Passion, sérieux du travail, sens du détail et de la finition, sont notre credo
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Passion, sérieux du travail, sens du détail et de la finition, sont notre credo |
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Péparation moteur - Principes généraux et solutions
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La plupart des véhicules anciens ont de nos jours une motorisation tout à fait adaptée au mode d'utilisation "ballade" qui leur est dans l'immense majorité des cas réservée et, les limitations de vitesses actuelles aidant, elles s'insèrent encore très convenablement dans la circulation moderne. Ceci dit, il est certain qu'une certaine "sous motorisation" peu parfois se faire sentir pour certains usages spécifiques, tels que des voyages routiers au long cours avec des véhicules imposants et lourds, ou des raids lointains avec des véhicules typés tout terrain.
Dans ce cadre, il est tentant d'améliorer les performances du véhicule par une optimisation du fonctionnement moteur. L'objectif n'est pas de faire de la vitesse avec son ancienne, mais d'en améliorer l'agrément d'utilisation. Il n'est pas d'avoir un "moteur de course", mais de gagner en performances de manière raisonnée en conservant la fiabilité, afin de: - Franchir faux plats et côtes sur autoroute sans perte de vitesse trop importante. - Passer en tout terrain les passages techniques "en souplesse" plutôt qu'en force pied au plancher.
De la modification simple à la portée de tout amateur éclairé, aux changements profonds des caractéristiques d'une mécanique, nous allons nous efforcer ci-après de faire le bilan des améliorations possibles, et de ce que Rétro-Méca peut vous proposer en la matière.
Cette étude sera illustrée par l'exemple d'un moteur 2 litres culbuté Renault, qui est très représentatif de la politique des constructeurs dans les années 50-60, c'est à dire une base moteur identique, que l'on pourra retrouver sur une berline (la Frégate) dans de multiples déclinaisons, des utilitaires légers (la série des Goélette), et des véhicules plus lourds (R2087 4 roues motrices, SG2, Colorales).
Axes de travail et mode opératoire :
Nous pouvons d'emblée distinguer deux axes de travail fondamentalement distincts. - La carburation : Un travail à ce niveau permettra de tirer le meilleur du moteur tel qu'il est conçu...mais le gain sera bien évidemment limité par les caractéristiques intrinsèques du moteur. - Les caractéristiques intrinsèques du moteur (taux de compression, diagramme de distribution, etc...). C'est uniquement par des modifications poussées à ce niveau qu'un gain important pourra être envisagé.
Nous allons dans un premier temps procéder à une optimisation de la carburation et mesurer le gain obtenu sur un banc de puissance. Ensuite, des modifications profondes des caractéristiques moteur seront effectuées et une nouvelle mesure sur banc sanctionnera le travail effectué.
(Attention, Rétro-Méca rappelle que ces modifications sont réalisées dans un but et un usage spécifiques, et qu'il est important de se conformer à la législation en vigueur.) |
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1 - CARBURATION |
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Modifier les paramètres de carburation est la solution la plus courament utilisée, car la plus accessible pour un amateur éclairé. En effet, les constructeurs aux mêmes ont joué sur ces paramètres pour adapter le comportement moteur en fonction du véhicule dans lequel il était monté, et ces données sont facilement acessibles. Il "suffit" donc de remplacer le carburateur par un modèle disponible dans la gamme, en général en s'éloignant des versions favorisant le couple et les bas régimes, pour s'orienter vers des versions destinées à des véhicules plus routiers et rapides, où la puissance à haut régime est favorisée. Mieux, certains préparateur d'époque, comme Autobleu, Ferry, Rouillard, et bien d'autres, proposaient des kits prêts à monter, combinant tubulure d'admission/échappement et carburateur.
Mais ces remplacements , si ils donnent en général des résultats au niveau de la vitesse de pointe, ne donnent pas ou peu de gain au niveau du couple, car cette donnée est bien plus dépendante des caractéristiques internes du moteur que de la carburation. L'impression au volant est donc en général mitigée et laisse le conducteur sur sa faim. Certes le véhicule "roule plus vite" et parait plus vif, mais c'est surtout au prix de régimes moteurs élevés, et de tirer sur le moteur au passage des rapports.
Pour parvenir à un résultat plus efficace, un calcul précis des données de carburation est indispensable. Etudions les résultat sur notre moteur étalon, le 2 litres Renault.
Mesures de performances avec différentes versions de carburateurs "de série" de la gamme Renault:
La carburation est confiée au célebre Solex 32 PBIC, en version régulée à la base. Ainsi équipé, le moteur délivre 56ch SAE à 3200 trs/min , et un couple de 12,3 mKg à 2000 trs/min. Afin d'estimer le ressenti de modifications pour le conducteur, nous effectuons une série de mesures empiriques, au chronomètre, sur une ligne droite se terminant par une côte. Certes moins scientifique et précise qu'un passage au banc de puissance, les résultats sont très rélévateurs de l'impression perçue au volant.
