Le moteur

 

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 des techniques jusque-là réservées à l’industrie automobile, Kawasaki propose avec 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 :

1° réaliser un moteur solide, fiable et d’une grande longévité.

2° pouvoir effectuer les interventions mécaniques sans avoir à extraire le moteur du cadre.

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Ce bloc est initialement conçu pour une cylindrée de 1000 cm3 et une puissance de 100 CH.

Le cahier des charges du constructeur prévoit même de porter par la suite la cylindrée jusqu’à 1200 cm3.

Pour privilégier la fiabilité, la Kawasaki ramène la cylindrée de la 900 Z1 à 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.

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 annoncé pour 82 CH à 8 500 tr/mn.

Il délivre 7,5 mkg de couple maxi à 7000 tr/mn

Son taux de compression est de 8,5 à 1.

Les passages au banc de puissance réalisés par les journalistes de l’époque indiquent que la puissance réelle est de l’ordre de 79 CH, les usines japonaises ayant tendance à optimiser la puissance de leurs productions.

Le moteur 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 soupapes sont placées sous des godets avec réglage par pastilles. 

Soupapes ADM : 36 mm, levée 8,7 mm.

Soupapes ECH : 30 mm, levée 7,6 mm.

Les soupapes d’origine comportent un numéro de 1 à 10 usiné au moulage en relief et permettant de les identifier.

Le n° 10 correspond à la configuration la plus sportive.

Les arbres à cames 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 premières Z1 de 1972, les arbres à cames sont de type « Hollow » : ils sont évidés.

Cette caractéristique est rapidement abandonnée par la suite

Les culasses de 900 (1972 à 1976) sont équipées de goujons d’échappement de 6 mm, assez fragiles.

A partir de 1977 (Z1000 A1), on trouve des goujons 8 mm, plus solides.

Le vilebrequin assemblé, composé de neuf éléments, repose sur six roulements.

Les têtes de bielles sont de type monobloc (fermées) et sont montés sur des cages à aiguilles.

L’entraînement de la distribution à chaîne simple s’effectue par le biais d’un pignon central de 15 dents, ce qui détermine un rapport de 1:2  par rapport aux arbres à cames.

Le vilebrequin est la pièce maîtresse de ce moteur : sa conception (assemblé) et son montage sur roulements en font un ensemble extrêmement robuste. Conçu dès l’origine pour recevoir une puissance de 120 CH, le vilebrequin de la Z1 s’avère capable d’encaisser des puissances encore plus importantes.

Les motos d’endurance des années 70 délivrent jusqu’à 130 CH et sont équipées de vilebrequins d’origine retravaillés.

La 1000 Z1R Turbo de 1978 délivre jusqu’à 140 CH et possède un vilebrequin d’origine non modifié.

Certains dragsters sortent plus de 200 CH sans que le vilebrequin en soit affecté.

A noter : sur les premiers modèles, certains vilebrequins comportent des annotations (idéogrammes) inscrites par les ouvriers sur la chaîne de montage.

 

Le bloc-cylindres 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 participe de la longévité de ce moteur.

 

Sur les modèles 72 et 73, le bloc peint en noir, contribue pour beaucoup au succès de la Z1.

Mais le noir coûte cher, se salit vite et vieillit mal…

A partir de 1974 – modèle 900 Z1A – Kawasaki laisse le bloc dans sa couleur brute, gris aluminium.

 

Le joint de culasse monobloc des premiers modèles est rapidement remplacé par un nouveau joint en deux parties avec joint torique autour du puits de chaîne de distribution.

Les rouleaux-guide sont également modifiés.

 

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

La boîte de vitesses comporte deux arbres sur roulements et 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 l’arbre primaire).

Sur l’extrémité opposée, les arbres reposent sur des bagues.

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

L’embrayage en bain d’huile comprend 8 disques garnis, 7 disques lisses en acier et 5 ressorts de maintien.

La commande par câble agit sur un excentrique.

On touche là l’un des points faibles du moteur de la Z1 : la cloche d’embrayage encaisse toute la puissance du moteur 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 un kit de réparation (plateau + ressorts) dont le montage nécessite une presse hydraulique.

