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Présentation et remarques :

Le moteur de la 900 Kawasaki Z1 est un quatre cylindres en ligne face à la route, refroidi par air, quatre temps avec distribution double ACT entraînée par chaîne centrale.

En utilisant largement des techniques jusque-là réservées à l’industrie automobile, Kawasaki propose à l’époque de la sortie de la Z1, le groupe propulseur moto le plus moderne et le plus sophistiqué de la production de  série.

Deux idées forces ont présidé à son élaboration :

  • réaliser un moteur très solide, fiable et d’une grande longévité
  • pouvoir effectuer les interventions mécaniques sans avoir à extraire le moteur du cadre
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Ce bloc a d’abord été conçu pour une cylindrée de 1000 cm3 – pour une puissance de 100 CH – et destiné à être porté par la suite jusqu’à 1200 cm3, ce qui explique sa solidité.

La Kawasaki 900 Z1 fut finalement commercialisée avec une cylindrée de 903 cm3 (cylindrée exacte de 902,74 cm3), alésage et course de 66 mm, ce qui en fait un moteur carré :

  • il existe en pièces d’origine deux côtes de réparation (+ 0,50 mm et + 1 mm) et donc deux diamètres de pistons en côte réparation. Ces   pièces d’origine de rechange (pistons et segments) ne sont plus disponibles chez le constructeur depuis de nombreuses années.


A sa sortie en 1972, le quatre cylindres Kawa est donné pour 82 CH à 8 500 tr/mn, délivrant 7,5 mkg de couple maxi à 7000 tr/mn, avec un taux de compression de 8,5 à 1.

  • les passages au banc de puissance réalisés par les journalistes de différents pays concluront que la puissance réelle de ce bloc est de l’ordre de 79 CH, les usines japonaises ayant tendance à l’époque à surestimer la puissance de leurs productions

Le bloc est surmonté d’une culasse monobloc en alliage d’aluminium avec chambres hémisphériques, à deux soupapes par cylindre, inclinées à 70° avec doubles ressorts hélicoïdaux de rappel.

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Les huit soupapes – 36 mm à l’admission, levée 8,7 mm, 30 mm à l’échappement, levée 7,6 mm - sont placées sous des godets avec réglage par pastilles.

  • les soupapes d’origine comportent un numéro de 1 à 10 usiné au moulage en relief et permettant de les identifier ; le n° 10 correspondant à la configuration la plus sportive.
  • Les deux arbres à cames en tête reposent sur 16 coussinets et sont maintenus par quatre paliers doubles. Les pignons d’entraînements de la chaîne de distribution placée au centre du banc de cylindres comportent 30 dents.
  • sur les modèles 1972, non importés en France, les arbres à cames étaient évidés. Cette caractéristique a rapidement été abandonnée par la suite
  • les culasses de 900 (1972 à 1976) étaient équipées de goujons d’échappement de 6 mm, assez fragiles. Ces goujons furent remplacés à partir de 1977 (Z 1000 A1) par des éléments de 8 mm, plus solides

Le vilebrequin assemblé est composé de neuf éléments et repose sur six roulements. Les têtes de bielles sont de type monobloc (fermées) et tournent sur aiguilles. L’entraînement de la distribution à chaîne simple s’effectue sur 15 dents et détermine un rapport de 1:2 .


On peut vraiment dire que le vilebrequin est la pièce maîtresse de ce moteur : sa conception (assemblé) et son montage sur roulements en font une pièce extrêmement robuste. Conçu dès l’origine pour recevoir une puissance de 120 CH, le vilebrequin de la Z1 est même capable d’encaisser des puissances plus importantes :

  • les motos d’endurance des années soixante-dix délivraient jusqu’à 130 CH et étaient équipées de vilebrequins d’origine retravaillés
  • la 1000 Z1R Turbo de 1978 délivrait 145 CH et était équipée d’un vilebrequin d’origine non modifié
  • certaines machines de course (dragsters) ont délivré plus de 200 CH sans que le vilebrequin en soit affecté
  • à noter que certains vilebrequins comportent des annotations (idéogrammes) inscrites à l’époque par les ouvriers sur la chaîne de montage

Le bloc cylindre est de type monobloc en alliage d’aluminium avec chemises en fonte. Les pistons d’origine, assez peu bombés, comportent trois segments (deux de compression, un racleur d’huile). Le taux de compression 8,5 à 1 est assez faible, ce qui contribue à la longévité de ce moteur.

Sur les modèles 72 et 73, le bloc est peint en noir, ce qui fera beaucoup pour le succès de la Z1. Mais le noir se salit vite et vieillit mal… A partir de 1974 – modèle 900 Z1a - Kawasaki laisse le bloc dans sa couleur brute, gris aluminium.

