Après le célèbre et endurant moteur 85 latéral, Renault produit un moteur à soupapes culbutées. Dans le courant des années 50, il équipe la seonde génération de Colorale : les 11cv, ainsi que les Frégate, Goélette, Voltigeur, R2087 etc.

En 11 ou 12 CV (668=2L ou 671=2L2), leur puissance varie de 56 cv à 80 cv (80 cv pour la Frégate Transfluide). Un indice frappé sur la plaque signalétique du moteur permet de connaître sa puissance et sa destination. Pour les versions utlitaires, puissance faible et vitesse de rotation limitée à 3300 tr/min (carburateur avec régulateur), pour les véhicules routiers, puissance supérieure et rotation jusqu'à 4500 tr/min. Malgré cet indice et du fait que quasiment toutes les pièces sont interchangeables, il est courant de rencontrer un moteur dit "utlitaire", qui fonctionne mieux qu'une version pour véhicule de tourisme. Peu d'amateurs se soucient de la destination d'un culasse, d'un arbre à came, d'un carburateur, d'un collecteur d'admission ou d'un allumeur. Pourtant les différences sont importantes et les performances en découlent. La mécanique est une science exacte et ne laisse guère de place au hasard.

Lorsque ce moteur équipe un Colorale 4x4, il lui permet d'atteindre, sur le plat, une vitesse d'environ 90 km/h. Il est important de se rappeler qu'un Colorale pèse aux alentours de 2 tonnes et est pourvu d'un système de freinage et de suspension datant de 1950. En mode 4x4, le calcul des rapports de démultiplication, confère une aisance et une capacité de franchissement excellente. Par contre il est possible de reprocher à cette motorisation, un essoufflement rapide lors d'un faux-plat, d'une montée sur route goudronnée ou dans un banc de sable. Sur route, la vitesse passe très vite de 90 à 50 km/h en quelques centaines de mètres. Cet inconvénient limite le plaisir d'effectuer des longs trajets en montagne et place le véhicule dans la catégorie des "lents" ! De même que si un Colorale 4x4 se débrouille convenablement dans le sable, il est nécessaire de faire monter sérieusement en régime le moteur.

Moteur 603 (latéral 85)

Moteur 668 ou 671

Techni-Tacot, en collaboration avec Guillaume Kuhnlé, un autre passionné de Colorale (son excellent site à visiter), répertorie les différences entre chaque version et retrouve les corrélations puissance/couple/pièce. Cette première étude permet de comprendre en détail les points faibles du moteur. On peut rappeler que ceci n'est pas pour dénigrer les compétences des ingénieurs de l'époque car il faut replacer les attentes d'un utilitaire dans le contexte des anciennes années, où, entre travailler vite et travailler bien, le choix était vite fait.

Une première série de tests est réalisée, dans le but de détecter les capacités d'évolution du moteur. Le moteur choisi est un 668-0 (11cv 2 L - version utilitaire) en bon état mécanique et réglé selon les prescriptions Renault. Le carburateur initial est un Solex 32 PBIC avec régulateur de régime.

Les mesures sont effectuées à l'aide d'un GPS embarqué et d'un chronomètre, sur des parcours identiques.

1 - Tableau vert : ligne droite de plusieurs km (à plat et sans vent). Le carburateur "utilitaire" limite consciencieusement la vitesse de pointe. Dans le 3ème cas, on comprend que le moteur peut fournir nettement plus dès qu'on se penche sur son fonctionnent. Le gain en vitesse est important. Pour info le compteur d'origine affichait 95 km/h alors que la vitesse réelle était 10 km/h en-dessous.

2 - Tableau orange : idem. Si la vitesse maximale peut être augmentée, les capacités de reprise aussi. Avec une carburation optimisée on réduit le temps de reprise de 30 %.

3 - Tableau mauve : Idem. Accélération de 0 à 80 km/h, l'écart est presque du simple au double.

4 - Tableau jaune : véhicule stabilisé à 80km/h, puis on attaque une côte. On mesure la vitesse restante après 300 m de montée. En configuration d'origine, le graphe met en évidence l'essoufflement caractéristique du Colorale. Mais une simple carburation optimisée apporte déjà une aisance notable au moteur.

