Les icônes du groupe C de Porsche 40 ans plus tard : partie 3, technologie du groupe motopropulseur

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1 janvier 2023, 13:41

Le moteur de la 956 était un moteur boxer à six cylindres avec culasses refroidies par eau, cylindres refroidis par air et technologie à quatre soupapes. Il était basé sur le moteur Indycar développé pour le projet Porsche Interscope en 1979. Conçu à l’époque pour le méthanol, ce moteur de 2,65 litres était dérivé de l’unité de la 935/78, qui avait une cylindrée de 3,2 litres et produisait plus de 700 ch. Afin d’être utilisé dans le groupe C, le moteur Type 936/81 a été fortement révisé pour répondre à la formule de consommation de carburant du groupe C. Le régime maximal du moteur a été réduit et la pression de suralimentation et la compression ont été ajustées.

Le moteur Type 935/76 de la 956 avait un alésage de 92,3 mm et une course de 66 mm, résultant en une cylindrée de 2649 cc. Propulsé par deux turbocompresseurs KKK Type K26 avec une pression maximale de 1,2 bar, il délivrait sa puissance maximale de 620 ch à 8 200 tr/min et le couple le plus élevé de 630 Nm était disponible à 5 400 tr/min. Dans les années qui ont suivi les débuts de la voiture, ce moteur – qui a été essentiellement à peine changé – a été modifié en termes d’alésage et de course pour produire d’autres versions de moteur avec des cylindrées de 2994 cc (Type 935/79, 935/82, 935/83) et 3164 cc (Type 935/79, 935/86).

Moteurs de course basés sur le moteur 'Mezger' de la 911

Comme c’était le cas pour tous les moteurs de course boxer six cylindres construits jusque-là, le moteur conçu par Hans Mezger pour la première Porsche 911 en 1963 a également constitué la base du moteur Type 935/76. Le carter de vilebrequin, qui était divisé verticalement en deux parties, était basé sur l’unité de la 911 (930) Turbo, mais modifié pour une utilisation en course. Par exemple, le carter a été optimisé en termes de débit vers les côtés des cylindres et avait des fenêtres plus grandes entre les unités de cylindre individuelles pour assurer des conditions de pression plus favorables et minimiser les pertes de pompage indésirables. Comme dans les moteurs de série de la 911, les boulons à goujons de cylindre étaient fabriqués en Dilavar, un acier fortement allié.

La conception classique du moteur de course se reflétait dans les six bielles, qui étaient fabriquées en titane et polies pour obtenir une finition miroir. À partir du milieu des années 1980, le moteur comportait des bielles en titane grenaillées pour une durabilité améliorée. Le procédé de grenaillage a été utilisé simultanément dans la production en série du moteur turbo TAG en Formule Un et peu de temps après dans la super voiture de sport 959, dont le moteur était étroitement lié à ceux des 956 et 962.

Le jeu de cylindres était un point culminant technique. Il est à noter que les pistons avaient des canaux de refroidissement circonférentiels dans la zone des rainures annulaires pour un refroidissement amélioré. Les « cylindres aveugles », dans lesquels le cylindre et la culasse forment une seule unité, étaient un plaisir technique particulier.

Cette solution technique inhabituelle a été développée en réponse à des problèmes pratiques rencontrés en compétition. C’est parce que les voitures venaient parfois pour des arrêts aux stands et brûlaient ensuite les joints de culasse sur le chemin du retour sur la piste. La raison de ces défauts était que les raccords de culasse en Dilavar refroidissaient plus lentement que les cylindres et culasses en aluminium, ce qui entraînait une précharge plus faible sur le joint de culasse. Porsche a contré cela en soudant la culasse refroidie à l’eau et les cylindres refroidis par air (et plus tard refroidis par eau) de la 956 à l’aide d’un processus par faisceau d’électrons. Cette conception, à son tour, a imposé des exigences accrues sur le rodage des cylindres revêtus de Nikasil, car l’outil de rodage devait se débrouiller sans sortie vers la chambre de combustion. Cependant, ce processus a été maîtrisé sans aucun problème à ce moment-là.

