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Partie 3: Révision d’un ancien V8 Ford de compétition – Présentation (mis à jour le 21 Février 2015)

Habituellement, la révision complète d’un moteur – même de hautes performances - ne présente pas de difficultés majeures dans la mesure où l’on dispose de l’outillage spécifique et des pièces nécessaires à sa remise en forme. Pour un moteur européen de grande série de plus de quarante ans, les pièces d’usure d’origine commencent à se faire rares et la prospection des « mines connues » devient de plus en plus difficile. Pour un moteur de fabrication américaine et de surcroit de diffusion confidentielle, les rares pièces qui restent disponibles sont devenues introuvables en Europe et se négocient au poids de l’or quand on réussi à en trouver aux Etats Unis. N’étant pas un « intégriste du boulon d’origine », j’allais m’orienter vers des pièces de fabrication moderne qu’il me suffirait d’adapter à mes besoins particuliers. Avant d’énumérer et de détailler les différentes étapes de cette « grande révision »*, je vais en préambule faire une présentation succincte de ce moteur et rappeler l’histoire de ses origines.

* « Grande révision »: expression employé chez Ferrari pour désigner la grosse opération de maintenance qui a lieu tous les 25000 km … et qui coute un bras!

Dans les années soixante, suite à son échec de négociation pour racheter la Scuderia Ferrari, Ford s’était investi dans la compétition automobile pour effacer l’humiliation que lui avait fait subir Le Commendatore. On rappellera à ce sujet qu’Enzo Ferrari avait « manipulé » Ford dans le simple but de faire monter les enchères; la vente de son usine étant de toute façon dans son esprit acquise à la FIAT.

Ford Racing (c’était le nom du service compétition) qui jusqu’alors limitait ses activités sportives en Amérique du nord avait entamé le programme GT40 pour disputer le championnat du monde (qui en fait se déroulait essentiellement en Europe) et défier Ferrari sur ses terres. En 1963, les moteurs qui équipaient les premières GT40 étaient de véritables mécaniques de compétition. C’étaient les fameux 255 ci Indy (4 litres) à double arbres à cames en tête qui prenaient plus de 8000 tr/mn, dont le bloc déjà en alu avait été étudié sur la base du populaire bloc 289 ci Windsor (qui lui était en fonte). Malheureusement, si ce moteur était très performant pour les courses de sprint, il manquait de fiabilité pour les courses d’endurances et lorsque Carroll Shelby pris la responsabilité du projet GT40, ce moteur de 4 litres fut abandonné au profit du 289 Windsor (4,7 litres) beaucoup plus rustique, moins prestigieux mais aussi moins fragile. Ce n’est que quelques années plus tard que le big block 427 (7litres) fut retenu pour équiper les GT40 avec le succès que l’on sait.

GT-40-eng

Voici une des premières GT40 équipée du fameux 255 ci Ford baptisé « Indy » en référence à ses origines qui le destinait à l’ovale d’Indianapolis.

4cam-indy_SEMA-Show

Détail du 255 Indy de 1963  que je ne résiste pas à présenter tellement je le trouve superbe. On distingue les culasses double arbres avec des conduits d’admission retournés permettant d’avoir les collecteurs d’échappement au centre du Vé (solutions techniques très innovantes pour l’époque). Il était équipé d’un système d’injection mécanique à papillon (probablement Hilborne) et d’un carter sec.  

