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Optimisation moteur Frégate / Colorale

Le moteur à optimiser est un moteur de type 668, équipant la colorale Savane déjà restaurée par Rétro-Méca. Voir ici.

Il est annoncé par Renault à 49ch SAE à 3200 trs/min , et un couple de 12,3 mKg à 2000 trs/min.

 

Ce véhicule étant destiné à un usage en raids africains, de longs parcours routiers sont à prévoir, ainsi qu'une utilisation dans des conditions difficiles, dans le sable en particulier.

Le moteur d'origine, en général suffisant pour un usage local en mode "ballade", ou en 4x4 tranquille (le rapport de réduction de la BT permet une aisance suffisante) sera donc amélioré.

 

L'objectif premier n'est pas de gagner en vitesse de pointe, mais en agrément d'utilisation.

Chaque modification sera faite avec en tête deux choses primordiales: ce moteur à trois paliers n'acceptera ni un taux de compression trop élevé, ni de tourner trop vite.

L'objectif n'est donc pas d'en faire un moteur "de course", mais de gagner en performances de manière raisonnable, en préservant la fiabilité.

- Pouvoir franchir les faux plats et côtes sur autoroute sans perte de vitesse trop importante.

- Passer dans le sable ou les passages techniques "en souplesse" plutôt qu'en force pied au plancher.

 

Les axes de travail seront les suivants:

 

Carburation:

Montage d'une pipe d'admission Rouillard à double carburateur. Voir l'article concernant la carburation ICI

 

Diagramme de distribution:

Un arbre à cames spécifique sera réalisé afin d'ouvrir le diagramme et d'augmenter la levée de soupapes.

 

Taux de compression:

Une diminution de hauteur de la culasse, ainsi que du bloc moteur, permettra d'élever le taux de comrpession, très faible à l'origine: 6.5 pour 1

 

Allumage:

Montage d'un allumage électronique intégral cartographique, étudié spécifiquement pour ce montage.

 

Equilibrage:

Le vilebrequin sera équilibré avec son volant moteur, et les différentes pièces mobiles pesées pour une répartition identique sur chaque cylindre.

 

Afin de pouvoir chiffrer concrètement les progrès, un passage au banc de puissance sera effectué avant et après les modifications.

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Passage au banc de puissance :

 

 

   

Afin de pouvoir connaitre de manière précise et concrète le gain obtenu avec le futur moteur optimisé, Rétro-Méca se rend dans les locaux de "MF Power Compétition" à Aix-en-Provence, pour un passage au banc de puissance du moteur d'origine.

Un second passage sera effectué ensuite avec le nouveau moteur.

La mesure est bien entendu effectuée dans la meilleure configuration obtenue en ne modifiant que la carburation, c'est à dire avec la pipe Rouillard. Voir ICI

Pour rappel, ce moteur est le 2 litres de type 668-0. Il est annoncé par Renault à 49ch SAE à 3200 trs/min , et un couple de 12,3 mKg à 2000 trs/min, avec le simple carburateur.

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Le véhicule est arrimé au sol, puis l'essai est réalisé en 2 roues motrices et en 3ème vitesse. Le test est interrompu dès que la puissance moteur redescend.

Le résultat:

- 54 cv DIN, soit 62-64 cv SAE, à 3800 trs/min.

- 12 mKg à 2600 trs/min.

La puissance est bien au dessus de ce que développe le moteur dans sa configuration d'origine: + 25% !

Le couple est quant à lui, c'était prévisible, inchangé.

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Préparation et montage du nouveau moteur :

 

 

   

L'état des lieux étant fait avec le moteur d'origine, la réalisation d'une version plus "énergique" peut commencer, en partant de la même base, un moteur type 668.

 

Rappelons que l'objectif n'est pas de gagner en vitesse de pointe, mais en agrément d'utilisation pour un usage 4x4 dans des conditions difficiles ou des parcours routiers en montagne: pouvoir franchir les faux plats et côtes sur autoroute sans perte de vitesse trop importante, et passer dans le sable ou les passages techniques "en souplesse" plutôt qu'en force pied au plancher.