A la même époque, le joint de culasse monobloc des premiers modèles sera remplacé par un nouveau joint de culasse en deux parties avec un joint torique à l’endroit du puits de chaîne de distribution, elle-même équipée de nouveaux rouleaux-guide.

La transmission primaire s’effectue via des engrenages à taille droite – placés entre les cylindres 3 et 4 (rapport 1,73).

La boîte cinq vitesses à deux arbres sur roulements comporte 5 vitesses ; elle est enclose dans les deux demi-carters horizontaux du bas moteur. Sur leur extrémité la plus sollicitée, les arbres reposent sur des roulements à billes (à double couronne sur le primaire) ; sur l’extrémité opposée ils reposent sur des bagues.

  • à noter qu’un mécanisme de verrouillage empêche d’enclencher la deuxième vitesse lorsque le moteur est à l’arrêt.

L’embrayage en bain d’huile est équipé de huit disques garnis et de sept disques en acier et d’une commande par câble agissant sur un excentrique.

  • on touche là l’un des points faibles du moteur de la Z1 ; on a vu que le vilebrequin était robuste et au-dessus de tout soupçon, que la transmission primaire effectuait son travail sans gros problème, conséquence : la cloche d’embrayage  encaisse toute la puissance et prend rapidement du jeu. Cela  provoque une sorte de ronronnement caractéristique, moteur tournant au ralenti, qu’il est facile d’objectiver, en débrayant.
  • il existe bien un kit de réparation (plateau + ressorts) mais celui-ci nécessite une presse hydraulique et reste délicat à installer ; de plus, le phénomène apparaît de nouveau après quelques milliers de kilomètres...
  • si le phénomène persiste, le danger augmente : plus la cloche prend du jeu, plus les vibrations détruisent le plateau et ses ressorts. Il n’est pas rare de trouver au démontage des ressorts complètement altérés voire cassés, ce qui peut entraîner de graves conséquences...

La lubrification du moteur s’effectue sous pression à l’aide d’une pompe à engrenages mue par un couple de roues dentées et située sous le bloc moteur. Celle-ci aspire l’huile en fond de carter, à travers une crépine. La lubrification est essentielle pour la longévité d’un moteur.

De la pompe, l’huile passe d’abord dans le filtre pour être envoyée dans trois directions différentes :
  • vers les paliers et les boutons de maneton puis par force centrifuge, sur les parois des cylindres
  • vers l’avant pour lubrifier les huit supports des arbres à cames ainsi que les autres éléments de la distribution. L’huile redescend ensuite par le puits central et lubrifie la chaîne de distribution
  • vers les supports de la boîte de vitesse
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La pression standard est de 0,2 kg/cm² à 3 000 tr/mn.

  • sur les premiers modèles (1972 et 973) la pompe à huile avait tendance à déjauger lors des accélérations ou des freinages appuyés. Pour remédier à ce problème, le carter a rapidement été doté d’une chicane afin de limiter les mouvements de l’avant vers l’arrière à l’accélération et vice et versa
  • il existe un clapet de décharge situé dans le compartiment du filtre à huile ; ce clapet s’ouvre lorsque la pression chute, ce qui a pour conséquence de remettre dans le circuit de lubrification toutes les impuretés retenues par le filtre !

L’alimentation est confiée à une rampe de quatre carburateurs Mikuni (VM 28 SC) avec diffuseurs de 29 mm, reliés à un filtre à air à cartouche.

Ces carburateurs ne cesseront d’évoluer :

  • sur les modèles 72, les corps des premiers carburateurs ont tendance à se déformer, notamment à chaud, ce qui empêche le bon fonctionnement des boisseaux. Une double une nervure de renfort viendra remédier à ce défaut
  • au cours de l’année 1974, apparait une évolution de la rampe VM 28 SC ; celle-ci équipera également les modèles Z1b de 1975
  • enfin, en 1976, la Z 900 A4, soumise aux nouvelles normes anti-pollution applicables aux U.S.A., se voit doter de carburateurs entièrement nouveaux (VM 26 SS) au diamètre de passage réduit de 2 mm

A noter la présence dès la conception de ce bloc d’un système anti-pollution de recyclage des vapeurs moteurs, via une cloche et un reniflard placés sur le dessus du moteur et débouchant à la base du boîtier de filtre à air.


Restauration :

Voici maintenant les principes de restauration que j’applique à ces moteurs. La restauration d’un moteur de Z1 n’est pas une tâche compliquée, elle nécessite simplement méthode et application.

On l’a vu le gros 4 cylindres est refroidi par air :

  • 1ère conséquence : le moteur refroidi mieux en roulant, qu’en tournant au ralenti (moto à l’arrêt)
  • 2e conséquence : les cylindres extérieurs (n° 1 & 4) sont naturellement mieux refroidis que les cylindres du centre (n° 2 & 3)
  • 3e conséquence : les traces d’usure voire les casses moteur apparaissent le plus souvent sur les cylindres n° 2 ou n° 3

On l’a vu le vilebrequin de la Z1 est une pièce extrêmement solide capable d’encaisser des puissances élevées.

