Le texte en Français suit.
The engine as it is:
I never spoke about the engine but I have to precise it is a 130 TC from Strada/Ritmo with an ECU managing both injection and static ignition. So no more distributor neither jets...
The mapping was done on a dyno-bench in 2005 and the requirement I gave to the motorist was torque at low revs in order to have an engine more responsive and a useful power the greater.
The specification is the same as origin: no
modification to the crank, rods or pistons. So the max rev is 6300 rpm. The limiter was at 6300 but changed this year up to 6500 rpm thinking it is possible with OE parts to get this without attempting to the reliability. Guy Croft told me that 7200 rpm is possible. The gear change light is activated at 6250 rpm.
The pistons are those of the 105 TC giving a static CR about 10.7:1. They were almost the last on the Montehospital shelf. The engine block is re-bored to 84.4mm and honed.
The power coming from the head the main work is there.
The head was prepared as indicated by Guy Croft the more possible. I aligned the pipes, cut and grinded the valve seats with the 3 angles, the inlet valve backs were machined by Guy and I mounted the valve guides from Guy (brass and sharp). The grinder and oiled grit 80 paper band were very used to improve the ports.
All the springs are new too but remain the standard ones because the maximum engine speed.
The water galleries are a little bit grinded too. All the Guy Croft tips are used the most possible.
The advantage of the 130 TC head is the 43.5 mm diameter inlet valves (compared to the 41.8 mm of a Montecarlo head for instance)
From the ports the intake begins with the Guy Croft manifold for the Montecarlo. The originality is after:
The throttle bodies from Jenvey have a 45 mm diameter and 30 mm width (short). They carry the injectors.
The idea was to let the more space available from TB to bulkhead in order to have the better tuned trumpets for low revs and frankly speaking to see how to deal with the mounting "in situ".
The trumpets are quite long and a plate supporting an air filter is mounted at their ends. The Megaflow air filter from ITG breaths the engine bay air and even if the duct brings fresh air from the tunnel the intake temperature is high especially in a hot summer time. This is the first problem to solve.
The trumpets were machined from an aluminum billet and they are very hot by conduction of the head heat. This is a second point to solve concerning intake air temperature.
The trumpets have a 45mm diameter in order to match the manifold dia. We will see that is also a potential problem.
The observation during Le Mans Classic trip confirmed with emphasis the heat problem: air fuel ratio leaner, problem to crank the engine… So I decided to change.
The intake becomes:
Firstly I wanted cool air and for that I made up an air box in resin of polyester. The room I had is not so great because the trumpets length. I tried to use the existing the more possible. So I cut the filter and kept the frame and the plate, the idea was to stick the box to the frame and reuse the plate with the quick fixation (1/4 turn). I had to push a little the sheet of metal above the box in order to slide onto the plate. A hydraulic jack helped me…
Another interest of the box is to reduce the noise. I can say it is true, the engine sound in the cockpit is more in the bass.
The third parameter of an air box is its resonance frequency. But we will see that later.
The box was made from a mold in plaster realized with a “counter mold” in cupboard. I made a mistake and was obliged to cut the box and redo the “cover”; I forgot the frame width…
The filter is a remote one because the air box does not contain it. My choice is the Twister model from Green Filter, the surface of the filter element being the greater compared to another model (Storm). The filter is made of cotton it is washable and reusable like the ITG foam.
The filter is fixed to the air box via a tube of 80 mm and tightens with a clamp.
Two stays allow rigidity and avoid constraint to the tube. The tube is a little bit flared like a trumpet in the box side.
The filter is supplied in air by a hose coming from the tunnel.
I can say that the first trial without clamp shown me that the air flow is very important because the hose went out of the tunnel. Now the hose is well maintained and I have no problem. The total length of the “tube” from the mouth to the box is 600 mm (important parameter to note).
The total volume of the box measured filling in it with water is 4 liter.
So the third advantage after the cool air and the sound reduction is the resonance. Indeed if you apply the Helmholtz resonance formula to such a balloon (V=4 l, D= 80mm and L= 600mm) you find 3000 rpm. To be continued…
The second point was to work on the reduction of the heat of the head to the trumpets. I used an interface part I made in epoxy. Its width is 8 mm and now the trumpets remain cold (at least greatly colder than before). The other function of the interface is to adapt the new diameter of the trumpet to the TB. So a divergent is made from 40 to 45 mm in order to reduce the loss. A calculation shows the coefficient of loss is inferior to 1%. It participates to obtain a high momentum in the tract like the modification described below.