 

Il n'est en aucun cas question de faire un "gonflage" brutal de ce paisible moteur à 3 paliers, qui ne sera jamais un moteur de course.

L'enjeu est d'obtenir un moteur plus puissant et offrant un bon couple à bas régime, sans augmenter se vitesse de rotation maximale.

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Premier axe de travail: le taux de compression.

D'origine très faible (1 pour 6), le taux sera augmenté dans les limites du raisonnable, en n'oubliant pas qu'avec seulement trois paliers, le vilebrequin doit être "ménagé".

 

Un important travail est effectué sur la culasse: après mesure du volume des chambres de compression, la hauteur est réduite de manière importante.

La circulation des gaz et les possibilités d'améliorations sont étudiées, et les soupapes, leurs guides et sièges sont remplacés.

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Un tube d'eau neuf est mis en place.

 

Ce n'était pas un luxe, admirez l'état de l'ancien tube !

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Le bloc moteur ainsi que les chemises sont rabotés.

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Deuxième axe de travail: le diagramme de distribution.

L'arbre à cames d'origine est retaillé afin de créer un nouveau diagramme. Un recalcul des angles d'ouvertures et fermetures de soupapes, et des levées de soupapes, optimisent le remplissage des cylindres.

Des valeurs définies dépendent le tempérament du moteur. C'est donc un point clé pour ce moteur qui doit rester coupleux et souple dès les bas régimes.

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Troisième axe de travail: l'équilibrage:

Un vilebrequin neuf est utilisé. Afin de n'avoir aucun balourd, celui-ci est équilibré "complet": avec le volant moteur; l'embrayage, le pignon de distribution et la poulie.

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La position du mécanisme d'embrayage neuf est repérée sur le volant moteur, et il est équilibré.

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Equilibrage identique sur la poulie.

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Un pesée de chaque pièce mobile est effectuée, afin d'associer les pièces et obtenir un ensemble de même poids dans chaque cylindre.

Cela permet d'avoir un écart de 2 grammes seulement entre le cylindre le plus "léger" et le plus "lourd". Sans cette pesée, la situation la plus mauvaise possible aurait été un écart de 12 grammes !

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Le remontage:

Les pièces repeintes et rénovées, comme la pompe à eau, sont préparées

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Les axes de pistons sont neufs, et les bagues de bielles sont remplacées.

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Des coussinets neufs sont mis en place sur le bloc moteur, puis généreusement lubrifiés.

Le vilebrequin est alors positionné, et ses paliers serrés au couple.

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Après tierçage des segments, chaque piston est monté dans sa chemise avec son joint d'embase.

Les quatre chemises sont montées sur le bloc moteur, avec des coussinets de bielles neufs.

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Les chapeaux de paliers de bielles sont serrés au couple.

Le montage du vilebrequin s'achève par la mise en place des rondelles pare-huile, puis du volant moteur.

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La pompe à huile, après contrôle de l'état des pignons et du clapet de décharge, et installée.

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On ferme ! Le carter d'huile vient coiffer tout ce petit monde !

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Remontage de la distribution: le pignon en céloron, qui a baigné dans l'huile toute la nuit, est monté sur l'arbre à cames, et le tout prend place dans le bloc moteur.

Le calage est effectué et le carter remis en place.

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La culasse peut à présent être remontée !

Après avoir mis en place le joint, de fabrication récente, les poussoirs et tiges de culbuteurs (neuves) sont mis en place.

Et voilà, un réglage de culbuteurs et de l'allumage plus tard, le moteur est prêt !

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Pour protéger au mieux le moteur, un filtre à huile provenant d'un moteur de Frégate transfluide est monté.

Cela permettra de limiter les usures dues aux impuretés circulant dans l'huile.

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L'ancien moteur est déposé. Il croise son remplaçant sans même un regard...

Le nouveau moteur est mis en place sous le capot.

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Premiers essais avec le nouveau moteur :

 

     

Après avoir débranché l'allumage, le cache culbuteurs est déposé et le démarreur actionné.

Cette opération a pour but de faire monter l'huile jusqu'à ce que celle ci arrive à la rampe de culbuteurs. Ainsi, le premier démarrage réel se fera avec une lubrification optimale.

