Il Renault EF1 o Renault-Gordini EF1 è un motore endotermico alternativo sovralimentato, ciclo Otto a quattro tempi da competizione. Venne progettato dalla Renault Sport per partecipare al Campionato mondiale di Formula 1. È l'unico motore Renault di Formula 1 che venne disegnato espressamente per essere montato sulle vetture della casa madre: infatti pur con varie rivisitazioni, rimase in servizio dal 1977 al 1983, anno in cui la casa francese dovette cominciare a costruire nuovi motori per soddisfare le richieste delle scuderie che intendevano adoperarli.
L'EF1 era un motore turbo e questo gli permetteva di erogare potenze fino ad allora inarrivabili; quindi, con la sua introduzione da parte della Renault, si diede il via ad una vera e propria rivoluzione tecnologica nel mondo della Formula 1, alla quale anche gli altri costruttori furono costretti ad adeguare per stare al passo coi tempi.
È anche il primo motore turbo di Formula 1 ad essere riuscito a vincere delle gare, ottenere punti, realizzare pole position, e lottare per i due titoli mondiali piloti e costruttori, ma per ironia della sorte la Renault non riuscì a vincere nessun campionato coi motori turbo e, anzi, impiegò una decina d'anni per vincere il titolo costruttori come fornitrice di motori di Williams e Benetton, mentre occorsero oltre venti anni per imporsi in ambedue le classifiche col proprio team, ma in ogni modo con motori aspirati e non turbo.
Contesto Il concepimento dell'EF1 è strettamente legato a un progetto molto più ampio, ossia non un semplice motore ma delle vetture e delle strutture pensate per concorrere nel Campionato mondiale di Formula 1. Alla fine degli anni sessanta la Renault Sport stava sperimentando diverse soluzioni per migliorare le performance delle proprie macchine da corsa con dei programmi finanziati dalla ELF Aquitaine. Essendo la Elf una compagnia petrolifera, le maggiori risorse e studi riguardavano l'implementazione di nuove soluzioni che portassero ad un incremento sostanziale della potenza dei motori, ed in particolare processi di downsizing tramite i quali si poteva beneficiare di cilindrate minori a fronte di prestazioni superiori. Con motori più piccoli rispetto ai convenzionali era possibile costruire vetture più leggere e maneggevoli, quindi la filosofia Renault di quegli anni era partire da un ottimo studio sui motori per avere scocche con prestazioni maggiori.
Inizialmente, però, né la Renault né la ELF intendevano concorrere assieme al mondiale di Formula 1 (infatti la ELF sponsorizzava già altri team come la Tyrrell, che vinse tre titoli tra la fine degli anni sessanta e i primi anni settanta). La Renault era molto attiva in Formula 3 e Formula 2 e si apprestava ad acquistare l'Alpine, un costruttore francese di telai che utilizzava meccanica Renault nelle gare rally e nelle gare di durata. Lo scopo della Renault era quello di partecipare al Campionato Mondiale Sport Prototipi per vincere la 24 ore di Le Mans dopo le tre vittorie consecutive conquistate dalla Matra del gruppo Chrysler/Simca nel 1972, 1973 e 1974, quindi intendeva utilizzare la sua struttura Renault-Gordini di Viry-Chatillon per produrre i cambi e i motori, mentre le strutture e i telai dell'Alpine per le scocche. In quegli anni (1972) il regolamento degli sport-prototipi venne modificato, quindi la massima cilindrata ammessa era di 3000 cm³. Prima di allora esisteva la categoria sport di Gruppo 5 per macchine con motori da 5000 cm³ e la categoria prototipi di Gruppo 6 per macchine da 3000 cm³, ma la Renault non costruiva motori così grossi e non era interessata al progetto. Però con le modifiche regolamentari del '72 era possibile utilizzare anche motori turbo, la cui cilindrata rispetto all'aspirato doveva essere corretta di un coefficiente 1.4, quindi 3000/1.4=2142 cm³ era la massima cilindrata ammessa per i motori sovralimentati.
