Mécanique / préparation

Les ressorts:

Les ressorts:

 

Quel que soit le type de suspension choisi, on utilise toujours un ressort, mécanique ou pneumatique ; c'est-à-dire un élément qui, lorsqu'il se trouve sollicité, a tendance à reprendre sa position initiale, après un certain nombre d'oscillations.

L'amplitude du mouvement, tout autant que la fréquence de son mouvement vibratoire, dépendent :
- de la raideur de ce ressort K
- de la charge qu'il supporte.

La raideur :


La raideur K d'un ressort est le rapport qui existe entre la charge F et la déflexion X (ou écrasement correspondant du ressort). On l'exprime généralement en daN/m, en N/mm ou en lb/in (livre par inch)

La raideur du ressort est différente de la raideur à la roue. Celle ci est la raideur vue par la roue. Si le ressort est directement monté sur la roue les deux raideurs serront identiques. Si par contre comme il on trouve toujours, il y a un bras de levier, la raideur ne serra pas la même :

1) Pour le train avant :

La géométrie du train avant d'une 944 :

Trains "étroits" :
d2=33cm
d1=26.5cm
a=9°

Coéficient WR = +/- 0.64

Trains "Larges"
d2=36cm
d1=30cm
a=11°

Coéficient WR = +/- 0.68

Donc par exemple pour une 944 phase 1 avec ressort d'origine à deux points bleu soit une raideur de 21.8 N/mm, la raideur à la roue est de : Raideur à la roue = 21.8 * 0.64 (trains étroits) = 14 N/mm. Source : Lien Lien 2 Lien 3

2) Pour le train arrière :

a) Barre de torsion seule :

La barre de torsion est un des ressorts les plus simples. Si nous négligeons les extrémités, sa partie active est une barre pleine de diamètre d et de longueur L, ou bien un tube de diamètre intérieur di et de diamètre extérieur de.

L'une des extrémités de la barre est bloquée et considérée comme fixe, l'autre, dite libre, est reliée aux éléments mobiles.

L'application essentielle des barres de torsion est la suspension des véhicules, particulièrement de ceux dont les roues sont indépendantes. 
Appelons Mt le moment de torsion appliqué à l'extrémité libre de la barre et a l'angle dont tourne cette extrémité par rapport à l'autre, sous l'effet de ce moment.

Le Moment (force de torsion) est proportionnel à l'angle de vrillage. Mt = k * alpha

La raideur à la roue serra fonction de la raideur en torsion de la barre et de la longueur du bras de levier "L" La raideur de la barre (en N.m/° ) divisée par la longeur du bars de levier, va donner une raideur équivalent en bout de bras de levier :

Diamètre(mm) Lb/in N/mm à la roue
22 97 17.3
22.5 106 19
23 116 20.7
23.5 126 22.5
24 137 24.5
24.5 149 26.6
25 161 28.7
25.5 175 31.2
26 189 33.7
27 220 39.3
28 254 45.3
29 292 52.1
30 335 59.8
31 382 68.2
32 434 77.5
33 490 87.5

Equivalence des barres de torsion creuse (gain léger de poid) -Barre arrière creuse de 27.6mm (idem 26mm plein)-Barre arrière creuse de 28.5mm (idem 27mm plein)-Barre arrière creuse de 29.4mm (idem 28mm plein)-Barre arrière creuse de 30.2mm (idem 29mm plein)-Barre arrière creuse de 31mm (idem 30mm plein) Relation empirique entre le diamètre de la barre et la raideur à la roue en lb/in :  K(lb/in) = 1.8747*d(mm)² - 67.778*d(mm) + 682.92 Source :  http://fr.wikipedia.org/wiki/Barre_de_torsion

b) Barre de torsion et ressorts aditionnels (type 968 M030)

Les raideures s'aditionnent à la roue. Mais la raideur des ressort additionnels à la roue se calculent comme pour le train avant.

Coéficient WR = +/- 0.36

Donc Raideur totale arrière = raideur due à la barre de torsion à la roue + 0.36 * raideur des ressorts aditionnels.

La fréquence :

Une fois qu'on a la raideur à la roue pour le véhicule, on va pouvoir détermier la fréquence. En effet un ressort trés raide sur une voiture légère de course, serra trés souple sur un camion... le ressort seul ne veut pas dire grand chose !

La fréquence N représente le nombre d'oscillations ou de cycles effectués en 1 seconde. L'unité est le Hertz (Hz).La fréquence propre d'une suspension est donnée par la formule :

N=1/2 Pi (K/M)^(1/2)

N = fréquence propre en Hertz ou cycles par seconde ; 
K = raideur du ressort en daN/m ; 
M = masse suspendue en kilogrammes. (masse du "coin" de la voiture au regard de la roue, avec déduction des masses non suspendues (masse de la roue, de la fusée, des freins...)