Avec le carburateur d'origine, nous obtenons les résultats suivants: Vitesse de pointe (GPS) : 85 km/h - 65 à 80 km/h en 4ème : 32 secondes - 0 à 80 km/h : 1 minute 24 secondes - Vitesse de passage au sommet de la côte: 65 km/h
Nous montons à présent un carburateur standard, pioché dans la gamme Renault sur un moteur de Frégate que nous choisissons pour ses performances constructeur favorables. Avec ce carburateur, qui devient à présent non régulé, avec une buse et des gicleurs légèrement plus gros, voici ce que nous obtenons: - Vitesse de pointe (GPS) : 91 km/h - 65 à 80 km/h en 4ème : 29 secondes - 0 à 80 km/h : 1 minute 07 secondes - Vitesse de passage au sommet de la côte: 67 km/h
Ayant dans notre stock de pièces une pipe "Rouillard" pour double carburateur, nous installons cet accessoire d'époque. Il va sans dire que c'est à l'époque une préparation moteur annoncée comme procurant un gain incomparable: - Vitesse de pointe (GPS) : 99 km/h - 65 à 80 km/h en 4ème : 19 secondes - 0 à 80 km/h : 40 secondes - Vitesse de passage au sommet de la côte: 74 km/h
Calcul de la configuration optimale:
Nous ôtons à présent le pipe Rouillard et calculons, avec un carburateur simple, les tailles de buses, gicleurs et ajutages, permettant d'obtenir les meilleures performances compte tenu des caractéristiques du moteur: cylindrée et régime de fonctionnement en particulier. Volontairement, nous conservons un carburateur de 32 de même type, afin que la comparaison soit valable. Les valeurs relevées dans les mêmes conditions sont alors les suivantes: - Vitesse de pointe (GPS) : 98 km/h - 65 à 80 km/h en 4ème : 23 secondes - 0 à 80 km/h : 46 secondes - Vitesse de passage au sommet de la côte: 73 km/h
Les valeurs obtenues sont quasiment identiques qu'avec une pipe à double carburateur. Un calcul précis, et adapté à un moteur en particulier, donne donc des résultats très probants.
Rétro-Méca peut vous proposer des configurations de carburateurs adaptées spécifiquement à votre véhicule. Pour plus de renseignements et connaitre les tarifs, cliquez ici. |
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PASSAGE AU BANC DE PUISSANCE 1 :
Afin de pouvoir connaitre de manière précise et concrète le gain obtenu, mais aussi pour avoir une base de départ précise pour la suite des modifications, Rétro-Méca se rend dans les locaux de "MF Power Compétition" à Aix-en-Provence, pour un passage au banc de puissance du moteur ainsi modifié au niveau carburation. Un second passage sera effectué ensuite avec le nouveau moteur. Pour rappel, ce moteur est le 2 litres de type 668-0. Il est annoncé par Renault à 56ch SAE à 3200 trs/min , et un couple de 12,3 mKg à 2000 trs/min, avec le carburateur d'origine. 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 63 cv SAE, à 3800 trs/min. - 12 mKg à 2600 trs/min.
CONCLUSION: En modifiant uniquement les paramètres de carburation, nous obtenons le résultat d'une puissance bien au dessus de ce que développe le moteur dans sa configuration d'origine (+ 22%), mais avec un couple inchangé. Sur route, l'impression au volant est globalement bonne, mais nous laisse sur notre faim: certes le véhicule "roule plus vite" et parait plus vif, mais c'est au prix de régimes moteurs élevés, et de tirer sur le moteur au passage des rapports, pour conserver un régime élevé, où il est plus à l'aise qu'avant. Pour obtenir un résultat plus significatif, il est donc indispensable de passer à la phase de modifications internes du moteur. |
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2- MODIFICATIONS MOTEUR :
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L'état des lieux étant fait avec le moteur d'origine, la réalisation d'une version plus "énergique" peut commencer. Rappelons que l'objectif n'est pas de gagner en vitesse de pointe, mais en agrément d'utilisation pour, par exemple, pouvoir franchir les faux plats et côtes sur autoroute sans perte de vitesse trop importante, ou passer en tout terrain "en souplesse" plutôt qu'en force pied au plancher.
Il n'est donc en aucun cas question de faire un "gonflage" brutal et incohérent. L'enjeu est d'obtenir un moteur plus puissant mais offrant aussi un bon couple à bas régime, sans forcément augmenter se vitesse de rotation maximale, sans perdre sa souplesse à bas régime. Bref, nous voulons aussi montrer ici qu'optimisation moteur ne rime pas avec manque de souplesse, moteur "rugueux", ni un moteur à l'aise uniquement dans les tours. |
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Premier axe de travail: le taux de compression.