Arbres à cames à double engrenages

Dans le moteur Type 935/76, le carter de l’arbre à cames servait de composant superposé des culasses – cela s’appliquait également au tout premier moteur « Mezger » de la 911. Il en va de même pour l’arbre intermédiaire de l’entraînement de l’arbre à cames, les deux engrenages étant placés à l’avant et à l’arrière pour tenir compte du décalage des cylindres du moteur boxer en raison de sa conception. Cependant, le moteur de course avait deux arbres à cames en tête dans chaque cas; Ceux-ci étaient également entraînés par un entraînement à engrenages très précis plutôt que par des chaînes. Du côté de la sortie des culasses, les grands guides de tuyauterie d’eau vers les culasses directement aux canaux de sortie, soumis à des charges thermiques extrêmement élevées, étaient frappants. Il convient de noter les circuits de refroidissement séparés et donc complètement autonomes pour les côtés gauche et droit du moteur, chacun avec sa propre pompe à eau de refroidissement.

Alors que tous les moteurs de série refroidis par air de la 911 ont un arbre à cames en tête pour chaque rangée de cylindres et l’actionnement des soupapes associé via des culbuteurs, les moteurs de course du groupe C de la 956/962 avaient un actionnement direct des soupapes via des robinets. Le jeu de la vanne lui-même a été ajusté à l’aide de cales aériennes. Ce type d’actionnement de soupape a été utilisé pour la première fois dans un véhicule de série Porsche basé sur 911 avec la super voiture de sport 959.

Un assemblage minutieux était essentiel avec ce type de moteur. Cela s’appliquait en particulier au jeu du flanc des dents dans la cascade d’engrenages pour l’entraînement de l’arbre à cames. Un dégagement insuffisant entraînerait des dommages aux roulements et aux flancs des dents, tandis qu’un dégagement trop important entraînerait une augmentation du bruit de roulement et une synchronisation imprécise – et donc des effets négatifs sur les performances et la durabilité.

Comme il était d’usage dans les moteurs de course, les chambres de combustion étaient calibrées. Ce jaugeage a été utilisé pour contrôler les volumes de la chambre de combustion et donc les taux de compression. Pour des performances optimales et le meilleur comportement de fonctionnement possible, les valeurs devaient être identiques sur tous les cylindres. Cette mesure a également été utilisée pour exclure des taux de compression trop élevés et avoir un effet fatal sur un moteur turbo.

De nombreux composants, tels que les passages de roues de l’entraînement de l’arbre à cames, les deux pompes de récupération d’huile de magnésium pour les turbocompresseurs jumeaux et le système d’aspiration de la culasse, chacun entraîné par les arbres à cames d’échappement, ou la roue de ventilateur à neuf pales en stratifié de fibre de carbone, témoignent également de la légèreté constante de la construction du moteur.

De l’injection mécanique à l’injection électronique

Le moteur Type 935/76 était équipé d’une injection mécanique de carburant de Kugelfischer. « Cependant, nous avons utilisé la Bosch Motronic MS2 pour la première fois dès la fin de 1982 lors d’essais au Paul Ricard », se souvient Hans Eckert, qui a travaillé dans le département Porsche Motorsport à partir de 1976 et était responsable du système de contrôle de la carrosserie des voitures du Groupe C. Il a également été chef mécanicien pour Stefan Bellof en 1983/84 et pour Hans-Joachim Stuck en 1986/87. La Bosch Motronic MS2 a été utilisée pour la première fois dans le moteur maintenant connu sous le nom de Type 935/79 en septembre 1982 lors des essais libres pour la course de 1 000 km à Spa-Francorchamps. L’utilisation suivante du nouveau système d’injection de carburant date de la course de 1 000 km à Monza le 10 avril 1983.

Porsche a commencé à travailler avec le système de gestion du moteur Bosch Motronic dès 1979 dans le cadre du projet Indycar, et a utilisé un système similaire qui était presque prêt pour la production en série dans la 924 GTP Le Mans en 1981. Lorsque Porsche a appliqué la Motronic à la 956 avec le soutien de Bosch, Bosch a développé un système d’enregistrement de données dans le but de régler parfaitement le moteur. Ce système pourrait enregistrer des valeurs telles que le régime moteur, la pression de suralimentation, la position de la soupape d’accélérateur et la position de la pédale d’accélérateur comme base pour programmer les cartes d’allumage et d’injection de carburant.