Inizialmente la Renault fornì all'Alpine dei motori aspirati di Formula 2 da 2000 cm³, denominati CH e progettati da François Casting, ma chiaramente rispetto ai 3000 cm³ aspirati non erano sufficientemente competitivi, quindi si pensò di evolverli e dotarli di turbocompressore. Parallelamente l'ing. Bernard Dudot venne mandato negli Stati Uniti presso gli stabilimenti della Garrett Air Research, uno dei leader mondiali nella progettazione e produzione di turbocompressori. Dudot cominciò a studiare in maniera approfondita i sistemi di sovralimentazione assieme agli ingegneri della Garrett, un lavoro che lo impegnò per due anni nel 1974 e 1975.
Nel 1974 la Renault assorbì completamente l'Alpine in modo da avere sufficiente confidenza con le strutture e la progettazione dei telai e della configurazione aerodinamica, in modo da essere pronta per partecipare al mondiale sport prototipi l'anno seguente. Quindi nel 1975 Dudot fece rientro in Francia e gli venne affidato il compito di rivedere il motore CH, evoluto in due step, il CHS e CH2. Il CHS era quasi una versione laboratorio la cui modifica maggiore era la presenza del turbocompressore, mentre il CH2 era la versione turbo con una cilindrata maggiorata in modo da sfruttare meglio il vincolo dei 2142 cm³, poiché il CH1 e CHS era di 1995 cm³, perciò la versione finale arrivò a 2138 cm³ con altri 4 cm³ di margine di sviluppo.
Ma a Viry-Chatillon si resero conto che con gli adattamenti del turbo per la prima versione, la potenza venne incrementata di 215 cavalli, e con la versione maggiorata si guadagnarono ulteriormente dai 20 ai 40 cavalli, per un complessivo di 540 cavalli. Alla luce di questo e del fatto che il motore poteva essere ulteriormente evoluto, la Renault scelse di intraprendere la strada F1, dato che nella massima serie si utilizzavano solo aspirati e il miglior motore arrivava a 500 cavalli, un dato ampiamente superato dal progetto sport-prototipi che tra l'altro non era stato sfruttato fino al suo limite massimo. In Formula 1, però, i motori turbo potevano gareggiare con una cilindrata massima di 1500 cm³, la metà rispetto agli aspirati, ma nonostante ciò la Renault credette che con l'esperienza acquisita non avrebbe avuto problemi a superare questa difficoltà.
Progetto 1975-1979 Per sfruttare le economie di scala si scelse di utilizzare come base di partenza la serie turbo del CH, ma mentre il CH venne progettato da Casting, l'EF1 venne affidato a Dudot in quanto era l'unica persona all'interno della Renault che aveva conoscenze abbastanza approfondite sulla sovralimentazione. Dudot tra l'altro assunse l'incarico di direttore tecnico della scuderia, in quanto la Renault intendeva realizzare in casa anche i telai. Questo richiese molto più tempo per la messa a punto del motore, perché i sottosistemi su cui lavorare erano molteplici e complessi, tuttavia era una scelta che assicurava un motore costruito su misura per le vetture, il cui studio telaistico ed aerodinamico era a cura di Michel Tétu e Jean-Claude Migeot. Da ricordare che assieme alla Ferrari e più tardi l'Alfa Romeo, la Renault era l'unica scuderia a realizzare tutta la vettura in casa.
Il primo problema dell'EF1 riguardava il fatto che dovesse essere più piccolo del CH. Infatti di solito i motori partono da una data cilindrata, per poi incrementarla. Nei motori di Formula 1, o comunque da competizione, questo viene fatto modificando leggermente il rapporto alesaggio/corsa, cercando di incrementare il primo e ridurre la seconda se si vuole mantenere invariata la cilindrata, oppure fissare la corsa ed incrementare l'alesaggio per aumentarla. Questo è dovuto al fatto che sono motori in cui la ricerca della potenza avviene tramite l'incremento del regime di rotazione poiché a parità di coppia erogata permette di sfruttare quest'ultima in un range di regime di rotazione maggiore e dunque poter godere di migliori accelerazioni. Alla luce di queste considerazioni l'EF1 può essere definito un motore nuovo rispetto al CH, e non una semplice evoluzione.