Qui a jamais entendu parler d’une bielle coulée sur un moteur de Z1 ?


Au démontage, il est toujours intéressant d’effectuer une métrologie du vilebrequin. Dans la plupart des cas, le vilebrequin est en bon état et les côtes demeurent dans la tolérance ;

  • à noter que le vilebrequin prend généralement du jeu sur les roulements centraux (toujours les cylindres n° 2 et 3) alors que les roulements externes sont généralement en bon état
  • il est également important de vérifier l’état des paliers sur les demi-carters moteur : il arrive que le palier situé à proximité immédiate du pignon d’entraînement de la transmission primaire soit endommagé, donnant du jeu et des vibrations à son roulement. C’est assez ennuyeux car ces paliers sont directement usinés dans l’aluminium du demi-carter moteur. Si leur réfection est possible, cela demeure  un travail de spécialiste.

Une fois le vilebrequin déposé, il devient facile de remplacer la chaîne de distribution. Celle-ci est en un seul morceau sans attache-rapide ; il est donc nécessaire de la passer autour du vilebrequin avant de remonter celui-ci. On remplacera également l’ensemble des pièces permettant le guidage de la chaîne de distribution : roulettes, patin, tendeur…

La boîte de vitesse est solide et ne pose pas de gros problème, elle nécessite tout de même une inspection détaillée avant son remontage.

  • un fort kilométrage se traduit par un marquage excessif des fourchettes. Dans ce cas, il sera impératif de les remplacer.
  • il arrive que la deuxième vitesse ait du mal à s’enclencher voire même qu’elle saute, plaçant le moteur sur une sorte de faux point mort. Là encore, c’est le signe avant-coureur d’une boîte de vitesses fatiguée. Dans ce cas, il sera nécessaire de remplacer la fourchette mais aussi le pignon de 2e vitesse
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On l’a vu, la cloche d’embrayage est l’un des points faibles du bloc Z1. Au démontage, les ressorts du plateau d’embrayage sont le plus souvent affaissés quand ils ne sont pas carrément cassés, ce qui peut entraîner de graves conséquences...

Une réfection partielle ou totale de l’embrayage et de la cloche est donc nécessaire, sachant que les pièces neuves de rechange ne sont plus disponibles depuis longtemps. une solution intermédiaire et préventive consiste à enserrer les ressorts du plateau d’embrayage avec les volets de celui-ci.

On a vu également l’importance du bon fonctionnement de la pompe à huile ; au démontage celle-ci doit être vérifiée.

L’aspect de propreté de la crépine ou les débris reposant dans le fond du carter  inférieur sont significatifs de l’état d’un moteur. Dans la plupart des cas, je procède au remplacement de la pompe à huile de Z1 par un modèle de pompe plus récent ayant pour caractéristiques :

  • débit plus important
  • pression plus élevée
  • présence d’un clapet de décharge directement incorporé sur la nouvelle pompe à huile, ce qui évite de renvoyer dans le moteur toutes les impuretés accumulées dans le filtre dans le cas où le clapet vient à se déclencher

Il est également préférable de remplacer le carter d’huile des premiers modèles par un carter modifié (à chicane) afin d’éviter les problèmes de déjaugeage.

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Après le bas moteur, passons au haut moteur. On l’a vu les pièces de rechange d’origine (pistons et segments) ne sont plus disponibles depuis longtemps ; il existe par contre de nombreux fabricants de kit pistons adaptables : Wiseco, MTC, etc…


A l’origine, il y a suffisamment de matière sur les blocs de 900 Z1 pour  augmenter leur alésage de 17mm !


Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir un kit complet : chemises + pistons + segments. Les côtes courantes disponibles sont : 1015 cm3, 1045 cm3, 1075 cm3, 1105 cm3, 1135 cm3 et 1170 cm3.


Pour les plus grosses cylindrées, il sera nécessaire de faire réaléser les demi-carters supérieurs pour permettre le passage des nouvelles chemises. En remplaçant le bloc d’origine par un « big bloc » il est possible d’obtenir des cylindrées encore supérieures allant jusqu’à  1500 cm3 (alésage 85 mm) !

On a déjà évoqué les problèmes de refroidissement concernant les cylindres n° 2 et n° 3.

