Mitsubishi Colt CC4A

 

Le papillon de gaz stock du 4g93 à un diamètre de 55 mm.
Il s'agit de la dimension du trou du plénum, techniquement le diamètre utile du papillon de gaz (diamètre du volet interne) ets plus proche de 50-51 mm

 

Le 4g93 a été conçu pour être efficace, mais surtout économe.
Avec la modification en profondeur du bloc et surtout sa suralimenration, le papilllon de gaz d'origine n'est plus adapté, il faut connaitre sa valeur optimale.

Pour ce faire j'utilise le calculateur excel suivant

En utilisant les paramètres suivants : cylindrée : 1.834, 7'500 RPM max, VE ralenti 0.5 et 0.8 peak pour le 4g93 atmo, j'obtient un diamèetre optimal d'environ 47mm, ce qui donne donc une valeur approchante à celui installé.

 

 

Remplacer les injecteurs stock de 240cc est indispensable, ils n'auront pas assez de débit, même en augmentant la pression de carburant.
Il faut donc passer à du plus généreux.
Avec mon calculateur Excel, je devrait en théorie utiliser des injecteurs d'un peu plus de 500cc pour mon projet. Il y a de nombreuses références chez Bosch, mais ils posent problème pour s'installer à la place des injecteurs stock de chez Nikki.

Il faut donc piocher dans le stock Nikki, qui propose un large choix de débits. 

Valeur stock : 240 cc
La formule pour calculer le débit de l'injecteur (en lbs/hr)  est la suivante :
(Puissance ciblée  X BSFC rendement théorique du moteur) / (nombre d'injecteurs x Duty cycle en pourcentage)
(300 x 0.55)/(4x 0.80) = 52 lbs/heure soit converti en CC/min : 541 cc
Afin d'avoir de la marge de manoeuvre j'ai utilisé la valeur cible de 300 cv, un rendement (valeur BSFC) pas trop optimiste, et un duty cycle maxi de 80%
J'ai trouvé des injecteurs de Galant VR4 qui sont des 450 cc en montage OEM Mitsubishi : INP-018
Ces injecteurs offrent donc un débit plus important, se montent en lieu et place des origines, seule différence de taille :  ils sont en low impédance (résistance mesurée au repos : 2.7 Ohms), il faudra donc calculer correctement la valeur de résistance de puissance, à intercaler sur le cablage entre le DET3 et ces injecteurs.

Ces injecteurs sont la référence MDL-450, et surnomés aussi "Black top" en comparaisons des "Blue Top".
Techniquement ils sont jugés plus fiables que les blue top (le connecteur des blue top est fragile), mais surtout ces black top sont équipés de la buse avec 2 jets, exactement comme les injecteurs d'origine, le pattern de vaporisation est donc identique.

 

Téléchargement du calculateur Excel ici

Calculation de la résistance de puissance pour passer de Haute impédance à Basse impédance:
Le DET3 a besoin d'une charge minimale de 3 Ohms connectée à la sortie de puissance pour piloter convenablement les injecteurs: En dessous de cette valeur, le fonctionnement est erratique et l'injecteur reste bloqué en position ouverte (l'étage de puissance du DET3 peut également être détruit instantanément suite à la faible charge de résistance) .
La résistance de puissance doit être également capable de supporter une puissance de dissipiation de 30 watts minimum, il faudra donc la placer dans un endroit ou l'évacuation de la chaleur générée ne posera pas de problème.

D'après le manuel du DET3, cette résistance doit avoir une valeur de 6 Ohms et un puissance mini de 30 Watts.
Selon mes valeurs d'injecteurs, calculons précisement la valeur de la résistance de puissance :

• Injecteurs stock Haute impédance : environ 15 Ω chacuns, soit donc 3.75 Ω au total.
• Injecteurs de remplacement basse imprédance : 2.5 Ω chacuns, soit 0.675 Ω au total.