Del CH mantenne i tratti distintivi, ossia architettura a sei cilindri a V di 90° e sovralimentazione tramite un solo turbocompressore, che negli anni a venire saranno due, ma il motivo di questa scelta sarà analizzato più avanti. Dudot scelse di ripartire dalle quote del CH1 e CHS nonostante questi fossero molto meno prestanti del CH2. Tuttavia le loro geometrie si adattavano molto di più ad un motore che rientrasse nei 1500 cm³. Venne fissato l'alesaggio a 86 mm, come nel CH1 e CHS, e da questo venne ricavato un valore di corsa di 42,8 mm; con questa configurazione Dudot realizzò un motore superquadro capace di regimi di rotazione molto esasperati per un motore turbo dell'epoca, ossia 11000 giri/min. In questa prima versione l'EF1 ruotava da 500 a 1500 giri/min più veloce rispetto ai motori CH.
Tuttavia l'angolo di bancata di 90° non era la soluzione più idonea, soprattutto per un motore capace di ruotare in un range così ampio, poiché il suo comportamento è molto simile a quello dei motori a otto cilindri, ma l'EF1 ne aveva solo sei. In questo genere di motori l'angolo ideale di bancata è ritenuto di 60°, in quanto riduce al minimo gli ingombri (soprattutto laterale) e le vibrazioni, di norma senza necessità di utilizzare i contralberi per bilanciare le forze e i momenti di inerzia. Ma Dudot non voleva rinunciare ai sei cilindri e ai 90° di bancata perché la Ferrari usava motori a 12 cilindri di 180°, e i Cosworth DFV erano ad 8 cilindri e 90° di bancata, quindi rispetto a questi costruttori la Renault poteva vantare un motore molto più corto ed un centro di gravità almeno pari a quello dei motori Cosworth, inoltre doveva compensare il peso aggiuntivo dell'impianto di sovralimentazione. Ma come detto con 90° come angolo di bancata, bisognava far fronte al fatto che il ciclo di accensione dei cilindri non avveniva ogni 120° di rotazione dell'albero motore, ma ogni 90° o 150° e questo causa velocità critiche flessionali e torsionali molto pericolose. L'unica soluzione per ovviare a questo problema senza utilizzare dei contralberi per ovviare alle inerzie del sistema troppo elevate, fu quella di sfalsare di 120° l'angolo delle manovelle dell'albero motore.
Diversamente dal CH, l'EF1 non aveva il basamento di ghisa, ma era in lega leggera d'alluminio, così come le testate. Questo permetteva di recuperare parte del peso accumulato con la turbina e i contralberi, ma per limare ancora qualche chilo venne scelto di utilizzare un comando di distribuzione a cinghia sincrona, quando gli avversari adoperavano una cascata di ingranaggi, ed addirittura Dudot non disegnò i carter di distribuzione. Questo comportava un grosso rischio perché le pulegge e le cinghie di distribuzione erano esposte ad eventuali corpi estranei che sarebbero potuti finire in mezzo al cinematismo, il che è assolutamente deleterio per tenere inalterata la fasatura del motore ed evitare che lo stesso si spenga e subisca danni dovuti all'impatto tra valvole e pistoni. Allo stesso tempo, Dudot scelse di usare molti più manicotti di gomma anziché di metallo rispetto ai concorrenti, sia per l'impianto di raffreddamento che di sovralimentazione. Anche questo serviva per risparmiare sulle masse, tuttavia aveva degli effetti benefici per l'impianto di sovralimentazione in quanto rispetto ai motori aspirati i condotti dell'aria devono sopportare pressioni molto elevate, e i vari innesti in gomma essendo elastici si dilatavano, sopperendo alle vibrazioni, ma va anche valutato che questo effetto si traduceva in lavoro e dunque perdita di rendimento da parte del fluido, che subiva leggeri cali di pressione una volta in camera di combustione.
L'impianto di sovralimentazione era molto sofisticato: era presente un solo collettore di aspirazione e risultava molto in alto rispetto alle bancate, perché al centro di queste era locato l'impianto di alimentazione, costituito da una pompa meccanica, fornita dalla Bosch oppure dalla Kugelfischer, e dai vari iniettori.