Souvent faible d'origine (couramment entre 6 et 7 pour 1), il est possible d'aumgmenter ce taux. N'oublions pas un point crucial: si le moteur considéré possède seulement trois paliers, ce qui est le cas sur beaucoup de moteurs conçus dans les années 50-60, le vilebrequin doit être "ménagé" et il serait inaproprié d'augmenter le taux de compression de manière importante. On peut considérer que 8/1 est un maximum sur un moteur 3 paliers. Sur un moteur 5 paliers, 9/1 est une valeur courante mais, dans un cas comme dans l'autre, il faudra raisonner au cas par cas en fonction du dimensionnement du vilebrequin (diamètres de paliers et tourillons de bielles). Pour réduire le rapport "volume du cylindre au point mort bas/volume du cylindre au point mort haut", il faut réduire la volume de la chambre de combustion.
Un important travail de calcul est donc à effectuer pour déterminer la valeur à obtenir. C'est en général sur la hauteur de culasse uniquement qu'il s'agit de jouer: après mesure du volume des chambres de compression, la nouvelle hauteur est déduite et la culasse rectifiée de manière importante. Bien évidemment, les contraintes mécaniques sont à prendre en compte, il ne s'agit pas de percer un conduit d'eau interne à fleur du plan de joint par exemple !
Si au PMH, le piston n'atteint pas la hauteur du plan de joint moteur, il est également possible de rectifier le bloc moteur et les chemises.
Dans notre exemple de moteur Renault 2 litres, nous passons de 6/1 à 8/1, en rectifiant à la fois la culasse et le bloc moteur. La rectification ne se compte pas en dixièmes, mais en millimètres ! Il est donc très important de "savoir ce que l'on fait" et d'avoir méthodiquement effectué des calculs précis au préalable. |
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Deuxième axe de travail: le diagramme de distribution. Pour optimiser le remplissage des cylindres, un recalcul des angles d'ouvertures et fermetures de soupapes, et de la valeur de la levée, est effectué. Comme pour celui du taux de compression, ce calcul doit être fait de manière raisonnée et cohérente : des valeurs définies dépendent en effet le tempérament du moteur. C'est donc un point clé pour un moteur qui doit rester coupleux et souple dès les bas régimes.
L'arbre à cames d'origine est retaillé afin de créer un nouveau diagramme. Il n'est pas intuitif de comprendre que l'on peut, à partir de l'arbre à cames d'origine, augmenter la levée de soupapes. La première idée qui vient à l'esprit est qu'il faudrait ajouter de la matière sur sa pointe...n'est ce pas ? C'est sur le dos de la came qu'il "suffit" d'enlever dans la matière pour augmenter la différence entre les positions "culbuteur fermé" et "culbuteur ouvert"
Vous aurez noté que nous ne parlons pas dans cet article de l'allumage ne lui même. Si il est certain que la courbe d'allumage doit être revue en fonction de la modification apportée à l'arbre à cames, l'utilisation d'un allumage électronique (question que l'on nous pose souvent), n'apporte pas de de gain autre que la supression de l'usure des contacts. En effet, un allumage traditionnel à rupteurs, en bon état et bien réglé, apporte entière satisfaction. |
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Troisième axe de travail: l'équilibrage: Ne nous attardons pas ici sur la méthodologie d'équilibrage d'un vilebrequin, déjà décrite ICI
En résumé, le principe est qu'un moteur équilibré gagnera: - En longévité: l'usure d'un coussinet est réduite de manière conséquente quand les frictions parasites dues à des vibrations sont supprimées. - En performances: frictions et contraintes supplémentaires sont gourmandes en énergie ! La puissance utilisée pour vaincre ces contraintes est à présent disponible ! - En agrément d'utilisation: les montées en régime sont plus vives, les vibrations parasites sont supprimées. Le moteur parait plus "léger".
Au remontage, un pesée de chaque pièce mobile doit être effectuée, afin d'associer les pièces et obtenir un ensemble de même poids dans chaque cylindre. Cela permet d'avoir ici 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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PASSAGE AU BANC DE PUISSANCE 2 : |
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Après une période de rôdage qui laisse des impressions très positives au volant, 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).
Le pari est tenu: Avec 71.2 ch DIN, soit 85cv SAE, et un couple de 14.3mKg DIN, soit 19.5mKg SAE, on obtient des valeurs de plus de 34% supérieures à la motorisation d'origine. 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. En effet, au lieu de rouler "pied au plancher" en permanence dans l'ancienen version, le conducteur se contente à présent d'un filet de gaz lors d'une conduite standard.
CONCLUSION: - L'amélioration des paramètres de carburation permet d'obtenir un gain en terme des performances, mais ce gain est limité et se situe presque exclusivement au niveau de la puissance moteur et non du couple. L'objectif d'agrément d'utilisation n'est donc pas totalement rempli. - Des modifications, profondes mais raisonnées et cohérentes, de certaines caractéristiques moteur, permet d'obtenir des résultats très satisfaisants. Ces résultats sont sensibles en terme de performances, d'agrément d'utilisation, mais aussi en terme de fiabilité et de consommation.
Rétro-Méca peut vous proposer des solutions sur mesure adaptées à votre véhicule. Pour plus de renseignements et connaitre les tarifs, cliquez ici.
(Attention, Rétro-Méca rappelle que ces modifications sont réalisées dans un but et un usage spécifiques, et qu'il est important de se conformer à la législation en vigueur.) |
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