Le 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 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.
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, des mesures seront faites sur un parcours défini: vitesse de pointe, reprises.
Mais avant tout cela, la première étape est...le contrôle technique !
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Contrôle technique et premiers tours de roue:
Le grand jour est arrivé !
Même si les finitions de l'intérieur ne sont pas terminées, le véhicule est dans un état d'avancement suffisant pour passer le contrôle technique et faire les premiers tours de roue !
Le contrôle est décroché sans difficultés, le "zéro défaut" récompense un travail de plusieurs mois.
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Je pose fièrement avec le précieux document !
La conduite est agréable, le véhicule roule droit sans impression de flou, ne vibre pas, freine droit. Le passage de vitesses et le double débrayage nécessitent une habitude, mais la conduite est globalement facile.
Le moteur n'est pas un foudre de guerre mais permet de rouler à 90km/h au compteur sur le plat.
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Désormais assuré et en règle, je peux enfin aller me promener au volant de mon bolide !
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Relevé des performances avec le moteur d'origine:
Avant de faire une quelconque modification, des mesures précises sont faites pour connaitre les performances initiales du moteur, que je vais par ailleurs conserver pendant plusieurs semaines avant que le moteur préparé soit prêt à être monté.
Le moteur de type 668-0 est dans sa configuration d'origine: carburateur régulé, allumage classique à rupteurs calé suivant les préconisations Renault.
Un relevé est effectué sur une ligne droite "test" de plusieurs kilomètres de long, en léger faux plat, sans vent.
J'obtiens les valeurs suivantes:
- Vitesse de pointe (GPS) aller: 85 km/h
- Vitesse de pointe (GPS) retour: 80 km/h
- 65 à 80 km/h en 4ème sens aller: 32 secondes
- 0 à 80 km/h sens retour: 1 minute 24 secondes
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Un second relevé est effectué sur une autre ligne droite "test" à plat de 300 mètres, puis en côte sur 300m, avec départ lancé en 4ème à 80km/h.
La valeur obtenue est:
- Vitesse de passage au sommet: 65 km/h
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Amélioration de la carburation :
Dans un premier temps, le carburateur SOLEX 32PBIC régulé est remplacé par le même modèle de carburateur, mais non régulé et avec pompe de reprise, les tailles de buse et gicleurs n'étant pas modifiées.
Les valeurs relevées dans les mêmes conditions sont les suivantes :
- Vitesse de pointe (GPS) aller: 91 km/h
- Vitesse de pointe (GPS) retour: 80 km/h
- 65 à 80 km/h en 4ème sens aller: 29 secondes
- 0 à 80 km/h sens retour: 1 minute 07 secondes
- Vitesse de passage au sommet de la côte: 67 km/h
Notons au passage que l'essence est en ébullition dans la cuve du carburateur au terme de l'essai, fait sans plaque anti-chaleur entre le collecteur et le carburateur. Il est donc important d'utiliser cette plaque.
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Je recalcule alors les tailles de buse et gicleurs pour obtenir une meilleure efficacité.
La taille de la buse est augmentée, ainsi que celle du gicleur principal. Le tube d'émulsion et l'ajutage d'automaticité sont ajustés en fonction.
Ne me demandez pas les valeurs, c'est un secret ;-)
Les valeurs relevées dans les mêmes conditions sont alors les suivantes:
- Vitesse de pointe (GPS) aller: 98 km/h
- Vitesse de pointe (GPS) retour: 87 km/h
- 65 à 80 km/h en 4ème sens aller: 23 secondes
- 0 à 80 km/h sens retour: 46 secondes
- Vitesse de passage au sommet de la côte: 73 km/h
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Dans cette dernière configuration, l'impression au volant est un véhicule plus vif, mais surtout bien plus à l'aise à partir de 70km/h.
La vitesse est facilement maintenue, on roule "sur un filet de gaz" là où il fallait mettre le pied au plancher auparavant.
La prochaine étape est le montage d'un collecteur d'admission Rouillard à double carburateur.