C'est une erreur de définir la qualité d'une suspension par sa seule raideur car celle-ci ne fait pas intervenir la masse du véhicule. Par contre la notion de fréquence fait intervenir à la fois la notion de raideur et de masse.

Qualité de la suspension :

Frénquence en HzQualité de la suspension
0.5 à 1 douce : très confortable
1 à 1.3 ferme : assez confortable
1.3 à 1.5 dure : inconfortable
au-delà de 1..5 très dure : très inconfortable

La fréquence propre n'est qu'une condition nécessaire mais non suffisante à l'obtention d'un bon confort, l'autre paramètre fondamental est l'amortissement. Une suspension non amortie n'est pas envisageable car elle oscillerait constamment.

Il faut donc introduire un amortissement qui va : - limiter l'amplitude du débattement des roues, pour éviter de trop grandes variations d'assiette - limiter la fréquence des oscillations - éviter que ces oscillations se combinent par effet de résonance pour donner amplitudes dangereuses, en exerçant une action de freinage sur le ressort.

Voir les amortisseurs


La déflexion statique est l'écrasement du ressort sous la masse. Elle ne dépend que de la fréquence propre du système.
Il y a une relation qui montre que pour une fréquence donnée - obtenue par les différentes combinaisons possibles de K / M - la valeur de la déflexion statique est toujours la même.
La valeur de cette déflexion statique est de 25 cm environ pour une fréquence de 1 Hz.
En fait l'expérience a montré par la suite qu'il fallait descendre au moins à 1 Hz pour qu'une suspension soit confortable. Plus la fréquence est faible, plus l'amplitude des débattements des roues est importante. Une bonne suspension nécessite des débattements de roues importants.

Les ressorts des PMA :

Avant :

Ressorts de 924 avec deux marques vertes                     Ressort de 944 S2 , le ressort a un plus petit diamètre que celui des 944 2.5l et 924 2l

Modèle Couleur marques Référence K(N/mm) Masse (Kg) Masse roue avant N (Hz)
944 Bleu 477 411 105 Q 21.8 1260 321 1.29
924S Bleu 478 411 105 Q 21.8 1260 321 1.29
924 T Bleu 479 411 105 Q 21.8 1260 321 1.29
944 M474 Bleu 480 411 105 Q 21.8 1260 321 1.29
924 <80 Rouge 477 411 105 G 24.1 1130 288 1.44
924S Rouge 477 411 105 G 24.1 1195 305 1.40
924 GT Rouge 477 411 105 G 24.1 1179 301 1.41
924S M030 Rouge 477 411 105 G 24.1 1195 305 1.40
9442 <86 M030 Rouge 477 411 105 G 24.1 1260 321 1.36
944 M404 + M47Z Rouge 477 411 105 G 24.1 1260 321 1.36
924 <80 M404/471 Vert 478 411 105 M 21.8 1130 288 1.37
944S Blanc 931 343 531 00 21.8 1349 344 1.25
944 Turbo Jaune 951 343 531 01 21.8 1400 357 1.23
944S M474 Jaune 952 343 531 01 21.8 1349 344 1.25
9442 < 89 Jaune 953 343 531 01 21.8 1260 321 1.29
944/944S >87 M030 Bleu / Blanc 944 343 531 00 28 1349 344 1.42
944 <89 M030 Bleu / Blanc 945 343 531 00 28 1260 321 1.47
944Turbo >87 M030 Blanc / Jaune 944 343 531 01 28 1350 344 1.42
M758 Blanc / Jaune 945 343 531 01 28 1350 344 1.42
944S2 <89 M030 Blanc / Jaune 946 343 531 01 28 1340 342 1.42
944S2 >90 M030 Blanc / Jaune 947 343 531 01 28 1340 342 1.42
944 Turbo <89 Blanc / Jaune 948 343 531 01 28 1350 344 1.42
944 Turbo >90 Blanc / Jaune 949 343 531 01 28 1350 344 1.42
944 Turbo <89 M030 Blanc / Jaune 950 343 531 01 28 1350 344 1.42
944 Turbo >90 M030 Blanc / Jaune 951 343 531 01 28 1350 344 1.42
944 S2 Violet 944 343 531 02 23.8 1340 342 1.31
944S2 <89 M474 Turquoise 944 343 531 03 23.8 1340 342 1.31
944S2 M031 90-91 Beige 944 343 531 04 28 1340 342 1.42
944 Turbo >90 Gris 944 343 531 05 ? 1350 344 ?

