V4 ou quatre cylindres en ligne : quels avantages et inconvénients ?

C'est la faiblesse historique de Yamaha, pointée du doigt année après année par ses pilotes et régulièrement mise en avant par Fabio Quartararo, y compris l'année de son titre en 2021 : un cruel manque de puissance face à la concurrence, Ducati en tête. Yamaha a éprouvé de grandes difficultés pour gagner en vitesse de pointe et des doutes sont également apparus sur la capacité réelle de la marque à corriger le tir en raison de l'architecture choisie pour son moteur.

En 2023, les M1 seront les seules machines de la grille équipées d'un quatre cylindres en ligne, l'unique autre constructeur ayant fait ce choix, Suzuki, s'étant désengagé du MotoGP. Toutes les autres marques ont opté pour un V4 avec une ouverture à 90°, solution utilisée par Ducati depuis ses débuts, à laquelle Honda s'est convertie en 2012 et Aprilia en 2020, et que KTM a aussi adoptée.

Si tous les constructeurs ont convergé vers une architecture similaire, pourquoi Yamaha reste-t-il attaché à son quatre cylindres en ligne ? Les deux options ont chacune leurs lots d'avantages et d'inconvénients, et contribuent à définir le caractère des motos.

Des moteurs au comportement différent

Un V4 est avant tout réputé pour la vitesse de pointe qu'il apporte, grâce à une plus grande puissance. Pour en comprendre les raisons, il faut se plonger dans les entrailles du fonctionnement d'un moteur. La combustion du carburant dans les cylindres entraîne un mouvement rectiligne des pistons, transmis par le système bielle-manivelle au vilebrequin pour le transformer en mouvement rotatif.

Placer les cylindres en V permet de les rapprocher et donc d'utiliser un vilebrequin plus court, offrant ainsi plus de rigidité et de résistance. Cette architecture permet aussi de réduire le nombre de pièces utilisées pour le roulement, et de réduire par la même occasion les frictions, synonymes de perte d'énergie.

Fabio Quartararo a souvent souffert face aux pilotes Ducati en 2022

Le V4 apporte d'autres bénéfices. La disposition des pistons offre un meilleur équilibre et moins de vibrations, ce qui permet de se passer d'un arbre d'équilibrage qui serait susceptible de réduire l'inertie du vilebrequin. Autre avantage, le V4 permet d'utiliser une boîte à air avec laquelle on contrôle mieux les pertes par pompage, c'est à dire l'énergie perdue en balayant les gaz d'échappement.

Chacun de ces atouts assure un meilleur rendement au moteur, ce qui se traduit par une capacité à atteindre un régime plus élevé et à tirer plus de puissance.

Le quatre cylindre en lignes a aussi ses forces

Les bénéfices du V4 sont importants mais cette solution technique a aussi ses désavantages. De cette architecture résulte un moteur plus long et imposant que le quatre cylindres en ligne, ce qui contraint les constructeurs à le positionner plus en arrière, et la deuxième ligne d'échappement qu'il implique réhausse le centre de gravité de la moto. Pivoter légèrement le moteur vers l'arrière permet d'améliorer la situation, tant pour abaisser pour le centre de gravité que pour réduire l'empattement, mais un V4 reste plus difficile à intégrer dans le cadre qu'un quatre cylindres en ligne, ce qui implique des compromis techniques.

Les différences de taille du vilebrequin ont également une influence sur le comportement de la moto en courbe. De la même façon qu'une toupie plus large s'équilibrera plus facilement qu'un modèle très fin, le vilebrequin plus gros d'un quatre cylindre en ligne lui permet d'avoir plus d'inertie que celui d'un V4 dans un changement de direction, en tournant plus lentement autour de son axe longitudinal, et donc de réagir moins brutalement aux potentiels changements d'adhérence.

Ce phénomène, nommé effet gyroscopique, signifie que la moto reste plus facilement sur sa trajectoire, et ce comportement plus prévisible peut permettre de gérer l'accélération d'une façon plus linéaire en sortie de courbe. Le pilote d'une moto équipée d'un quatre cylindres en ligne peut cependant être pénalisé au freinage puisqu'il doit préparer une trajectoire plus ronde et peut moins "jeter" sa machine dans le virage.

Tous ces facteurs influent sur le pilotage à adopter. Cette attitude plus "saine" de la moto en courbe peut notamment aider à préserver les pneus, offrant un avantage en fin de course, et permettre au pilote de s'économiser physiquement.

Des avantages qui ne s'équilibrent pas toujours

Chacune des deux architectures a des forces et faiblesses capables de se compenser mais en course, l'avantage semble clairement en faveur du V4. En 2022, Fabio Quartararo peinait régulièrement à rester dans le sillage de ses rivaux en ligne droite en raison du déficit de puissance de sa moto et n'était que très rarement capable de les attaquer au freinage, d'autant plus que le comportement de son moteur lui permettait moins d'adopter une trajectoire "en V" et donc de se montrer agressif en entrée de courbe.

Par la suite, le potentiel avantage dont il aurait pu disposer en courbe était difficile à exploiter puisqu'il était "bloqué" par les pilotes présents devant lui sur la trajectoire, et que s'en écarter pour tenter un dépassement lui aurait fait perdre encore plus de temps.

L'avantage de la Yamaha en courbe est parfois impossible à exploiter

La situation est différente dans l'exercice des qualifications, où chaque pilote peut profiter des qualités de sa machine sans être influencé par la présence de ses concurrents à proximité. Le temps perdu en ligne droite par le quatre cylindres en ligne peut donc être compensé en courbe et Fabio Quartararo l'a prouvé avec les 16 poles depuis le début de sa carrière en MotoGP, mais le Français a éprouvé de plus en plus de difficultés sur un tour. Sa dernière pole remonte au GP d'Indonésie 2022, deuxième manche au programme l'an passé, et plus la saison avançait, plus il avait du mal à se battre pour la première ligne.

Il est cependant difficile d'attribuer cette baisse de forme uniquement au choix technique de Yamaha sur son moteur et il ne faut pas oublier que le bloc 2022 n'était qu'une évolution de celui utilisé les deux années précédentes, des craintes pour la fiabilité ayant poussé le constructeur à abandonner certaines nouveautés. Bien d'autres éléments techniques entrent en jeu et la M1 semble d'ailleurs avoir perdu sa souplesse d'utilisation légendaire, pourtant en partie attribuée à son moteur. Et dans le même temps, Suzuki a gagné en puissance sur son moteur à l'architecture similaire et a remporté deux de ses trois dernières courses en catégorie reine, pendant que Yamaha était à la peine fin 2022.

Le quatre cylindres en ligne n'a donc peut-être pas dit son dernier mot et Yamaha a répété son attachement à cette solution technique, estimant ne pas en avoir encore atteint les limites. Pressée par Quartararo, la firme d'Iwata a mis les bouchées doubles sur le développement de ce moteur pour 2023 avec de nombreuses recrues et en sollicitant l'expertise de Luca Marmorini, ancien responsable des moteurs de Ferrari en F1 ayant aussi travaillé sur le V4 d'Aprilia en MotoGP.

Et si le test de Sepang, première occasion de se plonger en détail sur les évolutions de Yamaha pour 2023, est loin d'avoir dissipé tous les doutes en interne, Quartararo est cette fois formel : un "gros cap" a été franchi en termes de puissance avec le moteur 2023. Il faudra maintenant confirmer ces progrès en course, sans quoi le dernier constructeur fidèle au quatre cylindres en ligne pourrait être contraint d'adopter la philosophie de ses concurrents.