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Suite à l'échec du rachat de Ferrari, Henry Ford décide de contester la suprématie de la Scuderia dans le championnat du monde d'endurance et plus particulièrement aux 24 heures du Mans. En 1966, et ce, après trois années d'efforts, le géant américain obtient un triplé en terre sarthoise. Conscient de sa défaite aux célébrissimes 24 heures du Mans face à Ford en 1966, Ferrari imagine une arme capable de terrasser le géant américain en endurance pour prendre sa revanche l'année suivante.

Le directeur technique de la firme italienne à l'époque, Mauro Forghieri, reprend le V12 de la P3 par sagesse. Seul trois 330 P4 verront le jour : elles portent les numéros de châssis 0856, 0858, 0860 (cette dernière ne participera qu'à l'épreuve mancelle).

Cette voiture permet à Ferrari de réaliser un triplé aux 24 heures de Daytona (les P4 terminent 2ème et 3ème) pour la première manche du championnat. La Scuderia est absente à Sebring, mais obtient un doublé aux 1000 kilomètres de Monza. La seule P4 engagée aux 1000 kilomètres de Spa-Francorchamps doit finir 5ème suite à des problèmes de commande de boîte de vitesses.

Arrivent les 24 Heures du Mans, où Ferrari engage 7 voitures prétendantes à la victoire dont trois 330 P4 et une P4 ex-P3 (la voiture victorieuse à Daytona, châssis 0846), alors que Ford en engage 12 !

0846 (n°20) : confiée Amon & Vacarella
0856 (n°24) : confiée à l'écurie nationale belge avec Mairesse & "Beurlys"
0858 (n°21) : Scarfiotti & Parkes
0860 (n°19) : Klasse & Sutcliffe

Les Ford tentent de distancer les Ferrari au début de l'épreuve, mais la tâche n'est pas facile. Au bout de 8 heures de course la n° 20 abandonne sur incendie. Au lever du jour, il ne reste plus que 3 voitures dans chaque camp. La Ford Mk IV n° 1 est alors en tête. Les Ferrari décident de passer à l'attaque mais il est trop tard. La n° 19 abandonne à la 19ème heure et Ferrari doit se contenter de la 2ème place de la 21 et la 3ème place de la 24.

La dernière manche approche et l'outsider Porsche a pris la tête du championnat devant Ferrari et Ford 3ème. Le titre se joue alors dans les stands entre la 330 P4 (alors re-carrossée en spider pour un gain de poids avantageux sur ce tracé) de Amon & Stewart (0860) et la Porsche 910 moins gourmande. Mais la Ferrari termine 2ème derrière une Chaparral et s'octroie le titre grâce à un dernier arrêt éclair.

330 = 3967,44 cm3 divisé par 12 cylindres = 330,62 arrondi à 330