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La Peugeot 309 est issue des acquis réalisés par Chrysler-Simca, et notamment de la Talbot Horizon, sur laquelle elle s'appuie. Étudiée par l'équipe du style-avancé PSA[1], basé à Carrières-sous-Poissy, le projet C28 avait la particularité de combiner les carrosseries deux et trois volumes par le biais d'un hayon arrière profilé à vitre auto-portée.
Présentée comme la future « Talbot Arizona »[2], puis comme la future « Peugeot 206 »[3] par la presse française, le modèle sera finalement numéroté « 309 », après avoir connu deux numérotations successives, « 300 » et « 308 »[4].
Un dérivé Citroën visant à remplacer directement la Citroën GSA est également étudié à l'époque (projet M3). Aucune suite n'est finalement donnée au projet en série, compte tenu du succès important de la BX[5].
La 309 est inspirée de la Renault 11, avec notamment sa lunette arrière en forme de bulle, typique des Renault des années 1980 et des autos dessinées par Robert Opron. La 309 emprunte la plateforme de la 205, rallongée aux extrémités ; les portes sont communes aux deux modèles. Le hayon des premiers modèles n'a pas d'armature, la porte est fixée directement sur la « bulle » arrière, elle-même collée aux charnières.
Jusqu'en , les versions 1.1, GL 1.1, GL Profil 1.3 et GR 1.3 sont équipées de « moteurs Poissy » d'origine Simca-Talbot. Ces deux moteurs (E1A et G1A), avec un carter en fonte et un arbre à cames latéral, sont robustes mais bruyants et requièrent peu d'entretien. Il n'y a pas de courroie de distribution mais une distribution par chaîne. La version GL Profil se distingue par des éléments améliorant l'aérodynamique : carénages sous le moteur et sous la caisse à l'arrière, pare-chocs avant obturé, enjoliveurs intégraux et petit becquet de coffre qui font baisser le Cx à 0,30, contre 0,33 pour les autres modèles.
Plus haut dans la gamme, le moteur XU commun au groupe PSA, entièrement en aluminium, avec arbre à cames en tête, est monté sur les versions GR 1.6 (XU51C), SR (XU51C) et GT 105 ch (XU9-2C).
À l'occasion du lancement de la carrosserie trois portes, en 1987, la gamme est complétée par une version sportive GTI qui connaît plusieurs variantes, dont la GTI 16. Les concurrentes françaises de la 309 sont la Renault 11 puis la Renault 19[6].
En juin, apparition des versions diesel : GLD, GRD et SRD, avec moteur XUD9 1,9 l de 65 ch.
1987
En février, lancement des versions 3 portes : XE 1.1, XL Profil 1.3, XR 1.6, XLD 1.9, XRD 1.9, et GTI 130 ch avec moteur XU 1.9 l à injection (le même que sur la 205 1.9 GTI).
En mars, nouvelle 5 portes Automatic 1.6 90 ch.
Début juillet, plusieurs améliorations esthétiques : plaque couleur carrosserie entre les feux, filets décoratifs latéraux type 309 SR, petit becquet arrière (GR/XR et Automatic) et inserts chromés de pare-chocs (GR/XR et Automatic) (millésime 1988).
1988
Début juillet, les versions 1.6 80 ch (sauf Automatic) passent à 92 ch (XU52C), intégration des versions SX/XS et nouvelle variante à 5 portes de la 309 GTI[8] (130 ch). La 309 GT disparait.
1989
Pour le millésime 1990, les 309 subissent un important restylage : elles bénéficient d'une planche de bord plus harmonieuse, de la calandre à barrettes simples du reste de la gamme (à la place de la calandre à deux barrettes doubles), de feux arrière façon 405, d'un seuil de coffre abaissé jusqu'à la base de ces nouvelles optiques et d'une bulle arrière mieux intégrée avec des charnières invisibles[9]. Les versions GE/XE, GL/XL Profil et GR 1.4 abandonnent les « moteurs Poissy » E1 et G1 pour les moteurs TU1 et TU3. Les versions à moteurs XU et XUD ont une nouvelle boîte de vitesses (BE3). La gamme s'enrichit de l'ultrasportive 309 GTI 16 de 160 ch (moteur XU 1.9 l 16 soupapes à injection), des 309 SX/XS 1.9 105 ch (moteur ex-309 GT) et de la 309 SRD turbo 78 ch (moteur XUD 1,7 l turbo diesel). La 5 portes Automatic passe à 92 ch[9].
