L’histoire de la Moto Guzzi 4 cylindres

A l’occasion du 100ème anniversaire de Moto Guzzi cette année, on traitait dans le dernier article de la mythique Ottocilindri équipée de son impressionnant V8 de 500 cm3. Le modèle précédent, beaucoup moins connu, fût pourtant une grosse base d’inspiration pour la conception des futurs modèles de chez Guzzi, il s’agissait de la 500 4 cylindres.

L’histoire de cette moto nous ramène en 1951 avec Moto Guzzi en compétition. L’ingenieur Giulio Carcano, responsable du bureau d’études interne de Moto Guzzi à l’époque et en charge de la conception des modèles de course de la marque, planche sur un nouveau moteur pour remplacer l’extraordinaire Bicilindrica équipée de son bicylindre en V de 500 cm3 créé déjà en 1933. Ce modèle aura eu une longue et exceptionnelle carrière sur les circuits. A bout de souffle et incapable de contrer la puissance de la nouvelle Norton Manx et des nouvelles MV Agusta et Gilera 4 cylindres, Carcano ne voit pas d’autres choix que de repartir d’une feuille blanche.

La 500 Bicilindrica de la maison Guzzi. Créée en 1933, elle aura eu une belle carrière sur les circuits jusqu’en 1952, soit une carrière de presque 20 ans.

C’est en 1951 que G. Carnano, accompagné de son équipe d’ingénieurs, commence à plancher sur un nouveau moteur qui selon lui, devait être différent de ce qui avait pu être réalisé auparavant pour la compétition. C’est aussi tout naturellement que son concepteur y a vu également une belle opportunité de pouvoir tester des nouveautés en compétition sur une de ses machine de course.

Chez Moto Guzzi, les ingénieurs savaient que la recette de la puissance se trouvait dans la démultiplication des cylindres. Et pour cause, cette 4 cylindres n’était pas le premier coup d’essai de la marque. En 1930, Moto Guzzi avait déjà conçu un 4 cylindres équipé d’un compresseur mais qui n’a malheureusement pas dépassé le stade expérimental. Il faut souligner d’ailleurs que durant la période des années 30 / 40, la maison Guzzi avait fait du moteur équipé d’un compresseur sa « spécialité ». Spécialité, soit dit en passant, qui disparaitra à la fin des années 40 avec l’interdiction de l’usage des compresseurs en compétition obligeant l’ensemble des constructeurs à repartir sur des moteurs atmosphériques.

En tenant compte de ce dernier paramètre et avec cette vision des choses, Carcano partait du principe qu’il fallait plus qu’un bicylindre pour contrer la concurrence. Et pourquoi pas un 4 cylindres ? S’est t-il sûrement demandé au moment de faire son choix. Le 3 cylindres face à la route ayant déjà été tenté en 1939 et rapidement abandonné dans son développement, ce sera alors un 4 cylindres.

La coupe de ce 4 cylindres révèle la disposition intérieure des différents organes. Un moteur conçu complètement dans la longueur.

Quand les premières informations commencèrent à être diffusées, la presse s’étonnait de voir Moto Guzzi partir sur une solution qui s’apparente à une solution qui pourrait être finalement utilisée en automobile, et cela non seulement par rapport au moteur mais aussi par rapport à la transmission finale.

Le développement

En 1952, Moto Guzzi diffuse une première esquisse à la presse internationale concernant ce nouveau 4 cylindres en ligne.

Chez Guzzi, comme pour la puissance, ils avaient déjà compris aussi depuis longtemps l’intérêt de l’étude sur l’aérodynamique et notamment le fait d’avoir un maître-couple le plus faible possible. En outre, c’était l’une des raison qui avait poussé Moto Guzzi à incliner vers l’avant ses monocylindres. En tenant compte de ce fameux maître-couple, la solution du 4 cylindres face à la route façon Gilera ou MV Agusta fût aussitôt mise de côté et c’est donc naturellement que le choix de la disposition longitudinale s’est imposée. Bien évidemment, cette solution technique oblige à faire appel à un refroidissement liquide notamment pour les cylindres arrières. Avec un refroidissement par air, ces derniers auraient tout simplement surchauffés étant donné que l’air ne pouvait pas circuler autour. Ce même concept sera repris sur l’Ottocilindri qui la remplacera 2 ans plus tard.

L’esquisse de la 500 4 cylindres de Moto Guzzi dévoilée à la presse en 1952. Le concept est là mais il faut encore le travailler.

Le moteur est donc un 4 cylindres en ligne longitudinal aux cotes supercarrées avec un rapport alesage x course de 56 x 50 mm et un taux de compression relativement élevé de 11 pour 1. Le bloc moteur développe une puissance de 55 CV à 9000 tr/min.