 

Allumage rebranché, c'est cette fois ci l'instant de vérité !

Le moteur démarre sans se faire prier, la pression d'huile est bonne, le ralenti est stable et régulier, tout va bien.

 

L'équilibrage effectué sur le moteur donne l'impression étrange d'être devant un moteur de mobylette peu puissant. Il ne vibre en effet pas du tout et semble "petit".

Heureusement, le bruit rauque émis par l'aspiration des carburateurs à chaque montée en régime, redonne confiance.

 

Premier essai sur route:

Les premiers kilomètres sont effectués avec un œuf sous le pied, sans dépasser le régime de 2000 trs/min. Puis, le moteur ne rechignant pas à monter en régime, la cadence est augmentée à 2500 trs/min au maximum.

Tout se passe pour le mieux, sans aucun bruit ni vibration suspects. Retour au garage pour une vidange après 20 kms. L'huile est propre et exempte de particules métalliques.

 

Poursuite du rôdage:

Le moteur a 450 kms. Il commence à se libérer et les montées en régimes sont très franches, à tel point qu'il est parfois difficile de ne pas monter trop haut en régime...mais le rôdage est important, il est essentiel de ne pas trop en demander au moteur et est donc préférable de limiter la vitesse de rotation, ou rétrograder si besoin plutôt que d'être en sous régime, ce qui est particulièrement mauvais.

 

Par rapport à l'ancien moteur, il est clair que celui ci est nettement plus performant, le long travail d'étude des modifications a payé.

Les montées en régime sont bien plus vigoureuses et on sent la puissance accrue du moteur dans les tours.

De surcroit, il est de toute évidence bien plus à l'aise à haut régime, sans vibrations ni sentiment de baisse de puissance, par rapport à l'ancien moteur qui "plafonnait" et semblait se rapprocher à grands pas de la désintégration au dessus de 3000 trs/min.

Pour autant, le moteur est resté très souple d'utilisation: le couple à bas régime est toujours disponible et apparait supérieur. Il est à présent possible de rouler sur un filet de gaz à très bas régime quand il s'agit simplement de maintenir la vitesse sur le plat, par exemple pour traverser un village à 50m/h en quatrième.

A l'accélération, le moteur reprend doucement mais sûrement, sans à coups. Ceci était impossible auparavant.

 

La poursuite du rôdage dure jusqu'à 1000 kms environ, mais c'est le moteur qui guide. C'est la rapidité à laquelle il se libère, et son comportement, qui dictent la conduite à suivre.

 

Au niveau consommation, pas de hausse à déplorer par rapport à l'ancien moteur

 

 

 

Passage au banc de puissance :

 

     

Après plus de 2500 kms effectués, les impressions au volant sont très positives, le test du chronomètre aussi...mais qu'en est il concrètement ? Un nouveau rendez vous est donc pris pour un passage au banc de puissance !

Le graphique ci contre superpose les performances relevées avec l'ancien moteur (en bleu), et le moteur optimisé (en rouge).

Un commentaire est il nécessaire ? Le pari est tenu !

 

Ces valeurs, exprimées en unités DIN, peuvent être converties en unité SAE, norme de l'époque, pour une comparaison plus aisée avec les documentations existantes.

Avec 71.2 ch DIN, soit environ 85cv SAE, et un couple de 14.3mKg DIN, soit environ 19.5mKg SAE, on obtient des valeurs de plus de 30% supérieures à la motorisation d'origine.

 

Il est à noter également que ces chiffres placent le moteur devant le moteur type 817 (2.6l), souvent utilisé dans ces véhicules pour obtenir "facilement" une motorisation plus vigoureuse.

 

Mais le point le plus important à noter est que le moteur, si il a considérablement gagné en performances, est resté très souple d'utilisation, avec un couple présent dès les bas régimes, et une plage de régimes utilisables élargie.

 

Au niveau consommation, on note un gain d'environ 2 à 3 litres aux cents par rapport au moteur d'origine à simple carburateur, avec un 14l/100 en parcours routier à 100 km/h de moyenne environ.

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