Il y a donc une différence de 3.075 Ω, il me faut donc une résistance de puissance, de minimum 4 Ω, à intercaler entre la sortie de puissance du DET3 et ma batterie d'injecteurs pour que tout fonctionne parfaitement.

Le plénum du 4g93 est fait d'un bloc d'aluminium moulé.
Il supporte le bloc d'allumage sur le coté droite.

 

 

Sa conception est plutot efficace et bien pensée, pour favoriser le couple et un comportement nerveux à la foix.
Le papillon de gaz est monté à gauche, au dessus de la vanne EGR.
Les piquages de depression sont montés sur le papillon de gaz pour les comandes annexes.
Un piquage est utilisé pour la dépression du mastervac, ainsi que pour ré-absorber les gazs dans le couvre culasse.

• Son volume interne est d'environ 3.5 litres, ce qui correpond à un volume pour cete cylindrée : environ 2 fois le volume de la cylindrée en atmo.
• La longueur de chaque conduit : de l'entrée de la culasse au volume principal du plénum est d'exactement 40 cm.
  
• L'ouverture à gauche pour le papillon de gaz est de 55 mm de diamètre.
• Les conduits d'admission ovales font 5 cm de large par 3.2 cm de hauteur

 

 Un peu de retro-engineering :

• Le volume de plenum :

Une rêgle veut qu'en fonctionnement atmosphérique, le volume du plénum doit être environ 1.5 voir 2 fois, le volume de la cylindrée moteur.
Avec son volume total de 3.5 litres (environ), celui-ci est dans la norme.
Dans tous les cas de figure, une modification de volume du plénum n'apporte pas en fonctionnement atmosphérique de gains notables pour le conducteur : en théorie, un volume plus faible apporte de la puissance dans le shauts régimes alors qu'un volume plus important, apporte du couple, cependant il est quasi impossible de trouver l'accord parfait et ipliquerait de nombreux passages au banc pour des résulats quasi imperceptibles.
Faisons donc confiance aux ingénieurs de Mitusbishi qui ont déterminé ce volume, sans doute pas par hasard.
Pour un fonctionnement en suralimentation (turbo ou compresseur), je cherche encore des infos fiables.

J'ai utilisé le calcualteur en ligne à l'adresse suivante pour les auters valeurs : https://rbracing-rsr.com/runnertorquecalc.html

• Calculation de la surface optimale de chaque tubulure d'admission :

Sur le 4g93, il suffit de calculer la surface d'un ovale de 50mm x 32 mm:
formule :  (π x Longueur x Largeur) /4
Donc : (3.14 x 5 x 3.2)/4 : 12.56 cm2 soit 1.96 squareinch 
Afin de simplifier la mesure, nous allons arrondir le tout à 13cm2 (la tubulure n'est peut être pas uniforme à l'intérieur, et surtout il y a la fenêtre dédiée aux jets de l'injecteur)

Avec le calculateur en ligne de chez rbracing-rsr, j'ai obtenu 2.22 square inch en surface optimale, ce qui donne 14.3cm2 de surface optimale.
Au vu des valeurs stocks, nous en sommes assez proche. BIen évidement la pièce d'origine n'est pas parfaite : chaque ovale est un peu différent, et l'usinage d'origine en fonderie est très basique, en travaillant correctement sur un bon polissage et alignement des conduits, nous pourrions être très proche de cette valeur.

• Calculation de la longueur optimale des tubulures d'admission :

 

Le montage fonctionne bien, et est faible.
Je n'ai pas constaté de problème avec l'alignement poulies/compresseurs, donc la courroie encaise le choc sans dégats, et le tenseur fait bien le job.
Il faut maintenant passer à l'étape suivante : le remplacement de la poulie d'origine par un modèle plus petit afin d'augmenter la vitesse de rotation du compresseur, et donc la pression de boost...