Tableau listant les tolérances des ressorts en fonction du nombre de points de couleur :

 

Arrière :

Liste des affectations à compléter :

924 1976-1979 22mm
924 1978-1979 Optionel 23.5mm
924 1980 + 23.5mm
931 (924 Turbo) 23.5mm
924S TBD
944 1983-1985 23.5mm Avec M030 = 24.5mm
944 1986+ 25.5mm
944S 26mm (?)
944S2 24mm Avec M030 ou M031 = 25.5mm
951 (944 Turbo) 23.5mm, Avec M030 = 25.5mm
944 Turbo S 25.5mm


 

Quelques configurations d'origine de PMA :

Modele

Barre anti-roulis Avant

Raideur ressort

(lb/in)

Barre anti roulis arrière

Barre de torsion

924

76-77 Opt: 20mm
78 Opt:  22mm
79 Opt: 23mm
80 on Std: 21mm
80 Opt: 23mm

160

76-77 Opt: 18 mm
78-on 14mm (std w/ 23.5 mm t-bars)
14mm (option w/ 22mm t-bars)

76-79 Std: 22mm
78-79 Opt: 23.5 mm
80+ Std 23.5 mm

924 S

Std: 20mm
Opt: 21.5 solid,
23 mm tubular

21.8 N/mm

Std: None
Opt: 14mm until 86
Opt: 18mm after
M030: 20mm

23.5mm

931

80 on: 23mm

160

14mm

23.5mm

944

Std: 20mm
Opt: 21.5 solid,
23 mm tubular
1989:Std: 23mm
Opt: 25.5mm

21.8 N/mm

Std: None
Opt: 14mm until 86
Opt: 18mm after
M030: 20mm

Std: 23.5mm,  M030 24.5mm until 86, 25.5mm onwards

944 S

Std: 20mm
Opt: 21.5 solid,
23mm tubular
25.5 tub

21.8 N/mm

Std: None
Opt: 18mm opt
M030/M637 25.5mm

Std: 23.5mm?

944 S2

89 Std: 20mm
89 Opt: 26.8mm
90+ Std 26.8mm

Std 23.8N/mm; M030 28N/mm

89 Std: 18 mm
90+ std: 16mm

Std: 24mm
M030/1: 25.5mm

944 Turbo

Std 22.5mm, 25.5mm MY' 87
Opt: 24mm, 25mm
M030: 26.8mm

Std: 21.8 N/mm Opt:
M030 28N/mm

Std. 18mm

Std: 23.5mm solid
M030: 25.5 mm

944 Turbo S

Std 26.8 mm

28 N/mm

88/ 89 18mm
89-? 16mm

Std 25.5mm solid

968

Std: 26.8mm
Opt: 30mm

?

Std: 16mm
Opt: 20mm

?

Les amortisseurs:

Les amortisseurs:

 

Pour toute préparation sportive, il est recommandé de durcir les amortisseurs... Pour cela plusiseurs choix sont possibles, une large palette s'offre à nous, entre ne rien changer et mettre des amortisseurs réglables dans tous les sens, le choix des Koni semble un bon compromis.

Références des pièces:

Voici un extrait du catalogue koni pour 924 et 944 :

http://924cup.fr/sour/technique/chassis/koni/924catakoni.JPG

http://924cup.fr/sour/technique/chassis/koni/944catakoni.JPG

 

"G" indique Gaz, et "T" molette de réglage

On remarque que les références sont les mêmes pour 944 ph1 et 924, voir même entre la 924, 924 Turbo et 924 Carrera GT.

Durtée:

Un amortisseur est un organe qui dépense de l'énergie, alors qu'un ressort l'emmagasine pour la restituer par la suite. Le terme "amortisseur" est quelquefois utilisé à tort pour désigner un ressort.

La courbe caractéristique représente les variations de la force d'amortissement en fonction de sa vitesse de fonctionnement.

Voici une superposition des plages de dureté des koni sport (Jaunes) et koni "spécials" (Rouge)

http://924cup.fr/sour/technique/chassis/koni/koni.jpg


Le principe de l'amortisseur hydraulique repose sur l'effet de frein obtenu par le passage de l'huile au travers de clapets calibrés. Le diamètre de l'ajustage détermine le taux d'amortissement. Cette valeur évolue ensuite en fonction de la vitesse de débattement du piston.
On prévoit deux lois différentes :
- une pour la compression (clapet de fond) faible valeur de "résistance", pour transmettre le moins d'efforts à la caisse et ne pas la faire décoler: l'amortisseur s'efface (en terme d'efforts) devant l'obstacle, le ressort encaisse le déplacement.  
- et une autre pour la détente (clapet de piston). Le ressort détend l'amortisseur, pour revenir à la position de déflexion statique (voir ressorts). Si celui ci est trop raide pour l'amortisseur, il peut occasionner un effet de rebond de la roue sur le sol. (la roue est projetée sur le sol).