 Parallèlement, Ford Racing avait aussi développé un moteur destiné à être installé dans une Mustang pour le populaire championnat de la Trans Am  series qui avait lieu aux Etats Unis. Curieusement, ce moteur très performant de 5 litres de cylindrée né en 1969 avait pour origine un montage hybride. Ford Racing avait eu au départ l’heureuse idée de greffer des culasses de moteur Cleveland sur un « small block » 302 Windsor et le résultat avait été spectaculaire. Le Cleveland était une version intermédiaire entre le small block (5litres) et le big block (7 litres) mais plus prêt de ce dernier. Comme disent les américains, c’est un small big block. Le principal avantage des culasses du moteur Cleveland c’était d’être équipé de soupapes généreusement dimensionnées et de conduits d’admission (dits high port) mieux dessinés. Comparativement, le moteur Windsor qui initialement avait été conçu dans les années cinquante en 221 c.i. (soit environ 3,6 litres), puis modifié une première fois en 260 c.i. (environ 4,2 litres), puis une deuxième fois en 289 c.i. (environ 4,7 litres), puis enfin en 302 c.i (environ 5 litres) avait génétiquement des culasses trop plates pour permettre d’avoir des gros conduits. Ils étaient en plus limités en largeur par les tunnels des tiges de culbuteur qui encadraient l’admission. Enfin, ses soupapes étaient notoirement trop petites pour les hauts régimes et les culasses greffées du Cleveland permettaient de corriger tout ça. Ce nouveau moteur baptisé « 302Boss » avait finalement bénéficié de culasses spécifiques (toujours sur la base du Cleveland) avec des entrées d’eau revues pour être adaptées au bloc Windsor et dès sa sortie, il avait focalisé l’attention des « team managers ». L’embiellage (vilebrequin et bielles) était en acier forgé et la ligne des paliers du bloc Windsor avait été sérieusement renforcé. Ce moteur commercialisé sur des voitures de série (la fameuse Mustang 302Boss) délivrait environ 270hp (valeur certainement minimisée à l’époque pour rester dans le politiquement correcte). Les versions compétitions développées par Ford Racing auraient atteintes (je parle au conditionnel car ici à l’inverse du politiquement correcte il y avait beaucoup d’intox) plus de 450hp à 9000 tr/mn !!! Le succès en course de ce moteur a été très flatteur, à l’avenant du succès commercial de la Mustang 302Boss. Début 1970, le service Research & Development Inc.(RDI) Ford avait mis en chantier un nouveau moteur 302Boss en remplaçant la fonte du bloc et des culasses par de l’alliage léger, histoire de gagner près d’une centaine de kilos et accessoirement d’améliorer quelques points de détail. Ce nouveau moteur version weight watcher du 302Boss - dont le bloc alu était directement inspiré du 255 Indy – était à cause d’un prix de revient assez élevé, exclusivement destiné à la compétition. Malheureusement, la conjoncture économique allait le condamner à rester à l’état de prototype. Le premier choc pétrolier de 1973 a mis fin au programme compétition de Ford  et à ce moteur marginal dont on n’entendra plus parlé. Plus tard, d’autres équipementiers spécialisés dans les pièces racing  comme Fontana ou Dart proposeront également aux préparateurs de dragsters des small blocks en aluminium, largement inspirés du prototype Ford RDI de la fin des années soixante. C’est de l’un de ces moteurs Ford Racing du début des années soixante dix que nous allons décrire les différentes étapes de son reconditionnement.

Install moteur 10 02 07

Voici le 302Boss version aluminium lors de sa dernière révision dans notre atelier: c’était  en février 2007. Dans les détails extérieurs qui  indiquent que nous sommes en présence d’un moteur de compétition, on distingue au premier plan la pompe à huile multi étages qui caractérise les moteurs à carter sec.

Crankshaft installation 2R

Détail des chapeaux de palier du vilebrequin d’un bloc alu racing. Chaque chapeau est fixé par deux goujons verticaux d’1/2″ et par deux vis obliques de 7/16″ qui en plus des pions de centrage interdisent tout risque de déplacement transversal. Ce montage était garanti par Ford pour supporter 1500hp (pour moteur alimenté par double turbo ou dopé au Nitrous). On s’aperçoit également en bas sur le flanc du bloc que les classiques  pastilles de dé-sablage ont ici été remplacées par des bouchons à filetage conique permettant ainsi au circuit de refroidissement d’encaisser des pressions internes plus conséquentes.

ford_1969_boss_302+_block

Sur le bloc 302Boss en fonte de série, les paliers d’extrémité 1 et 5 ne comportaient que deux vis (photo source Mustang360°); les paliers intermédiaires (2, 3 et 4) étaient quant à eux  fixés par quatre vis parallèles. La version « alu » a donc bénéficié d’un nouveau « design » encore plus renforcé  