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Dans cette logique, plus on augmente la cylindrée du bloc moins on dispose de matière pour disperser la chaleur ; c’est pourquoi il est nécessaire d’adjoindre un échangeur air/huile destiné à améliorer le refroidissement (fixé  sur le cadre, en avant du moteur). Le réalésage du bloc cylindre doit être accompagné d’un surfaçage du plan de joint de culasse du bloc, sans augmenter exagérément le taux de compression et après avoir vérifié qu’il reste suffisamment de matière pour effectuer cette opération…


Avant toute restauration, la culasse de Z1 doit être attentivement examinée :

  • il est fréquent de constater la présence de fissures entre les puits de bougies et les sièges des soupapes d’admission. Si ces fissures sont superficielles, la culasse est réparable, si ces fissures sont profondes, l’étanchéité ne sera pas assurée et la culasse n’est ni  utilisable en l’état ni même réparable
  • les pas de vis permettant de fixer le couvre arbres à cames et surtout ceux permettant de fixer les paliers des arbres à cames sont souvent endommagés, du fait de l’ancienneté de ces moteurs et du grand nombre de démontages/remontages. Cela entraîne des suintements et des fuites d’huile au niveau du couvre arbres à cames, ce qui est ennuyeux mais pas grave. Cela a de plus néfastes conséquences en ce qui concerne le fonctionnement des arbres à cames. Il est donc impératif de vérifier l’état de tous ces pas de vis, et le cas échéant de les restaurer à l’aide filets rapportés

Dans tous les cas, il est nécessaire de faire surfacer le plan de joint de culasse après avoir vérifié qu’il reste suffisamment de matière pour cette opération : en effet, les nombreux démontages/remontages ont parfois pour conséquence de voiler la culasse ou encore de lui donner une forme légèrement concave. Au démontage de la culasse, l’ensemble de l’équipement mobile doit être vérifié et soigneusement conservé ; certaines pièces sont apérées et ne sont pas interchangeables (paliers d’arbres à cames).


La restauration courante d’une culasse comprend :

  • remplacement des guides de soupapes
  • remplacement et rodage des soupapes
  • vérification des godets (à l’utilisation, les godets jaunissent puis bleuissent, en cas de surchauffe.
    S’ils présentent des rayures longitudinales, ils doivent être remplacés.

Il est également important de vérifier :

  • le bon état des goujons d’échappement
  • la planéité des conduits d’admission (risques de prises d’air)
  • le bon état de la prise de compte-tours (fuite d’huile)

Un travail de préparation peut également être effectué sur la culasse :

  • polissage des conduits d’admission
  • polissage des conduits d’échappements

Dans ce cas, il est prudent de ne pas enlever de matière au niveau des guides de soupapes.

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Certaines préparations poussées peuvent inclure :

  • le perçage d’un deuxième puits de bougie sur chaque cylindre afin d’installer un système de double allumage permettant une meilleure propagation du front de flamme et une meilleure combustion
  • l’utilisation de soupapes de gros diamètre avec ressorts renforcés

Dans tous les cas, il est extrêmement important de réaliser un chanfrein en périphérie de chaque calotte afin d’éviter une « marche d’escalier » (entre chemise et calotte) qui aurait pour conséquence l’apparition de points de chaleur. Il est enfin nécessaire d’effectuer un essai de remontage (bloc + pistons + culasse) afin de vérifier que l’empilage de tous ces éléments est compatible : il faut éviter par exemple qu’une soupape vienne heurter le haut d’un piston.

Au remontage, je privilégie l’emploi d’un joint de culasse monobloc (en lieu et place du joint en deux morceaux et du joint torique au centre).

Après remontage complet du bloc-moteur, celui-ci est équipé d’un kit spécial de carters et bouchons de protection, afin de l’envoyer complet au microbillage. En effet, j’ai renoncé depuis longtemps à faire microbiller les pièces séparément, les risques de retrouver de la microbille de verre à l’intérieur du moteur étant trop importants. Pour un moteur de 1973, la finition sera noire satinée ; pour les moteurs des années suivantes (1974, 1975, 1976), la finition sera brut d’aluminium.

 

A son retour, le bloc est soigneusement inspecté : il peut rester des microbilles infiltrées. Un kit complet de carters périphériques polis est ensuite mis en place avec un jeu de joints neufs et des vis cruciformes conformes à l’origine. Le bloc est enfin réinstallé dans le cadre de la moto.

Un premier remplissage d’huile ordinaire est effectué afin de rincer le moteur de tous les résidus. Le moteur est mis en route. Si tout est OK, cette première huile est remplacée par l’huile définitive qui devra être vidangée après les 500 premiers kilomètres.

Le moteur nécessite un rodage « à l’ancienne » : 5500 tr/mn maxi pendant les 500 premiers kilomètres.

 
Après ce rodage, une première révision sera nécessaire et comprendra les prestations suivantes :

  • vidange huile moteur
  • remplacement filtre à huile
  • démontage carter inférieur et nettoyage crépine pompe à huile
  • resserrage écrous culasse
  • vérification tension chaîne de distribution
  • jeu aux soupapes


Au-delà une simple vidange annuelle est nécessaire.

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