Dans la partie linéaire de la courbe caractéristique de l'amortisseur hydraulique, il est facile de calculer le taux d'amortissement.
Cette notion théorique permet de prédéterminer la courbe caractéristique d'un amortisseur dès que l'on connaît la masse suspendue et sa répartition par roue ainsi que la raideur des ressorts.
En pratique, cela permet de définir et de réaliser les amortisseurs avant même que le prototype ne roule, d'où un gain de temps appréciable dans la mise au point du véhicule.
Dans ce but, on doit faire appel à la notion du taux d'amortissement r qui est le rapport entre l'amortissement réel b et l'amortissement critique bc
r = b / bc
sachant que :
- l'amortissement critique (b) est l'amortissement de valeur telle que la masse M écartée de sa position d'équilibre puis relâchée y revient directement sans osciller. Cet amortissement n'est jamais utilisé car il conduirait à une suspension très dure.
- l'amortissement réel est le rapport entre la force d'amortissement et la vitesse de déplacement de l'amortisseur.

La masse éloignée de sa position d'équilibre, y revient, la dépasse puis y revient à nouveau au bout d'un certain temps.
Pour un amortissement de taux 0,25 (r 0,25) - ce qui signifie que l'amortissement réel est de 25 % de l'amortissement critique - le rapport entre les amplitudes de même sens est de 5 :
A2 = A1 / 5 ; A3 = A2 /5
rho = 0,25 est un taux d'amortissement de bon confort, adopté sur les modèles Citroën. Un tel amortissement associé à une très basse fréquence (cas des Citroën) fait que l'on ne ressent pas le rebondissement de la suspension. De ce fait, et à tort, les suspensions des véhicules Citroën ont souvent été dites "apériodiques".

Remarques : Dans le cas d'un amortisseur linéaire où F = b v, il est démontré que
b = 4 Pi  r NM
Cette relation montre que :
- pour un véhicule donné de masse M, le coefficient b croît proportionnellement à la fréquence N. Donc, plus la fréquence (N) est élevée, plus il faut amortir ; donc avec des "gros ressorts" il faut des amortisseurs "trés visqueux" c'est à dire "durs".
- pour un véhicule dont la fréquence d'un essieu est N, le coefficient b croît proportionnellement à la masse M.
On s'aperçoit donc que les caractéristiques de l'amortisseur devraient évoluer en fonction de la charge du véhicule.

F est l'effort d'amortissement de l'amortisseur.

F = 4 Pi  r NM v

Pour une utilisation sur piste bien lisse, on trouvera des petits déplacements autour de la position neutre (flexion statique). Pour privilégier la motricité (le fait que les roues collent au sol), il faut durcir en compression, et assouplir en détente pour que le ressort pousse plus facilement la roue contre le sol. Avoir un ressort raide contribue à ceci.

Pour une utilisation sur route bosselée, il faut assouplir en compression pour ne pas faire décoler l'avant du véhicule et donner de l'amplitude verticale à la roue.

Il faut noter que la répartition des masses entre avant et arrière sur une PMA et de 51% Avant et 49 % Arrière. De plus la raideur du train arrière, n'allant pas changer sur la "Cup", (même barre de torsion Phi=23,5), mettre des "rouges" à l'arrière semble suffisant. Durcir plus n'apporterais que de l'inconfort supplémentaire.

 

 http://924cup.fr/sour/technique/chassis/koni/koni03.JPG

Méthode de réglages des amortisseurs :

Le réglages des Koni jaune ajustables et rouge est sur le même principe. Ce réglage se fait amortisseur démonté.

http://924cup.fr/sour/technique/chassis/koni/adjustm_01.gif


Option 474 : Koni jaunes en monte d'origine :

  http://924cup.fr/sour/technique/chassis/koni/koni%20%281%29.JPG http://924cup.fr/sour/technique/chassis/koni/koni%20%283%29.JPG

Réglables avec une molette sur le dessus.