Appréciation au volant :

"Dans cette dernière configuration, l'impression au volant est un véhicule "transformé", bien 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".

(Merci à Guillaume pour ces précieuses informations).

Conclusion :

Les moteur 668 ou 671 ont de la réserve. Il va falloir maintenant exploiter leurs ressources en tenant compte que le vilebrequin repose sur seulement 3 paliers.

En aucun cas, il ne s'agit de "gonfler sauvagement" ces moteurs, et encore moins de chercher à augmenter la vitesse maximale du véhicule. Les connaissances actuelles permettent de reconsidérer et de modéliser par calculs informatiques, une configuration avantageuse. Ensuite les essais et passages sur un banc valideront les réelles performances obtenues.

Le but est :

• d'obtenir un moteur plus puissant et coupleux à faible et moyen régime,
• de ne pas chercher à changer sa vitesse de rotation maximale afin de ne pas augmenter sensiblement la vitesse du véhicule,
• de libérer son équipage mobile par un équilibrage sérieux,
• de conserver son excellente robustesse,
• d'améliorer sa combustion interne.

En résumé, le moteur devra offrir plus de reprise, être plus vif, donnera une vitesse maximale proche de celle d'origine, permettra de franchir du sable mou sans devoir mettre l'aiguille du compte-tour dans le rouge et une conduite sur route sans avoir trop souvent le pied à la planche.

 

Techni-Tacot rappelle que tous ces travaux sont destinés à un usage particulier et qu'il est important de se conformer à la législation en vigueur.

Essais au banc :

Un véhicule test est choisi pour passer au banc de puissance.Le moteur est un 671 en très bon état mécanique.

L'essai est réalisé en 2 roues motrices et en 3ème, jusqu'à ce que la puissance redescende.

Le résultat : 56 cv (soit 64/68 cv de l'époque SAE) , couple maximal 14 m.kg. C'est déjà bien au-dessus de ce que développe un Colorale 11cv équipé d'un 668, sans parler du couple qui est présent dès les bas régimes. (Ce moteur est à vendre).

On peut aussi constater l'importante perte de puissance dans la chaîne cinématique (BV+ transmission + BT + transmission AR+ pont AR + roues. Elle est mise en évidence avec la seconde courbe de restitution aux roues AR. 40 % de la puissance est perdue en frottements divers. Outre le fait que la technologie est ancienne, le véhicule de test posséde des transmisions en mauvais état (jeux importants occassionnant des bourdonnements). Ceci met en évidence l'importance d'avoir des croisillons et des coulisseaux en prafait état (coulisseau = partie coulissante d'une transmission). Une reconstruction des transmissions est alors décidée (avec certificat d'équilibrage obligatoire jusqu'à 4000 tr/min).

Travaux à effectuer :

Culasse :

Détail du tube d'eau (à vérifier sur chaque moteur) et à remplacer par sécurité. (surchauffe derniers cylindres, côté embrayage).

Mesure des volumes des chambres de compression. Etude des passages de gaz, encombrement des soupapes, possibilité de diminution de hauteur de culasse. Démontage complet, rectifiaction sièges et soupapes, le reste sera gardé secret.

AAC :

Séparation pignon/arbre avant retaillage. La retaille des cames consiste à exploiter les courbes existantes pour y inscrire un nouveau diagramme d'ouverture et de fermeture des soupapes. Ceci dans le but d'améliorer le remplissage des cylindres. L'augmentation du temps d'ouverture à l'échappement et à l'admision ainsi que croisement doit être calculé avec vigilance. Il est important de conserver, avec ce type de véhicule, un moteur coupleux et non pas puissant à haut régime (véhicule sportif).

On en profite aussi, grâce à la forme initiale des cames, d'accroître la levée de soupape. Ne pas oublier le ratio des culbuteurs (x 1.5).

Par préférence (ceci n'est qu'un goût personnel), un pignon en céleron est monté. Avant montage, le céleron est immergée pendant au moins 48 h dans une huile neuve 20w50. C'est une astuce venant des anciens mécaniciens qui garantit une meilleure tenue de la matière.