J'ai opté pour un système intéréssant : un moyeu universel vient se fixer en lieu et place de la poulie d'origine, et un système de fixation de poulies sur mesure, permet de la rempalcer facilement pour tester différent diamètres.

Le tout est en aluminium de bonne facture.
J'ai commandé le kit aupres de Nathan Herbst de Smoothflow pulley aux USA (le lien du site web est est dans l'onglet Liens)
La nouvelle poulie a à un diametre de 69 mm, celle d'origine 83 mm.

Retrait de l'ancienne poulie :

Ce n'est pas une mince affaire, je ne sais pas comment ell est montée d'usine, mais la retirer n'a pas été facile.
Un arrache moyeu seul n'a pas été suffisant : la poulie finit par se déformer aux points d'acccroche, mais ne sort pas de son axe....
J'ai eu beau lubrifier au WD40 et chauffer la poulie au chalumeau pour la dilater un peu, rien à faire....

Dernière solution : attaquer la poulie à la meuleuse pour la fragiliser et faculiter son extraction : bingo ! après quelques bons coups de meuleuse et un l'aide de l'extracteur, la poulie sort de son axe.

Diamètre de l'arbre de la poulie : 19,66mm J'ai fait une petite marque sur l'axe avec la meuleuse en attaquant la poulie, mais rien de bien méchant.

 

Comparaison entre les deux poulies :

• La poulie stock est en fer, elle mesure 83 mm de diamètre, et est équipée de 6 gorges pour une courroie 6PK standard. Son poids est de 450 g environ
• La poulie de remplacement, est en aluminium (montée sur un moyeu unniversel en acier) , elle mesure 69 mm de diamètre, et est équipée de 5 gorges, pour une courroie 5PK standard. Son poids (avec moyeu) est de 289 g

 

La différence de diampètre entre les deux poulies va donc directement influencer la pression de boost.
Avec la poulie stock, le calcul théorique donne environ : 0.31 bars, qui était correct au vu de la valeur annoncé au manomètre.
Avec la poulie de 69mm, le calcul théorique nous annonce : 0.6 bars environ.

L'insertion du nouveau hub ne s'est pas sans difficultées : il a fallu jouer du chalumeau pour le dilater un peu, inonder le tout généreusement de WD40, et utiliser l'outil spécial fourni par le vendeur de poulies pour insérer correctement le hub.

 

J'aligne le hub avec le corps de tête du compresseur : tout est ok, il n'y a pas de jeu sur les deux axes, et le hub tourne à environ 1 mm du corps, donc le jeu est suffisant.
Il suffit maintenant de bien nettoyer le tout, insérer la poulie de la bonne dimension, et la fixer avec les 6 vis imbus fournies.

 

Le résultat est visuellement parfait, et la qualité de fabrication au rendez-vous, hélas un problème apparait : les cotes de la poulie demandées sont erronées : son bord intérieur est à environ 51mm du point de repère, elle devrait être à 39...
Un nouvelle poulie doit donc être fabriquée, pour respecter ce critère.

Après réception de la nouvelle poulie, et remontage tout est ok, la distance correcte est respectée et la nouvelle poulie est exactement au même endroit que l'ancienne.

Il faut maintenant utiliser une courroie plus petite que la précédente, après quelques essais la dimension 5PK1073 est idéale: son insertion n'est pas trop compliquée, et j'ai assez de jeu de avec la poulie de tension pour la tendre correctement.
Cette référence est disponible chez Gates.

Bien évidement tout ceci serait très facile sans l'intervention de la loi de Murphy : le nez du nouveau hub est plus long de quelques millimetres, par rapport à la poulie stock, il touche donc maintenant le boitier de filtre à air que j'ai fabriqué. (voir le chapitre ici sur la fabrication de la nouvelle boite à air)
Il faut donc raboter le boitier (facile c'est du bois de la résine époxy) afin de laisser plus d'espace , sans oublier bien sur quelques millimetres latéraux en plus pour éviter les frottements quand le moteur va bouger...