Technique MotoGP : V4 ou 4 cylindres en ligne, lequel est le plus puissant ? (1/2)

Les MotoGP propulsées par un V4 ont remporté 44 des 50 dernières courses MotoGP, soit un taux de victoire de 88%, et elles ont également réalisé les meilleures vitesses de pointe lors de 47 des 50 dernières courses, soit un taux de réussite de 94%.

Comment expliquer cette domination ? Est-ce simplement le fait que les moteurs V4 produisent plus de puissance ? Et si oui, pourquoi ?

Oui, ils sont (légèrement) plus puissants. Davide Brivio est d’ailleurs revenu sur cet avantage en ligne droite des V4 récemment. L’écart n’est pas énorme, certes, mais sur un prototype MotoGP, le moindre gain compte, et cela concerne principalement l’architecture moteur.

Vilebrequin

Le vilebrequin d’un V4 est plus court que celui d’un quatre cylindres en ligne, il est donc plus rigide et plus résistant. Il en de même pour le châssis, car en n’ayant que 2 cylindres dans l’axe longitudinal de la moto, au lieu de 4 pour un moteur en ligne, celui-ci est plus simple à rigidifier.

Il produit également moins de frictions car il fonctionne sur trois roulements principaux, et non sur cinq, le minimum requis par un quatre en ligne. Et avec des bielles adjacentes sur le même tourillon de vilebrequin, il crée moins de couple de bascule. Encore mieux, un V à 90 degrés a un équilibre primaire parfait, il ne nécessite donc pas d’arbre d’équilibrage qui limite son inertie.

Pertes par pompage

Les pertes par pompage ont également leur importance. Elles correspondent à la puissance gaspillée en pompant l’air à travers le moteur de l’admission à l’échappement. Jusqu’à 300 litres d’air par seconde transitent dans un moteur de 1000 cm3 à 18000 tr/min. Une configuration de V4 gère ce débit beaucoup mieux qu’un quatre cylindres en ligne, de sorte que le V4 perd moins de puissance en raison de pertes par pompage (on parle encore ici de quelques kW, mais chaque gain compte). Cela s’explique par la forme de la boite à air, qui facilite la distribution de l’air dans chacun des cylindres.

Ainsi, un vilebrequin plus solide, moins de vibrations et un meilleur équilibrage permettent aux concepteurs de pousser le moteur plus haut dans les tours et donc logiquement d’obtenir plus de puissance, avec l’avantage supplémentaire de moins de pertes par friction.

 

 

 

Pendant ce temps, les concepteurs de 4 cylindres en ligne doivent faire face à la flexion du vilebrequin, à plus de frictions, plus de vibrations et à de plus grandes pertes par pompage, ce qui pénalise légèrement le moteur pour fournir de la puissance sans problème (on parle encore une fois de moteurs de compétition, qui produisent presque 300ch pour 1000cm3, et où le moindre cheval compte).

La configuration en V à 90 degrés – utilisée par Ducati en MotoGP depuis 2003 et par Honda depuis 2012, puis KTM et enfin Aprilia – a un avantage supplémentaire. Il permet aux concepteurs d’utiliser une plus grande variété d’ordres d’allumage déséquilibrés (de type Big Bang) afin d’optimiser la puissance tout en ayant une moto facile à piloter.

 

 

 

Cela explique pourquoi ces 4 constructeurs utilisent des V4 à 90°, au lieu de V à angle plus étroit en MotoGP – cela leur permet de produire plus de puissance et de mieux gérer la manière de délivrer celle-ci à la roue. Suzuki a néanmoins fait machine arrière, en revenant au 4 cylindres en ligne après 2011. Quant à l’ère des 800 cm3, la seule marque à avoir survécu avec un moteur en ligne était Yamaha.

Soupapes

Les V4 Ducati utilisent le système desmodromique, qui permet d’atteindre des régimes moteurs très élevés sans risquer l’affolement de soupapes. Ducati est alors moins restreint avec les profils de came et peut ouvrir et fermer les soupapes plus rapidement, ce qui permet d’augmenter le régime moteur, et donc la puissance.

Honda utilise également un système sans ressorts de soupape, mais avec des pistons pneumatiques, tandis que Ducati s’en tient à des soupapes purement mécaniques. Les deux systèmes ont le même but, mais les soupapes pneumatiques nécessitent une réserve d’air pour maintenir les ressorts pneumatiques à la pression correcte, et donc du poids en plus sur la machine.

Admission

Les 4 cylindres en ligne sont également limités en puissance, en comparaison aux V4, parce que la plus grande largeur du moteur rend difficile l’utilisation de papillons à l’admission suffisamment gros.

L’utilisation de papillons plus grands pour favoriser le remplissage en air et obtenir plus de puissance rendrait probablement la moto trop large, ce qui serait pénalisant pour les performances aérodynamiques et le positionnement du pilote. En théorie, un prototype MotoGP propulsé par un V4 devrait être plus étroit qu’un quatre en ligne, mais ce n’est pas le cas, car la taille du radiateur est désormais le facteur déterminant la largeur hors tout. Et pour un V4, le système de refroidissement est plus complexe.

 

 

D’autres éléments que l’architecture moteur expliquent cette suprématie des V4, ils seront détaillés dans la partie 2 du dossier !