Comme la plupart des moteurs américains des années soixante, c’est un V8 à 90° culbuté avec un arbre à cames central commun aux deux bancs de cylindres. Dans les caractéristiques principales de ce moteur qui reprenait les cotes d’alésage (4″) et de course (3″) du moteur 302Boss de série (soit 101,6 mm x 76,2 mm, ce qui nous donne 302 pouces cubes soit presque 5 litres), il faut préciser qu’il est en alu et chemisé avec des cylindres siamoisés en acier, c’est à dire sans passage d’eau transversal. Cette particularité permet d’ajouter de la matière sur la paroi des chemises et de pouvoir les réaléser bien au delà de ce que permettent les blocs traditionnels en fonte (donc sans chemise). Toujours pour gagner des cm3, les embases des cylindres sont échancrées pour laisser le passage aux vis de têtes de bielle, permettant ainsi d’avoir la possibilité d’augmenter la course du vilebrequin. Nous allons voir que ces particularités ont été utilisées afin d’augmenter significativement la cylindrée du moteur. Enfin, le dernier point (mais non le moindre comme disent les anglo-saxons), ce bloc est conçu d’origine en carter sec. A ce titre, le retour d’huile des culasses se fait par un circuit indépendant comprenant un piège à particules pour collecter les petits bouts de ressort ou des aiguilles de culbuteurs éprises de liberté. Ce dispositif est destiné à protéger efficacement les dents des pignons de la pompes à huile de retour.

Bloc RDI notch.

Détail des embrèvements à la base des futs de chemise qui permettent d’augmenter sensiblement la course du vilebrequin. Ici on contrôle le jeu entre la vis d’une tête de bielle et le fut du cylindre opposé avec un vilebrequin ayant une course de 3″1/4 (soit environ 82,55mm).  Selon la forme des pistons utilisés, on contrôlera également au PMB l’espace résiduel entre la jupe du piston et la masselotte du vilebrequin (c’est pas commode d’accès mais il doit y avoir au minimum 0,8 mm).  

Les culasses également en alliage léger fortement inspirées du moteur Cleveland n’ont que deux soupapes par cylindre (on est à la fin des années soixante), mais contrairement au Windsor, elles sont généreusement dimensionnées et la somme de leur diamètre est à quelques millimètres près égale à la valeur de l’alésage (ce qui est remarquable pour un moteur à soupapes parallèles). Ces culasses sont aussi plus hautes, ce qui permet d’élargir les rayons de courbure des conduits d’admission et d’échappement pour aider la respiration à hauts régimes (d’où l’appellation HP pour Hight Port) . Toujours dans le but d’améliorer les échanges de flux gazeux, les soupapes ne sont plus disposées en ligne mais sont légèrement « twistées », ce qui oblige d’avoir un axe de culbuteur individuel pour chacune d’elle. Détail original, la sortie d’eau qui retourne vers le radiateur n’est pas usinée d’origine et est à réaliser selon l’emplacement choisi par le mécanicien (frontal ou latéral).

IMG_2112

Sur ces culasses produites par le service compétition de Ford, les soupapes ne sont plus en ligne mais  »twistées » pour améliorer les échanges gazeux. Cette disposition oblige d’avoir un axe individuel pour chaque culbuteur.

Passons maintenant aux choses sérieuses et entrons dans le vif du sujet. Le moteur déshabillé de ses périphériques vient d’être désaccouplé au niveau de la cloche d’embrayage et le circuit de refroidissement a été vidangé. Un petit banc en bois a été placé sous la cloche en prévision pour supporter la transmission une fois  le moteur sorti. L’ensemble du groupe propulseur repose seulement sur trois gros silentblocs: deux sont situés latéralement de part et d’autre du bloc et un troisième est placé sous la boite. On voit que si on retire le bloc moteur, cet équilibre est rompu! Le damper en bout de vilebrequin a été démonté pour gagner un peu de place et nous permettre de dégager plus confortablement l’arbre primaire de boite de l’embrayage en tirant le moteur vers l’avant. Le bloc a beau être en alliage léger, il ne pèse pas le poids d’une jeune fille et pour les gros moteurs, le palan est indispensable.

