Le moteur est entièrement nouveau et ne reprend rien de déjà vu chez Honda. Développé au Japon, le V6 à 75° de 3493 cm3 tout alu est monté longitudinalement en position centrale arrière. Cette géométrie répond au meilleur compromis de puissance, compacité et poids. Placé aussi bas que possible, il est à lubrification par carter sec. Le moteur est alimenté par deux turbos haute pression à soupape de décharge à commande électronique. Le système d’injection est double, directe et indirecte. Deux fois deux arbres à cames commandent les 24 soupapes et sont régulés par un contrôle variable de la distribution (VTC). Une boîte de vitesse électronique à 9 rapports (9DCT pour 9-speed dual clutch transmission ) a été spécialement dessinée pour ce moteur, elle inclut un double embrayage. Le différentiel à glissement limité et multi-disques est logé dans le même carter ce qui réduit la masse et l’encombrement de l’ensemble.
L’une des innovations de ce bloc propulseur est l’adjonction d’un moteur électrique placée en sandwich entre le moteur thermique et la transmission, le Direct-Drive Motor. Il transmet sa puissance directement sur l’arbre du vilebrequin avec un temps de réponse instantané et une précision absolue. Il sert également de démarreur pour le V6, économisant le poids d'un démarreur conventionnel.
Et ce n’est pas tout, la NSX est une 4 roues motrices. Les roues avant sont entrainées par deux moteurs électriques jumelés dans la proue de l’auto. Cet ensemble est appelé TMU (Twin Motor Unit) par Honda. Chaque moteur entraine une roue indépendamment. C’est là que le « Super Handling » prend tout son sens, non seulement il y a une variation active de couple à chaque roue, comme sur la plupart des AWD modernes, mais chaque roue dispose de sa source de puissance et de son couple. Avec ce dispositif, l’électronique peut influencer sur le moment de lacet et contrôler la tenue de route en courbe, il n’y a plus de survirage ou de sous-virage, l’auto roule comme sur des rails. Le TMU est également la source motrice en mode « tout électrique » et sert de récupérateur d’énergie lors du freinage.
Tout ce beau monde est contrôlé par l’unité de commande hybride PDU (Power Drive Unit) qui est disposée dans la console centrale, entre les sièges. Les batteries lithium-ion sont logées derrière les sièges dans l’unité de puissance intelligente (Intelligent Power Unit ou IPU). Cette disposition participe à un bon équilibrage des masses.
L’appoint des moteurs électriques permet une puissance instantanée lors d’une demande d’accélération de la part du pilote. Ils comblent le creux inhérent aux turbos du moteur thermique, spécialement à bas régime. L’accélération est incroyablement linéaire.
Le moteur thermique développe la puissance de 507 ch (373 kW) sur une plage de 6,500 à 7,500 t/min et le couple de 550 Nm entre 2000 et 6000 t/min [ECE]. Le moteur électrique couplé à l’arrière produit 47 ch (35 kW) et 148 Nm maximum. Chaque moteur du TMU peut fournir 36 ch (19 kW) individuellement. La puissance totale disponible ne correspond pas à l’addition de tout ce qui précède car les batteries ne permettent pas de distribuer la puissance maximum à tous les moteurs électriques en même temps. Malgré tout la puissance totale est respectable avec 580 ch (427 kW).
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