The third point was to reduce the diameter of the trumpets to 40 mm because I guessed but verified by calculation thanks to a mechanics course that this diameter is enough for my 6500rpm and the velocity will be greater, then the flow, then the cylinders more full, then the pressure higher, then the torque increased. The tube inserted in the current trumpet is tapered to continue the existing one. The difficulty was to un-mount and re-mount the intake because not so easy with bolt very tighten and the fixation of the throttle cable to modified a little. But these details are … details.
I worked also on the plate fixation at the end of the trumpets modifying the existing the best I could: use of pan screw, flared input etc.
Now you know all on my intake but the results…
Because I had a lambda meter on board I could measure the A/F of the old setup. So after a trial at many revs I had to increase the fuel amount by 5% in order to reach the previous A/F indicated by the lambda meter. So 5% of torque more (or power at a given engine speed if we prefer).
The other tool I use to monitor what I do is a software program which based on the acquisition of the engine speed and on the parameters like mass, gear box ratio… can calculate the torque and the power of an engine. The most interesting thing I discovered there is a new boss in the torque curve at 3000 rpm. Who said resonance?
The photos relate the saga. I let you look at them.
Pour mes afficionados Français le texte promis :
Le moteur tel qu’il est:
Je n’ai jamais parlé du moteur, il s’agit d’un Ritmo 130TC avec un boitier électronique qui gère l’injection et l’allumage statique. Donc plus de distributeur ni de gicleurs…
La cartographie a été faite sur banc en 2005 et l’exigence que j’ai donnée au motoriste était d’avoir un couple à bas régime de manière à obtenir un moteur le plus « réactif » et une puissance utile la plus grande.
La spécification est celle d’origine : pas de modification du vilebrequin, bielles ou pistons. Donc le régime max est 6300 tours. Le limiteur était à 6300 mais poussé à 6500 pensant que cela reste possible avec les pièces d’origine sans nuire à la fiabilité. Guy Croft m’a dit que 7200 est possible. Le voyant indicateur de changement de vitesse s’allume à 6250 tours.
Les pistons sont ceux de la 105TC qui donnent un rapport volumétrique statique d’environ 10,7 :1. C’était presque les derniers sur les étagères de Montehospital. Le bloc est réalésé à 84,4 mm et a subit un honnage.
La puissance vient de la culasse et le travail principal se fait là.
La culasse a été préparée comme l’indique Guy Croft le plus possible. J’ai aligné les conduits, fait usiner les sièges des soupapes avec trois angles, le dos des soupapes d’admission a été usiné par Guy et j’ai monté les guides de Guy (en bronze et « pointus » comme des ogives). La meule et le papier verre grain 80 lubrifié ont été beaucoup utilisés pour améliorer les conduits de la culasse.
Tous les ressorts sont neufs mais restent ceux d’origine parce que le régime max reste inchangé.
Les galeries d’eau ont aussi un petit peu été meulées. Tous les trucs de Guy Croft sont mis en application le plus possible.
L’avantage de la culasse 130TC est le diamètre des soupapes d’admission de 43,5 mm au lieu de 41,8 mm de celles des Montecarlo par exemple.
A partir de la culasse l’admission commence par une pipe de Guy Croft pour Montecarlo. L’originalité vient après :
Les papillons de Jenvey ont un diamètre de 45 mm et une longueur de 30 mm. Ils supportent les injecteurs.
L’idée était de laisser le plus possible d’espace disponible entre les papillons et la cloison de façon à ajuster le mieux possible les trompettes pour les bas régimes et franchement aussi pour voir comment monter le tout « in situ ».
Les trompettes sont plutôt longues et une plaque est montée à l’extrémité qui supporte le filtre à air. Le filtre Megaflow d’ITG respire l’air du compartiment moteur et même si le déflecteur apporte de l’air frais du tunnel venant de l’avant la température de l’air d’admission est élevée surtout en été. Ceci est le premier point à résoudre.
Les trompettes en aluminium étant fabriquées dans la masse, elles sont très chaudes par conduction de la chaleur de la culasse. Ceci est un second point à régler concernant la température d’admission.
Les trompettes ont un diamètre de 45 mm pour correspondre à celui des pipes. Nous verrons que ceci est aussi un problème potentiel.
