fidèle à sa tradition avec la technologie à très faible taux d'émissions et demeure à la pointe du progrès dans le monde du diesel. C'est la marque aux quatre anneaux qui avait mis au point l'injection directe en 1989. Depuis, le moteur diesel a amélioré sa sobriété de trente pour cent en moyenne.

La norme de dépollution européenne Euro 4 a réduit de 93 pour cent les émissions de particules pour les automobiles. Longtemps avant qu'elle entre en vigueur, Audi avait lancé sur le marché des modèles conformes à cette norme - même sans filtre à particules. En 2008, Audi offrira les moteurs diesel les plus propres du monde de série. Les TDI à très faible taux d'émissions seront, dans le monde entier, les premiers moteurs qui satisferont aux exigences de la future norme Euro 6 et aux strictes directives de la législation amércaine sur les émissions de polluants.

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