Au départ, la création et la modification des cartes prenaient beaucoup de temps. Il était basé sur un code hexadécimal qui devait être créé sur un ordinateur puis stocké sur une puce. Cette puce a ensuite été insérée dans l’unité de commande Motronic.

Tous les efforts en valaient la peine. La Motronic a non seulement amélioré l’efficacité énergétique, ce qui était particulièrement important dans le groupe C, mais a également fourni plus de puissance. Dans les années qui ont suivi, le Motronic 1.7 a fait un grand pas en avant avec le développement du contrôle des chocs et l’option de deux cartes différentes pouvant être activées par le conducteur.

Boîte de vitesses de course inspirée de la 911 (930) Turbo

La boîte de vitesses à cinq rapports avant et une marche arrière était basée en partie sur la boîte de vitesses de la 911 (930) Turbo et a été conçue pour un couple maximal de plus de 800 Nm. Comme la boîte de vitesses standard, elle avait des paires d’engrenages hélicoïdaux. Porsche a opté pour une construction légère sous la forme d’un boîtier en magnésium et de brides d’arbre de transmission de l’essieu arrière usinées en titane massif.

La transmission de puissance, qui était équipée d’un système de refroidissement d’huile séparé de la boîte de vitesses, était divisée en trois sections de boîtier: le carter d’embrayage, la « corne de bœuf », était un gros composant en magnésium sur le véhicule qui servait également de support pour la suspension arrière. L’entraînement de l’essieu arrière avec différentiel à glissement limité était situé dans la section centrale. Il avait un effet de verrouillage de 100% avec un entraînement rigide. Sur la 956, le carter différentiel était en magnésium léger, tandis que sur la 962 C, il était moulé en aluminium pour plus de stabilité. Enfin, la partie arrière abritait la boîte de vitesses, avec un arbre d’entrée en haut et l’arbre de sortie en bas.

Comme c’était le cas pour le moteur, il était essentiel que les mécaniciens prennent le plus grand soin possible lors de l’assemblage de la boîte de vitesses. Après avoir serré les écrous des arbres d’entrée et de sortie, les fourches de changement de vitesse en particulier ont dû être réglées avec beaucoup de sensibilité et de précision à l’aide d’un boîtier de réglage afin d’assurer une vitesse optimale pendant la conduite.

Boîte de vitesses à double embrayage PDK de Porsche

Dès la fin des années 1960, Porsche travaillait sur le développement d’une boîte de vitesses à double embrayage dans le but de pouvoir effectuer des changements de vitesse pratiquement sans interruption de la puissance du moteur. Étant donné que l’électronique de commande qui était fondamentalement nécessaire pour qu’une telle boîte de vitesses fonctionne parfaitement n’était pas disponible à l’époque, ce système fonctionnait toujours de manière purement mécanique – tout comme le premier PDK développé par Porsche pour la 956. « Cependant, cela s’est avéré être une option à peine viable. Le système fonctionnait parfois de manière très erratique et donnait aux conducteurs de mauvaises surprises », se souvient Singer. La décision a donc été rapidement prise de passer à un système de contrôle électro-hydraulique.

Le PDK fonctionnait avec deux embrayages qui établissaient alternativement la connexion d’alimentation avec le moteur via deux arbres d’entraînement séparés. Cependant, lors d’essais comparatifs avec la 956 au Paul Ricard en mars 1984, Jochen Mass était encore 2,3 secondes par tour plus lent avec la PDK qu’avec la transmission manuelle. Deux ans plus tard, Hans-Joachim Stuck perdait encore 1,4 seconde avec le PDK. Comme on l’a vu en 1986 lors des pré-essais pour Le Mans, la PDK a également perdu de la vitesse de pointe. Les mesures de performance sur le banc d’essai ont finalement révélé que le PDK consommait environ 20 ch dans les régions à haut régime. Le PDK était également très exigeant en main-d’œuvre. Un témoin contemporain s’en souvient bien : « Nous devions installer et retirer la boîte de vitesses tous les jours. »