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Le damper en bout de vilebrequin a été démonté pour gagner un peu de place …

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Voila,  le moteur à peine désaccouplé de la cloche d’embrayage réclame déjà son indépendance!

Ce constat termine la page « Présentation » de ce moteur. Tournons là pour lire la suivante: celle du « Choix des pistons » qui est ici : http://nanard289.unblog.fr/presentation/partie-3-revision-dun-ancien-v8-ford-de-competition-presentation-mis-en-ligne-le-21-octobre-2014/le-choix-des-pistons/  ou bien  pour attaquer directement le remontage du bas moteur ici: http://nanard289.unblog.fr/presentation/partie-3-revision-dun-ancien-v8-ford-de-competition-presentation-mis-en-ligne-le-21-octobre-2014/v8-ford-rdi-remontage-du-bas-moteur-mis-en-ligne-le-12-mars-2015/

Dans :
Par nanard289
Le 21 octobre, 2014
A 19:06
Commentaires : 6
 

6 Commentaires

  1.  
    Pierre
    Pierre écrit:

    merci pour la réponse, vivement la suite de la révision du bloc… et meilleurs vœux pour cette nouvelle année.

    •  
      nanard289
      nanard289 écrit:

      Tous nos vœux de santé également aux passionnés qui ont la courtoisie de suivre et de s’intéresser à nos bidouilles. Pour ne pas abuser de ta patience, j’ai commencé une nouvelle page intitulée « Le choix des pistons »… en attendant quelque chose de plus consistant

  2.  
    Pierre
    Pierre écrit:

    Bonjour,
    je suis votre blog depuis quelques temps et l’apprécie beaucoup pour sa pédagogie.
    J’ai une question quand même vous dites a propos du moteur de la ford « On distingue les culasses double arbres avec des conduits d’admission retournés permettant d’avoir les collecteurs d’échappement au centre du Vé (solutions techniques très innovantes pour l’époque) » quels sont les avantages de cette solution par rapport au classique admission au centre et échappement latéraux?
    merci et joyeux réveillon

    •  
      nanard289
      nanard289 écrit:

      Bonjour Pierre et tous nos vœux de santé à tes mécaniques préférées.
      Les conduits d’admission déplacés au centre des culasses ont été innovés (je crois mais pas sur) dans les années cinquante par Maserati. Vraisemblablement, cette disposition était dictée par des contraintes d’encombrement (ça permettait d’avoir un capot plus bas du temps où les moteurs étaient encore devant). Ce design a ensuite été repris par d’autres motoristes comme Ferrari ou Matra qui ont avec cette architecture amélioré le flux d’air d’admission par rapport à la solution conventionnelle. Ford avait eu en plus l’idée – certainement pour des raisons d’optimisation des volumes – de tourner les culasses de 180° pour placer les échappements au centre du Vé. Le démontage de ces collecteurs centraux restait cependant une épreuves de contorsion pour les doigts des mécaniciens. J’espère avoir répondu à ta pertinente question.

  3.  
    xaby
    xaby écrit:

    chapeau bas messieurs, je vous admire!

    cordialement

    •  
      nanard289
      nanard289 écrit:

      Merci Xaby pour ton message de sympathie, même si le verbe admirer nous semble ici excessif. Ce blog relate tout simplement des problèmes communs à bien des restaurateurs de mécaniques anciennes et donne le détail des solutions de contournement que faute de moyens financiers nous avons du adopter. Bien évidemment, les adaptations décrites dans ce blog n’engagent que nous et ne sont en aucun cas des recommandations. Beaucoup de collectionneurs sont des « intégristes de la pièce d’origine » et nous les admirons car ils aident à conserver au mieux le patrimoine de la technologie d’antan. Cependant, nous les plaignons quand ils doivent chercher des pièces devenues rares pour assurer leurs travaux de maintenance. Pour ajouter de la confusion sur ce sujet, la nature ayant horreur du vide, on retrouve maintenant des refabrications étrangères d’une qualité souvent douteuse et qui sont vendues presque au prix des pièces d’origine. Nous n’avons pas suivi cette démarche et croyons qu’il y a d’autres solutions de remplacement. Après, chacun fait selon ses compétences, sa conviction … et ses moyens
      Cordialement
      Bernard

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