Montage d'un collecteur Rouillard à double carburateur :
Parmi les diverses préparations d'époque proposées pour la Frégate, le "thermo-collecteur Rouillard" est une amélioration toute indiquée pour le colorale.
Puissance et souplesse seront elles au rendez vous, comme le vante si "scientifiquement" la publicité d'époque ?
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Le fameux collecteur, déniché dans une bourse d'échanges.
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Avant toute chose, il est important de disposer de deux carburateurs en parfait état, j'en reconditionne donc entièrement deux exemplaires.
L'opération la plus importante consiste à réaléser les corps pour monter un axe de papillon neuf, en cote réparation.
En effet, un simple remplacement des joints n'apporte pas grand chose sur un carburateur usé, hormis le fonctionnement retrouvé de la pompe de reprise. Mais les prises d'air au niveau de l'axe restent...
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Deux tôles pare-chaleur sont fabriquées dans une feuille d'inox.
Ma plieuse de fortune et son meilleur ami le gros marteau font toujours merveille !
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Les carburateurs sont montés à blanc sur la pipe, pour calculer la longueur des biellettes de commandes nécessaire, et faire un réglage préliminaire de la synchronisation.
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Puis la pipe prend place sur le moteur, non sans mal.
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Je mets en place les carburateurs ainsi que les branchements d'essence.
Le réglage de la commande de crabotage doit être repris, sans quoi elle touche le carburateur arrière en postion deux roues motrices !
Deux filtres à air sec "camembert" donnent un petit air tuning à mon moteur.
Pas de panique, c'est un montage temporaire ! Juste le temps que je fabrique un tuyau en T pour relier les carburateurs au filtre à bain d'huile, qui Ô miracle, loge tout juste entre les deux carburateurs, à sa place initiale.
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Une fois un réglage fin de la synchronisation effectué, non sans mal, il ne me reste plus qu'à me rendre sur mes lignes droites "test" pour mesurer le gain obtenu !
Les valeurs relevées dans les mêmes conditions sont alors les suivantes:
- Vitesse de pointe (GPS) aller: 99 km/h
- Vitesse de pointe (GPS) retour: 87 km/h
- 65 à 80 km/h en 4ème sens aller: 19 secondes
- 0 à 80 km/h sens retour: 40 secondes
- Vitesse de passage au sommet de la côte: 74 km/h
Les reprises à bas régime et les montées en régimes sont bien plus franches, le moteur semble transformé !
En revanche, à vitesse "élevée", si on peut employer ce terme, le comportement du véhicule n'est pas "transformé" par cette modification, le poids et l'aérodynamisme d'armoire Normande du colorale reprenant le dessus.
J'ai parcouru 1000 kilomètres en colorale cette semaine !
Cette "ballade" me permet de confirmer l'agrément apporté par le collecteur à double carburateur.
La consommation, sur un parcours mixte autoroute/nationale rapide, a été de 15.5l/100. C'est très raisonnable, et surtout ce n'est pas plus élevé qu'avec un seul carburateur !
Passage au banc de puissance :
Afin de pouvoir connaitre de manière précise et concrète le gain obtenu avec le futur moteur optimisé, je me rends 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.
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, 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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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 mon jouet, j'installe un filtre à huile, provenant d'un moteur de Frégate transfluide.
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. Le filtre à bain d'huile n'est pas encore remonté pour l'instant, mais les durites de chauffage sont à présent branchées, j'aurai chaud aux pieds cet hiver :-) !
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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, je respire !
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, je pousse la cadence 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 me guide. C'est la rapidité à laquelle il se libère, et son comportement, qui dictent ma conduite.
Au niveau consommation, pas de hausse à déplorer par rapport à l'ancien moteur
Rendez vous dans quelques semaines pour les résultats concrets ... mais le comportement de la voiture parle déjà de lui même, c'est un succès.
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.
Ainsi s'achève donc l'aventure....éteignez internet, pour me suivre c'est maintenant sur la route que ça se passe !
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