Vilebrequin :

Détail des rayures. Remplacement par un vilebrequin neuf.

L'ensemble complet (embrayage+volant moteur+vilebrequin+poulie) est équilibré en dynamique. Bien qu'un vilebrequin neuf soit utilisé, nu il présente un balourd de 4 g. Après équilibrage, le résiduel descend à 0.5 g. Cette valeur est inférieure à ce qu'on peut attendre des moteurs destinés aux véhicules de tourisme actuels.

Info technique : qu'est ce que l'équilibrage ? Lire l'article.

Bloc cylindre et fûts :

Extraction des chemises après fabrication d'un gabarit (deux types d'embase existent :91 et 93 mm).

Reprise du plan joint du bloc cylindre et des chemises. Appariement entre positions, joints d'embase et chemises. Au final le dépassement des chemises doit être compris entre 0.11 et 0.14 mm.

Le secret principal de l'amélioration considérable de ce moteur, réside dans la réalisation de deux transferts latéraux sur chaque chemise. Le gain en puissance est vertigineux surtout si on monte un carbu de 19 avec un kit Polini !

(Il ne faut pas croire tout ce qu'on peut trouver sur Internet ! Veuillez nous excuser pour ce petit égarement ;-))

Pistons et bielles :

Une pesée rationnelle va permettre d'associer les différentes pièces et de réduire l'écart entre les équipages mobiles à moins de 2 g.

Remontage :

(quelques étapes)

Mise en place des 4 chemises avec des rondelles de blocage pour éviter qu'elles bougent au retournement du bloc. Le travail sur l'embiellage est facilité et ce n'est qu'après avoir remonté le carter d'huile que le moteur sera remis dans sa position normale.. (gain de temps par rapport à la RTA)

Le palier AR avec les deux flasques en alu doit être remonté dans les règles de l'art car ces pièces sont ajustées pour prévenir des fuites d'huile. Se conformer à la RTA et jointoyer avec très peu de pâte.

Coussinets de ligne d'arbre : IMPORTANT, les coussinets AR et CENTRE sont symétriques et peuvent être montés indifféremment dans le chapeau ou le bloc (trou de passage d'huile), par contre les AV sont différents (un seul est percée). Il faudra donc celui qui a le perçage, dans le bloc (sinon serrage d'un palier). Tout au long des opérations s'assurer que le vilebrequin reste parfaitement libre.

Ne pas oublier les cales de réglages du jeu latéral (palier central) .Vérifier le jeu préconisé. Ensuite bloquer au couple et freiner les écrous. Faire de même avec les bielles.

Tout au long du remontage, des vérifications multiples sont nécessaires pour éviter, par exemple, le montage d'une vis trop longue (fixation pompe à essence flirtant avec l'AAC).

Pompe à huile :

Le modèle en photo ("soucoupe volante") ne va pas dans un carter de Colorale 4x4. Utiliser une crépine moins encombrante. Accorder beaucoup d'attention à la pompe, lors de son démontage/remontage. S'assurer au passage, du bon coulissement du clapet de décharge (fermé au repos). Passer un léger coup de papier 800 pour parfaire son état de surface.

Carter d'huile :

Plusieurs modèle existent. Le complet (goélette), le tronqué en marche d'escalier (Colorale 4x2), et le tronqué avec montant incurvé. Seul, le dernier est à monter sur un Colorale 4x4 pour permettre le passage du pont.

Montage d'un filtre à huile. Détail important qui va rallonger la durée de vie des organes en mouvements, en capturant les impuretées (particules métalliques, poussières et grains de calamine).

Création d'une plaque AR de fermeture de culasse : un insert pour sonde de température d'eau est soudé (excellent endroit pour contrôler la qualité du refroidissement. Ajout d'un départ pour le chauffage d'habitacle.

Détail d'un volant moteur rectifié. Montage d'un roulement centreur neuf.

L'ensemble embrayage : on peut remarquer les trous de fraisage sur le mécanisme dûs à l'équilibrage. Centrage avec un ancien pignon à queue de BV.