1991
Début juillet, les versions de base GE/XE disparaissent. Adjonction du petit becquet arrière sur GLD/XLD, d'inserts chromés de pare-chocs et d'enjoliveurs « 12 trous » sur les 309 GLD/XLD et GL/XL Profil. Le moteur des 309 GL/XL Profil et GR 1.4 passe de 70 ch à 75 ch. Condamnation centralisée des portes avec commande à distance en série sur versions SR et GTI. Cette dernière reçoit des lève-vitres avant électriques. En cours de millésime, l'option A.B.S. apparaît sur les 309 SRD turbo, SX/XS 1.9 et GTI.
1992
En juin, les 309 GL/XL Profil et GLD/XLD cèdent la place aux versions Vital. Pour le millésime 1993, les 309 GRX remplacent les versions GR/XR, Automatique et SX/XS 1.6. Les moteurs essence sont équipés de l'injection et du catalyseur, en conséquence les 309 SX/XS 1.9 passent à 110 ch, tandis que les puissances des GTI et GTI 16 sont ramenées respectivement à 122 ch et 148 ch.
1993
Début juillet, seules subsistent les 309 Vital Plus 1.1 et 1.7 D jusqu'à la fin de l'année malgré le lancement de la 306 qui succède à la 309.
Moteur XU9JA/K, 1 905 cm3 (83,0 × 88,0 mm) à arbre à cames en tête, 130 ch DIN à 6 000 tr/min (68,24 ch/litre), couple maximal de 16,8 mkg à 4 750 tr/min. Direction assistée. Freinage par disques ventilés à l'avant et disques à l'arrière. Pneumatiques : 185/55 VR 15. Performances (données constructeur) : vitesse de pointe : 206 km/h ; 0 à 100 km/h en 8 s ; 1 000 mètres départ arrêté : 29,8 s. Poids : 930 kg. Rapport poids/puissance : 7,15 kg/ch.
Par ailleurs, il existe une version catalysée de 122 ch (XU9JA/Z).
Moteur XU9J4, 1 905 cm3 (83,0 × 88,0 mm) à deux arbres à cames en tête, 160 ch DIN à 6 500 tr/min (83,98 ch/litre), couple maximal de 18,4 mkg à 5 000 tr/min. Direction assistée. Freinage par disques ventilés à l'avant et disques à l'arrière. Pneumatiques : 195/55 VR 15. Performances (données constructeur) : vitesse de pointe : 220 km/h ; 0 à 100 km/h en 7,8 s ; 1 000 mètres départ arrêté : 28,5 s. Poids : 975 kg. Rapport poids/puissance : 6,09 kg/ch.
Remarque : il existe une version catalysée de 148 ch (XU9J4/Z).
La Peugeot 309 Green fut proposée au public de 1989 à 1991 avec le moteur G1 65 ch puis avec le TU3 70 ch (version restylée). La carrosserie, disponible en 3 ou 5 portes, recevait une peinture intégrale blanc Meije (pare-chocs et enjoliveurs). Le nombre d'exemplaires produits est inconnu.
La Peugeot 309 Best Line, vendue à partir de , est une série spéciale suréquipée de la 309 restylée. La série Best Line est proposée en quatre motorisations, 1 360 cm3 75 ch ou 1 580 cm3 92 ch en essence, 1 905 cm3 65 ch en diesel ou 1 769 cm3 78 ch en turbo diesel. Elle était disponible en blanc Meije, rouge Vallelunga, gris Futura métallisé (en option) ou gris Magnum métallisé (en option). Elle était vendue entre 74 100 et 96 500 francs. Le nombre d'exemplaires est encore inconnu.
En 1998, Peugeot signe un accord de coopération avec le constructeur indien Premier, très longtemps lié à Fiat pour la production locale de la Fiat 500 Topolino puis de la Fiat 1100-103 entre 1952 et 2001, afin d'y assembler localement des 309. Ce sera un échec cuisant pour le constructeur français qui doit abandonner en 2000 le pays et sa participation dans la coentreprise avec Premier, après une production d'à peine quelques centaines de véhicules.