 

 


 

 

La pression et la température à l'admission

La pression et la température à l'admission

 

Tableau de puissance moteur théorique par rapport à la pression atmosphérique et la température de l'air aspiré:

puissance924

P réelle(Cv) = P théorique(Cv) * Pression atmo(mBar) / 1013 * (293/(temp(°C)+273))^1/2

   

On se rend compte qu'une température d'air à l'admission trop élevée fait perdre de la puissance... d'où l'intéret d'isoler l'arivée d'air, car sous le capot moteur la température peut atteindre des valeurs élevées.

Avec 125 ch au départ (en théorie ;-) ) si on gagne rien que 50 mBar de pression d'admission ( Filtre libre ?, admission dynamique, turbo électrique ? ...) on gagne 6 ch !

Attention cette formule est trés vite limité car elle ne prend pas en compte plein de paramètres... mais c'est un bon exemple pour comprendre l'impact de l'environement du moteur sur celui-ci.

Les moteurs des PMA

ENGINE SPECS FOR 944 ALL & 968
 
MODEL CODE CYL BORE STROKE SIZE CR HP TQ
944 '83-'86 ROW M44/01-06 4 100 mm 78.9 mm 2479 cm3 10.6:1 163 151 ft-lb
944 '83-'86 USA M44/01-06 4 100 mm 78.9 mm 2479 cm3 9.5:1 150 137 ft-lb
944 '87-'88 M44/07-09 4 100 mm 78.9 mm 2479 cm3 10.2:1 158 140 ft-lb
944 '89 M44/11,12 4 104 mm 78.9 mm 2688 cm3 10.9:1 162 140 ft-lb
944S '87-'88 M44/40 4 100 mm 78.9 mm 2479cm3 10.9:1 188 170 ft-lb
944 Turbo '86-'88 M44/51 4 100 mm 78.9 mm 2479cm3 8.0:1 220 243 ft-lb
944 Turbo S '88-'91 M44/52 4 100 mm 78.9 mm 2479cm3 8.0:1 250 258 ft-lb
944 S2 '89 M44/41 4 104 mm 87.8 mm 3000 cm3 10.9:1 208 207 ft-lb
968 '92-'93 M44/43,44 4 104 mm 87.8 mm 3000 cm3 11.0 :1 236 225 ft-lb

Attention ce sont des données américaines, les puissance ne sont pas celles disponibles sur d'autres marchés !

Reconditionnement d'un moteur de 924

Reconditionnement d'un moteur de 924

Commande des coussinets de bielle, les segments, les kits joint haut et bas moteur, une pompe à eau neuve, tous les consommables en allumage

Comme je n'avais pas de palan sous la main le moteur restera en place dans la voiture. Les joints et paliers de vilbrequin resteront en place.

Début du démontage:

Après avoir enlevé la culasse, elle va être éprouvée et rectifiée si besoin

On démonte le carter d'huile pour accéder aux pieds de bielles.(la barre en travers soutiens une partie du poids du moteur car pour accéder aux vis de fixation du carter (BTR) car j'ai du enlever le support moteur gauche...)

Au passage nettoyage de la pompe à huile

 

Puis on sort les pistons:

et c'est partit on change les segments et les coussinets :

Un conseil : les segments de voiture ne sont pas aussi souples que ceux d'un cyclomoteur ! on ne les rentres pas à la main et il aurait fallu que j'achète un outil dédié à cette opération...

Solution => un collier de jardinage (pour les tuyaux d'arrosage) fait  l'affaire mais seulement segments par segments.

Et voila un bas moteur de fait (bien sur tous les joints ont été changés au passage ! )

Bas moteur remonté et tout propre ! :)

Nettoyage de la barre anti-roulis... et peinture du support de bocal de refroidissement.

Bien repérer les soupapes et les pièces qui vont avec !


On s'attaque à un nettoyage de conduites à la dremelle ... suivis d'un rodage de soupapes dans les règles de l'art ...

On ré habille la culasse... (Ps: Faire attention au sens du montage du joint de culasse ! )

C'est partit pour la dernière ligne droite...

Le tout en place !

Et voici un moteur qui ne demande qu'a être rodé ! :)

Bilan: le moteur démarre très bien ! Quoi que le démarreur à un peu du mal à entraîner le moteur au début parfois ? Il faut voir par la suite si cela continue ou pas ... il faut aussi noter un bruit de courroie : sifflement uniquement à un certain régime... c'est aussi à surveiller mais c'est encore bénin... et j'attends check up après et pendant rodage pour voir ...

 

On passe alors à la touche finale pour le moteur:

Faisceau d'allumage neuf ( pour qu'il le reste le plus longtemps j'ai bien fait gaffe de le guider ! )

On rajoute les caches qui manquent et la durite de refroidissement d'alternateur.

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