Le mécanisme d'embrayage présenté est une prestation Techni-Tacot. Microbillage, ressorts remplacés, mécanisme retarés, glaces rectifiées, disque regarnis.

Les filetages des boulons de culasse et de leur puits sont passés au taraud. C'est ainsi qu'on garantit que le couple de serrage sera appliqué au placage de la culasse et non pas en partie perdu dans les frottements des filetages encrassés ou abîmés. Dans le cas de moteur préparé, on peut se douter qu'il a fallut raccourcir chaque boulon de quelques milimètres.

A ce stade et malgré l'état de surface non rodé des cylindres, le vilebrequin peut facilement tourner à la main.

Repose du pion de centrage de la culasse.

Le cas école le plus simple qu'on puisse trouver sur ces générations de moteur : il suffit de faire coïncider les points repères des deux pignons et la distribution est parfaitement calée.

Penser à remonter le gicleur de graissage (oriention vers les deux pignons), penser à son joint et son arrétoir.

Chaque joint neuf est graissé avant montage. Cela permet un meilleur positionnement et un éventuel démontage facilité.

Le collecteur :

Notre point de vue concernant le volet de réchauffage interne :

- ce clapet est commandé par un bilame monté sur le côté de la pipe d'échapement. Lorsque le moteur est froid, le clapet oriente un partie des gaz brûlés (chauds) vers la semelle de la pipe d'adm. Ceci a pour but de réchauffer le pied du carburateur et d'aider la combustion. Rapidement le moteur monte en température et réchauffe le bilame qui referme le clapet, isolant la semelle. Si ce système fonctionne parfaitement, rapidement, l'axe se bloque avec la calamine. Nous ne voyons aucun moyen de remédier simplement à ce dysfonctionnement.

- l'idée est de laisser en permanence le clapet en position "moteur chaud", pour éviter qu'un jour, il se bloque dans la position de démarrage et réchauffe excessivement le collecteur d'admission, favorisant alors le vapor-lock.

Le moteur prototype est prêt à rejoindre son véhicule.

Lorsque le rodage du moteur sera terminé, un passage au banc permettra de quantifier les résultats de la préparation.

L'objectif visé est d'atteindre les performances d'un moteur 817 (2600 cm3- 75 hp SAE- 20 m.kg). Il est à noté que ces valeurs sont exprimées sous la norme SAE et donc optimistes par rapport à la DIN ou à la norme CEE

Mesure de la puissance SAE
Dans ce système les mesures sont prises sans filtre à air, sans système d'échappement et sans les accessoires du moteur tels que ventilateur, pompe à eau, pompe à carburant et volant.
Afin d'obtenir des grandeurs de puissance optimales, on règle l'allumage et le carburateur ou la pompe à injection pour des valeurs maximum.
Comme le filtre à air, le système d'échappement et les acces­soires absorbent environ 10 à 15 % de la puissance, celle-ci mesurée d'après SAE est supérieure de ce pourcentage à la puissance d'après DIN.
L'indication de la puissance d'après SAE n'est pas rationnelle car dans la pratique aucun moteur ne fonctionne sans les accessoires énumérés.

Mesure de la puissance DIN

Un moteur de série équipé d'un filtre à air et d'un système d'échappement doit être mesuré dans des conditions normales de fonctionnement, c. à. d. en utilisant un réglage de série soit du carburateur et de l'allumage, soit de la pompe d'injection, le carburant prescrit dans la notice d'entretien, et dans des conditions normales de température du réfrigérant et du lubri­fiant.
Pendant le contrôle des mesures le ventilateur, la pompe à eau, la pompe à carburant et la dynamo à vide doivent être entraî­nés par le moteur. Les mesures sont faites pour une tempéra­ture de l'air ambiant de 20° C et une pression atmosphérique de 770 mm de mercure.
Tous les accessoires dont il est tenu compte dans le calcul de la puissance d'aprés DIN sont indispensables au bon fonction­nement du moteur.