Le moment est finalement arrivé un an plus tard, en 1987. Entre-temps, le PDK avait été retravaillé dans le domaine de la commande hydraulique ainsi que de l’électronique, et la perte de puissance n’était plus que de 2,6 ch. Hans-Joachim Stuck a pu rouler 0,7 seconde plus vite lors des essais au Paul Ricard qu’avec la boîte de vitesses manuelle, et la 962 C équipée de PDK était désormais également en avance sur son homologue équipée d’une boîte de vitesses conventionnelle en ce qui concerne sa vitesse de pointe. Le carter de la boîte de vitesses était désormais en magnésium léger au lieu d’aluminium. Avec Hans-Joachim Stuck remportant la Supercoupe en 1986 et 1987, le PDK a démontré sa puissance de combat en matière de course.

Moteurs pour l’IMSA GTP

Selon la réglementation, seuls les moteurs basés sur ceux des voitures de série pouvaient être utilisés dans la série américaine IMSA GTP. Pour cette raison, la 962 ne pouvait pas utiliser de cylindres et de culasses refroidis par eau pour la compétition IMSA, car Porsche n’avait pas encore de voiture de série avec un moteur correspondant dans sa gamme. Basé sur le moteur de la 911 (930) Turbo, un moteur refroidi par air avec un seul turbocompresseur a donc été créé, une unité étroitement liée au moteur de la Porsche 934. Ce moteur Type 962/70 avait une cylindrée de 2 869 cc et était la source d’énergie de la Porsche 962 pour les courses IMSA GTP en 1984. Propulsé par un turbocompresseur KKK Type K36, le moteur produisait 680 ch à 8 200 tr/min, avec un couple maximal de 660 Nm. L’injection de carburant était gérée par le Bosch Motronic MS2.

Bien que ce moteur se soit avéré efficace dans les applications de course, il n’était pas suffisamment puissant pour l’avenir. Cependant, comme les règlements IMSA GTP ne spécifiaient pas de limite de consommation de carburant comme dans le groupe C – et autorisaient également un réservoir de carburant d’une capacité de 120 litres au lieu de 100 litres – Porsche a augmenté la cylindrée du moteur à 3 164 cc. Avec 720 ch à 7 300 tr/min et 830 Nm de couple, le moteur Type 962/71 utilisé entre 1985 et 1987 s’est avéré nettement plus puissant.

Lorsque l’IMSA a limité la cylindrée des moteurs turbo de la catégorie GTP à trois litres en 1987 et a également stipulé une restriction, Porsche a répondu avec le moteur Type 962/72, qui avait une cylindrée de 2 994 cc. Équipé d’un turbocompresseur KKK Type K32, le moteur développe une puissance maximale de 695 ch à 8 200 tr/min et un couple maximal de 710 Nm. En plus d’une compression de base accrue, le turbocompresseur plus petit offrait une maniabilité améliorée et une réponse plus spontanée.

À la fin des années 1980, la 962 C et la 962 pour l’IMSA GTP font face à une concurrence massive sous la forme de nouvelles voitures d’autres constructeurs. Cependant, comme la 962 avait alors également le droit d’utiliser un moteur refroidi par eau en IMSA GTP, la dernière étape de développement du moteur du Groupe C a émergé sous la forme du moteur Type 935/86, qui a été utilisé de 1989 à 1994. Équipé du Bosch Motronic 1.7, le moteur était entièrement refroidi par eau, avait deux arbres à cames en tête pour chaque rangée de cylindres et une cylindrée de 3164 cc. Alimenté par deux turbocompresseurs KKK Type K26, il délivrait 740 ch à 8 200 tr/min et 715 Nm de couple.

Merci aux équipes de Porsche Motorsport, Porsche Heritage et du Porsche Museum.

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par Graham Goodwin 8 juin 2023 0 Commentaires

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par Graham Goodwin 7 juin 2023 0 Commentaires