Lorsque l’on observe le moteur de plus près, on remarque que le carter moteur supérieur est réalisé en alliage d’aluminium. Les carters inférieurs et supérieurs ont leur jonction au niveau de l’axe du vilebrequin pour en faciliter le démontage.

Une fois le moteur ouvert, on constate que les chemises des pistons sont vissées à l’intérieur de la culasse, celle-ci étant non détachable.

Les pistons possèdent, en tout et pour tout, 3 segments dont 2 pour la compression et un dernier faisant office de racleur. Lorsqu’on retourne le piston, la sous face de la calotte fait apparaître 5 nervures servant à le raidir et à le refroidir.

Les bielles, quant à elles, sont fabriquées en une pièce d’acier forgé et leurs pieds accueillent des bagues en bronze phosphoreux.

Le vilebrequin est démontable aux endroits où on sont situés les manetons tandis que ces derniers sont assemblés aux deux masses d’équilibrage avec le procédé Hirth. Les têtes de bielles tournent sur des roulements de type « rouleaux » tout comme les 4 paliers avant du vilebrequin. Seul le palier central du vilebrequin tourne sur une double rangée de rouleaux ainsi le 5ème palier, qui tourne lui par contre, sur un roulement à billes. En outre, entre ce dernier et l’embrayage, l’embiellage supporte un pignon à taille droite qui entraîne la pompe à huile ainsi que les 2 arbres à cames en tête via une cascade de pignons.

Le procédé d’assemblage Hirth consiste en un assemblage de pièces via une bague usinée avec des dentures planes.

Lorsque le regard se porte sur le distribution, on observe que chacun des arbres à cames tourne sur un palier lisse central et sur un roulement à aiguilles situé à chacune de ses extrémités. Les cames actionnent les soupapes via des poussoirs et 3 ressorts rappellent chacune de ces soupapes. Les 2 soupapes par cylindres, 32 mm pour l’admission, 30 mm pour l’échappement, ont une inclinaison de 90 degrés entre elles.

Étant donné que la culasse n’est pas détachable – on le rappelle afin de renforcer l’étanchéité – en cas de casse d’une soupape, le remplacement semble un peu compliqué. La solution trouvée par G. Carcano semble pourtant assez simple : chasser les guides soupapes en bronze phosphoreux grâce à une collerette qui s’appuie sur les ressorts de rappel. Une fois le guide retiré, la soupape peut « tomber » dans le cylindre pour être récupérée.

Les soupapes reposent directement sur la culasse en alliage léger mais l’espace entre elles étant tellement réduit, la bougie se retrouve vissée dans un manchon en laiton, qui se retrouve lui même vissé dans la culasse. Disposant d’ailettes, ce manchon en laiton baigne dans le liquide refroidissement via de petites chambres usinées directement dans la culasse.

Sur la coupe de la culasse, on remarque le faible espace entre les soupapes.

L’espace étant tellement réduit entre les soupapes de par leurs dimensions, il était impossible pour Giulio Carcano d’avoir une bougie qui débouche directement dans le cylindre. En conséquence, les électrodes des bougies débouchent sur des petites chambres de combustion annexes qui débouchent elles-même sur l’intérieur de la culasse. Une solution astucieuse lorsqu’on manque véritablement de place.

Le refroidissement du moteur est assuré par une circulation d’eau dans la culasse ainsi qu’autour des chemises des cylindres. Cette circulation se fait, non pas par thermosiphon comme cela avait été réalisé sur l’AJS V4 Supercharged dans un premier temps, mais bien par une pompe centrifuge entrainée par le vilebrequin.

Du côté de l’alimentation, c’est sur ce point que ce 4 cylindres est assez novateur pour l’époque car il est équipé d’une injection mécanique. Ayant déjà déposé un brevet sur celle-ci en 1950, G. Carcano ressortit du tiroir de son bureau le dossier complet du système. Dans le bureau d’études de la maison Guzzi, les ingénieurs travaillaient sur ce concept d’injection depuis quelques années dans le but d’obtenir une plus grande précision sur la pulvérisation du mélange dans le cylindre par rapport à une carburation classique. Le staff du constructeur avait certes, compris que le fait de multiplier les cylindres pour avoir de la puissance était une excellente chose mais qu’optimiser la carburation était avant tout primordial pour le rendement d’un moteur. L’occasion était trop belle pour tester ce système.