Mesure de la puissance CEE (HP ou KW)

La conversion a un rapport de 1.0387. 100 cv DIN ---> 96.3 HP CEE

Si nous reprenons le passage au banc du moteur de départ : La puissance mesurée de 56 cv CEE équivaut à environ 58 cv DIN ou 64 / 68 CV SAE. Il est important de savoir apprécier les valeurs mesurées pour comparer les réelles différences. C'est un peu comme les puissances musicales fantaisistes annoncées sur certaines chaines hifi ...

Norme SAE :

Seul le moteur nu est pris en compte

Norme DIN :

Le moteur est mesuré en environnement réel

Mise en place sur le véhicule :

Pas grandchose à dire sinon que cette opération permet de réviser et de remédier à des détails imparfaits. (J'aime beaucoup le terme de "détails" ;-))

Essais sur route :

Impression au premier démarrage :

L'allumage est calé avec soin, un pré-réglage de la carburation est fait. Pour la période de rodage, un carburateur de 32 est monté. Après s'être assuré de montée de la pression de l'huile et du graissage de la rampe de culbuteurs, la ligne de carburant est raccordée. Quelques manoeuvres de la pompe à essence pour amener l'essence au carburateur.

Le démarrage est instantanné. Mise en tepérature. Vérification de la pression d'huile (supérieure à 2kg/cm2 au ralenti). En accélérant doucement, on peut constater la réduction des vibrations du moteur. La rotation semble légère comme si le moteur était de petite cylindrée. Pourtant, il suffit de donner quelques coups d'accélérateur pour s'apercevoir qu'il n'en est rien. Le bruit à l'échappement laisse présager des performances plus musclées.

Départ pour la route, un compte-tours (4000 tr/min) est monté pour surveiller le régime. Les premiers km se font à 2000 tr/min maxi. Le moteur en demande plus, mais il faut rester prudent. Constatant la libération du moteur, le régime passe à 2500 tr/min/. La quatrième reste encore longue à tirer lorsqu'un faux-plat se présente mais le moteur à moins de 50 km. Roder un moteur ne veut pas dire pour autant rouler en sous-régime (catastrophique pour un rodage), donc éviter de reprendre trop bas et n'hésitez pas à rétrograder pour laisser tourner le moteur vers 2000 tr/min. Si une montée se présente et qu'il y a refus de prendre de la vitesse, laisser redecendre un peu l'allure et rétrograder. Il est important de ne pas trop solliciter le moteur même si on a l'impression de pouvoir le faire. Une vidange est faite à moins de 50 km.

Poursuite des essais :

Le moteur a 250 km. Il s'est déjà transformé. Respecter un maximum de 2500tr/min demande de l'attention car il monte en régime tout seul. Resserrage de culasse à 10 m.kg (joint de culasse épais oblige) assorti d'un réglage systématique des jeux aux soupapes. Je décide de passer à 0.20 partout (au départ 0.20 ADM et 0.25 ECH pour réduire le croisement des soupapes sur le diagramme). Le ralenti est parfait ainsi que les démarrages à chaud comme à froid. Un aller-retour vers Avignon (150 km) permet de laisser s'épanouir la nouvelle motorisation sur les lignes droites.

- A l'aller, vitesse de croisière affichée au GPS : 90 km/h (j'ai honte !) mais un vent dans le dos aide le moteur - régime 2750 tr/min.

- Au retour, le vent fait face . Le GPS affiche 85 km/h (2550 tr/min) (là j'ai vraiment honte et espère que mes clients ne liront pas ce passage !). Une montée sérieuse approche, je lève le pied et rétrograde en 3ème pour préserver la mécanique. Il faut rester prudent. La pérénité de la mécanique est en jeu.

Vidange moteur, il faut accepter de jeter encore une fois une huile certes neuve mais contenant des micro-paillettes métalliques.

Premières conclusions :

Le couple est présent dès 900 tr/min. les reprises sont franches et le moteur ne refuse jamais. La puissance se libère encore plus au dessus de 2500 tr/min (impossibilté de tester au-delà de 2900 tr/min - cause rodage). Aucun creux constaté. Plus de vibration parasite, le moteur tourne parfaitement "rond", bruit feutré au niveau du capot, très agréable côté échappement (montage du pot "patate" typique au Renault Prairie, Goélette, R2087).