En outre, le phénomène apparaît de nouveau après quelques milliers de kilomètres…

Si le phénomène persiste et s’amplifie, 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 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.

 

De la pompe, l’huile passe d’abord dans le filtre pour être envoyée dans trois directions différentes :

1° vers les paliers et les boutons de maneton, puis par force centrifuge, sur les parois des cylindres

2° 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

3° vers les supports de la boîte de vitesses

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La pression standard est de 0,2 kg/cm² à 3 000 tr/mn.

Sur les premiers modèles (1972 et 1973) la pompe à huile a tendance à déjauger lors des accélérations ou des freinages appuyés.

Pour remédier à ce problème, le carter inférieur situé sous le moteur est rapidement doté d’une chicane afin de limiter les mouvements d’huile 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.

Conséquence : les impuretés retenues par le filtre retournent dans le circuit.

 

L’alimentation est confiée à une rampe de quatre carburateurs Mikuni (VM28SC) avec diffuseurs de 29 mm.

Les carburateurs sont reliés à un filtre à air à cartouche.

 

Au fil des années et des modèles, les carburateurs ne cessent d’évoluer.

Sur les modèles 72, les corps des premiers carburateurs ont tendance à se déformer, notamment à chaud, ce qui perturbe le fonctionnement des boisseaux.

Une double une nervure de renfort vient remédier à ce défaut.

En 1974 apparaît une évolution de la rampe VM28SC qui est conservée sur les modèles Z1B de 1975.

En 1976, la Z900 A4, soumise aux nouvelles normes anti-pollution, reçoit de nouveaux carburateurs (VM26SS) 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 :

Le fait que le gros 4 cylindres soit refroidi par air a plusieurs conséquences :

1° le moteur refroidi mieux en roulant qu’en tournant au ralenti (moto à l’arrêt).

2° les cylindres extérieurs (n°1 et 4) sont mieux refroidis que les cylindres du centre (n°2 et 3).

3° 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.

Rares sont les bielles coulées sur un moteur de Z1.

La métrologie du vilebrequin est effectuée au comparateur.

Dans la plupart des cas, le vilebrequin est en bon état et les côtes demeurent dans la tolérance du constructeur.

A noter : si vilebrequin prend du jeu, c’est au niveau des roulements centraux (toujours les cylindres n°2 et 3), les roulements externes moins sollicités demeurent généralement en bon état.

L’état des paliers sur les demi-carters moteur doit également être inspecté : il est fréquent 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.

Ces paliers sont directement usinés dans l’aluminium du demi-carter moteur.

Leur réfection est possible mais affaire de spécialiste.

La dépose du vilebrequin permet de remplacer la chaîne de distribution.

Celle-ci doit être en un seul tenant morceau, si possible sans attache-rapide.

On remplace également l’ensemble des pièces permettant le guidage de la chaîne de distribution : roulettes-guides, patin, tendeur, dampers en caoutchouc.

La boîte de vitesses est solide, elle nécessite tout de même une inspection détaillée avant son remontage.

Un fort kilométrage peut se traduire par un marquage excessif des fourchettes.

Dans ce cas, leur remplacement est impératif.

Il arrive que la deuxième vitesse ait du mal à s’enclencher ou qu’elle saute.

C’est le signe d’une boîte de vitesses fatiguée et souvent d’une moto fort kilométrée.

Dans ce cas, il est 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 souvent affaissés.

Certains peuvent être cassés, ce qui peut entraîner de graves conséquences si des morceaux de ressorts se retrouvent dans les roulements ou dans les pignons de boîte …

Une réfection partielle ou totale de l’embrayage et de la cloche est donc nécessaire.

Pour prévenir l’usure et la casse de ces ressorts, il est possible de rabattre les volets au plus près des ressorts.

 

On a vu également l’importance du bon fonctionnement de la pompe à huile.

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, la pompe à huile d’origine est remplacé par un modèle plus récent :

1° au débit plus important.

2° à la pression plus élevée.

3° avec un clapet de décharge qui évite de renvoyer dans le moteur les impuretés accumulées dans le filtre.

 

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

 

 

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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…

Un bloc de Z1 comprend suffisamment de matière pour pouvoir être aléser de + 17mm, passer de 66 mm à 73 mm.

Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir un kit complet : chemises + pistons + segments.

Les côtes les plus courantes sont : 1015 cm3, 1045 cm3, 1075 cm3, 1105 cm3, 1135 cm3 et 1170 cm3.

Au-delà, il est nécessaire de 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 allant jusqu’à 1500 cm3 (alésage 85 mm) !

 

 

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Plus on augmente la cylindrée du bloc moins on dispose d’épaisseur de matière pour disperser la chaleur.

Il est donc nécessaire de rajouter un échangeur air/huile (fixé  sur le cadre, en avant du moteur) destiné à améliorer le refroidissement de l’huile du moteur.

En outre, l’apport d’un tel échangeur permet d’augmenter la capacité d’huile d’environ 500 cm3 ce qui améliore également le refroidissement.

 

Lors du réalésage du bloc-cylindres, la planéité et l’état du plan de joint de culasse doivent être contrôlés.

Il est d’usage de rectifier ce plan de joint.

 

A l’examen, la culasse peut présenter certains désordres.

Des fissures peuvent apparaître entre les puits de bougies et les sièges des soupapes d’admission. Si ces fissures restent superficielles, la culasse est réutilisable, si elles sont profondes, l’étanchéité n’est pas assurée et la culasse n’est ni réutilisable ni peut-être réparable.

En 2019, Kawasaki a décidé de lancer la fabrication d’une série de nouvelles culasses de Z1 afin de palier à la carence de culasses en bon état. 

Les pas de vis permettant de fixer le couvre arbres à cames et les paliers des arbres à cames sont souvent endommagés, du fait du grand nombre de démontages/remontages.

Cela entraîne des suintements et des fuites d’huile au niveau du couvre arbres à cames :  ennuyeux mais pas grave.

Plus sérieuses sont les conséquences en ce qui concerne le maintien et le fonctionnement des arbres à cames. Il est donc impératif de vérifier l’état de ces pas de vis, et le cas échéant de les restaurer à l’aide filets rapportés.

Il est également d’usage de rectifier le plan de joint de la culasse.

Après de nombreux démontages, remontages et resserrages, la culasse peut être voilée ou encore légèrement concave.

Au démontage de la culasse, l’ensemble de l’équipement mobile doit être vérifié et soigneusement répertorié.

Certaines pièces appairées ne sont pas interchangeables : paliers d’arbres à cames.

La restauration courante d’une culasse comprend :

1° remplacement des guides de soupapes.

2° remplacement et rodage des soupapes.

3° 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 :

1° l’état des goujons d’échappement.

2° l’état des plans de joints des conduits d’admission (risques de prises d’air au niveau des pipes).

3° l’état de la prise de compte-tours (fuite d’huile).

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

1° polissage des conduits d’admission.

2° 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 :

1° le perçage d’un deuxième puits de bougie sur chaque cylindre afin d’installer un double allumage permettant une meilleure propagation du front de flamme et une meilleure combustion.

2° l’utilisation de soupapes de gros diamètre avec ressorts renforcés.

Lorsque le bloc a été réalésé, il nécessaire 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.

Au remontage, les joints du constructeur ne posent pas de problèmes.

L’utilisation de joints adaptables est parfois risquée, certaines fabrications s’avérant approximatives : joint de culasse, joints toriques, etc …

 

Après remontage complet, le bloc-moteur est protégé et envoyé complet au microbillage.

Microbiller les pièces séparément laisse de la microbille dans les conduits et les canalisations dont le rinçage s’avère très difficile.

 

Pour un moteur de Z1 1972 ou 1973, la finition est en peinture polyuréthane noire satinée.

Pour les moteurs des années suivantes (1974, 1975, 1976), la finition reste brut d’aluminium.

A son retour de peinture ou de microbillage, chaque moteur est soigneusement inspecté : il peut rester des microbilles infiltrées.

Les carters périphériques polis sont ensuite mis en place avec des joints neufs et des vis cruciformes d’origine rezinguées.

 

Le bloc peut être 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.

Celle-ci est 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 est nécessaire et comprend les prestations suivantes :

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

Ensuite, une simple vidange annuelle est nécessaire.

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