Le bilan du voyage au Mans Classic confirme mais amplifié le problème de chaleur : rapport air essence appauvri, problème de démarrage à chaud… Alors j’ai décidé de changer des choses…
L’admission devient :
Premièrement je voulais de l’air frais, pour cela j’ai fabriqué une boite à air en résine de polyester. La place disponible est modeste à cause de la longueur des trompettes. J’ai voulu réutiliser l’existant le plus possible. Donc j’ai découpé l’élément filtrant du cadre que j’ai conservé avec la plaque support. J’ai aussi repoussé un peu la tôle de la carrosserie à l’aplomb de la boite. Un cric hydraulique a fait l’affaire...
Un autre intérêt de la boite est de réduire le bruit. Je peux dire que c’est vrai, le son du moteur dans l’habitacle est plus dans les basses.
Le troisième paramètre d’une boite à air est sa résonance. Mais on verra ça plus loin.
La boite est faite à partir d’un moule perdu en plâtre réalisé avec un contre moule en carton. J’ai fait une bourde et étais obligé de couper la boite et refaire le couvercle, j’avais oublié l’épaisseur du cadre…
Le filtre est déporté car la boite n’en contient pas. Mon choix s’est porté sur le modèle Twister de Green Filter car l’élément de filtration a une surface plus grande qu’un autre modèle (Storm). Le filtre est en coton, lavable et réutilisable comme ceux d’ITG en mousse.
Le filtre est fixé à la boite à air via un tube de 80 mm et tenu par un collier. Deux tirants assurent la rigidité et évitent les contraintes sur le tube. Ce tube est légèrement évasé coté boite à air, comme une trompette.
Le filtre reçoit l’air du tunnel via une manche.
Je peux dire qu’au premier essai sans collier j’ai vu que le flux d’air est important car la manche s’est arrachée du tunnel ! Maintenant elle est retenue par un collier « fait maison » et ne bouge plus.
La longueur totale du « tube » de la bouche jusqu’à la boite est de 600 mm (notez le bien). Le volume total de la boite à air mesuré en la remplissant d’eau est 4 litres.
Donc le troisième avantage après l’air frais et la réduction du bruit est la résonance. En effet si vous appliquez la formule de résonance de Helmholtz à ce « ballon » (V= 4l, D= 80 mm et L= 600mm) vous trouvez 3000 tours. A suivre…
Le second point était de réduire la chaleur de la culasse vers les trompettes.
J’ai utilisé une entretoise en époxy. Son épaisseur est de 8 mm et maintenant les trompettes restent froides (au moins plus froide qu’avant). L’autre fonction de cette « interface » est d’adapter (normal c’est une interface) le nouveau diamètre des trompettes aux papillons.
Un divergent de 40 à 45 mm permet de réduire les pertes de charges. Les calculs montrent une perte inférieure à 1%. Ceci participa à obtenir un flux important dans le conduit d’admission comme la modification ci-dessous.
Le troisième point était de réduire le diamètre des trompettes à 40 mm parce que je devinais et vérifiais par calcul de mécanique que ce diamètre suffit pour 6500 tours. La célérité des gaz sera plus grande, donc le débit, donc le remplissage, donc la pression interne, donc le couple sera augmenté. Les tubes insérés dans les trompettes actuelles sont coniques pour prolonger le cône existant. La difficulté a été de monter et remonter l’admission parce que ce n’est pas facile avec des vis trop serrées et la fixation du câble d’accélérateur à modifier un peu. Mais ces détails sont des …détails.
J’ai aussi travaillé sur la plaque de fixation en bout des trompettes, en modifiant l’existant: vis poêlier, entrée élargie etc.
Maintenant vous savez tout sur mon admission sauf les résultats…
Grâce à ma sonde lambda et mon « lambdamètre » embarqué, j’avais pu mesurer mon rapport air/essence dans mon ancienne configuration. Ainsi après un essai à plusieurs régimes j’ai pu augmenter mon essence de 5% de façon à retrouver le précédent « A/F ratio » indiqué sur le lambdamètre. Donc 5% de couple en plus (ou de puissance à un régime donné si vous préférez)
L’autre outil dont je dispose pour mesurer ce que je fais est un programme d’acquisition du régime moteur et avec les paramètres que sont la masse, les rapports de boites… il peut calculer le couple et la puissance d’un moteur.
La chose la plus intéressante que j’ai découverte c’est qu’il y avait une bosse à 3000 tours dans ma courbe de couple. Qui a dit résonance ?
La saga est en photos. Je vous laisse les regarder.