Essais après 1000 km :

Le moteur est en partie rodé, il est possible de le solliciter ponctuellement afin de réaliser des essais supplémentaires. Les résultats permettront d'orienter les réglages et de tirer des conclusions.

Jusqu'à présent et parce que le véhicule est destiné à faire des raids, son moteur a reçu un filtre à air à bain d'huile. Dès le début, le nouveau moteur répondait facilement à l'accélérateur. Pour respecter la phase de rodage, il a été décidé de laisser le bain d'huile offrant une résistance importante au passage de l'air et un carburateur PBIC 32.

Quatre essais sont effectués afin de quantifier le comportement du filtre à bain d'huile, l'utilisation du carburateur PBIC 32 optimisé, puis deux types de carburateurs plus gros.

Conclusion 1 :

- Le filtre à air à bain d'huile créé une perte de charge importante au niveau de l'admission d'air frais. En le remplaçant par un filtre "sec", (type "camembert"), le gain en reprise et en vitesse pure est très important. Donc le bain d'huile d'un Colorale est peu performant et est à utiliser que sur parcours poussiéreux.

- la mise en place d'un carburateur de diamètre supérieur apporte une légère amélioration en reprise.

Comparatif accélération :

En bleu pâle, le moteur 668 d'origine avec son carburateur équipé du limiteur de régime, testé avec 3 types de carburation (voir début de l'article). C'est en fait la motorisation des Colorale 11cv.

En bleu fluo, le moteur préparé 671. Les deux premiers essais réalisés avec une carburation 32 optimisée AVEC filtre à baind'huile puis AVEC un filtre à air "sec". L'amélioration est très nette. Le filtre à bain d'huile rallonge le temps de reprise de 30 %.

Ensuite un carburateur de diamètre supérieur est testé, puis le même carburateur mais après son optimisation.

Le gain est présent mais faible. Les tests suivants expliqueront mieux pourquoi.

On peut garder en mémoire, l'écart entre un Colorale 11cv d'origine (moteur en bon état) avec 32 secondes pour passer de 65 à 80 km/h et la version préparée, 3 fois plus vive. Le gain est considérable.

Conclusion 2 :

On reprend l'essai précédent (avec le moteur préparé) mais, en mesurant la capacité de reprise sur une plage de vitesse supérieure. Le régime moteur sera donc plus élevé C'est à dire que cet essai va chercher à mettre en évidence le gain en puissance.

Une augmentation adaptée du diamètre du carburateur améliore le haut de la courbe de puissance. Tel est le cas ici, puisque les écarts s'amplifient. Le bain d'huile représente un obstacle encore plus important à plus haut régime. L'augmentation du passage des gaz avec le carburateur plus gros profite au moteur. On ressent d'autant plus les effets que la vitesse s'accroit.

Parlant de régime moteur, il est intéressant de savoir qu'à 90 km/h, il n'est que de 2750 tr/min. Ce moteur peut atteindre ponctuellement 4000. On peut penser disposer d'une sympathique cavalerie sous le pied lorsqu'on aborde une montée. Malgré tout, le Colorale possède un Cx proche de celui d'un abris de jardin (portes ouvertes) qui reste un handicap difficile à surmonter.

Comparatif vitesse :

La vitesse maximale n'est pas un but dans la réalisation de cette préparation. La souplesse de reprise et donc le couple ont été privilégiés. Cependant, à moins de mettre en place un système de régulateur de vitesse, l'amélioration conséquente du fonctionnement d'un moteur aboutit à un gain en puissance.

On retrouve sur le graphique la reprise des essais avec un moteur d'origne 668 et le 671 préparé.

Consommation sans indice d'augmentation. ... Au volant c'est un nouveau véhicule, tout simplement. La conduite se fait du bout du pied droit. Une simple sollicitation de l'accélérateur suffit à faire réagir le véhicule. On a l'impression de ne plus conduire un 4x4 mais une voiture rétro bien restaurée. C'est une réussite.

Mais ce n'est pas fini, car le prochain axe de développement est l'allumage cartographique ...

Le tout sera clôturé par un passage au banc afin de quantifier les performances apportées.

A suivre ...