Lorsqu’on se penche un peu sur le brevet déposé en 1950, celui-ci décrit un principe d’injection mécanique envoyant de l’air sous pression pour pulvériser le jet de carburant. Pour envoyer cet air sous pression, le système requiert un compresseur de type Roots casé à l’intérieur du carter de boîte de vitesses, entrainé par l’axe d’un pignon intermédiaire commandant les arbres à cames. Cet air sous pression, arrivant de manière discontinue dans le corps du pulvérisateur, est régulé par une soupape actionnée depuis une came se situant sur l’arbre à came d’admission, son temps d’ouverture étant calé sur celui de la soupape d’admission. L’air sous pression est canalisé sur « une buse » usinées de 6 rainures tangentielles tandis que le jet d’essence ressort par l’orifice centrale qui débouche dans la pipe d’admission.

Le principe de l’injection mécanique du brevet de Moto Guzzi déposé en 1950.

L’essence est, quant à elle, envoyée sous pression par une pompe à engrenages à débit continu. Le dosage du mélange est alors obtenu par un papillon des gaz situé en aval du système – voir n°12 dans l’illustration ci-dessus – et le surplus d’essence est finalement renvoyé dans le gros réservoir de 28 litres.

Sauf que dans les faits, il semblerait que la maison Guzzi ait quelque peu modifié le concept décrit dans son brevet en supprimant le compresseur servant à injecter l’air sous pression. Ce qui sous-entend de n’avoir uniquement que l’essence qui soit envoyée sous pression via la pompe à engrenages. La maison Guzzi resta très discrète sur son système d’injection corrigé vis-à-vis de la presse, si bien que cette dernière se garda de n’avancer quoique ce soit à son sujet tellement le système paraissait complexe pour l’époque.

Du côté de la transmission, la boite de vitesses est composée de 4 rapports. Dans sa conception, l’embrayage en lui même, est particulièrement petit et n’est pas refroidit. De plus, la pression assurée dessus ne s’effectue qu’avec un seul et unique ressort, ce qui laisse présager un grand manque de précision et de progressivité. Les 4 disques composant l’embrayage dont les garnitures sont collées, sont séparés entre eux par 4 disques métalliques.

Parmi les autres nouveautés testées en compétition par Moto Guzzi, on remarque en observant la moto et notamment la transmission finale, que l’ensemble pignon / couronne / chaîne a été troqué par un tout autre système : la transmission acatène. Une première pour le constructeur en compétition.

Comment ne pas rester indifférent face à ces sorties d’échappement ? On remarque la transmission acatène au second plan.

Du coté de la partie cycle, la cadre est un double berceau à treillis tubulaires en acier enserrant le bloc moteur longitudinal, devenu une habitude de la maison Guzzi dans ses conceptions. La fourche avant est une fourche à balancier et la suspension arrière est confiée à 2 combinés. Le freinage est assuré par un double tambour à l’avant et un simple tambour à l’arrière. Dans l’ensemble, cette 4 cylindres pèse environs 145 kg et annonce une vitesse maximum d’environ 225 km/h .

Un certain aboutissement

En 1953, la 4 cylindres de Moto Guzzi voit un certain aboutissement dans son développement avec l’adjonction d’un carénage aux formes assez particulières. Son garde boue avant, fabriqué en tôle de magnesium et s’apparentant à un « bec d’oiseau », fait son apparition et inspirera également le design du carénage de la Bialbero 250 de course du constructeur.

La 500 4 cylindres de 1953 avec son nouveau carénage et son garde boue avant façon « bec d’oiseau ».

Les formes particulières de ces carénages feront parler beaucoup d’elles. Celles-ci inspireront également la firme NSU avec sa R22 250 cm3 de 1954.

Une évolution, un abandon

En 1954, la 500 4 cylindres adopte un nouveau carénage intégral en remplacement de l’ancien. Ce carénage est le résultat des études sur l’aérodynamique réalisées au moyen de la soufflerie interne développée par la marque au début des années 50.

En 1954, la 4 cylindres troque son carénage avec son bec d’oiseau pour un carénage intégral.

Mais en septembre 1954, le constat est là. Les résultats de cette 500 4 cylindres ne sont pas à la hauteur des attentes de Moto Guzzi, les retours des pilotes sur les comportements de la moto en course sont relativement mitigés et Giulio Carcano se voit dans l’obligation de revoir complètement sa copie. La 4 cylindres est abandonnée et cette décision donnera naissance à la future Ottocilindri reprenant certains choix techniques de cette 4 cylindres.

Cet abandon est la conséquence de 2 défauts de conception. Le premier étant prévisible, le second fût plutôt une découverte lors du pilotage.

Le premier concerne la conception de l’embrayage. Avec son petit diamètre, contrôlé par un seul et unique ressort, il rendait le changement de rapports assez compliqué engendrant alors une grosse perte d’efficacité dans le pilotage en course.

Le second concerne le couple de renversement de l’embiellage qui était faiblement contrebalancé par le sens de rotation inverse de l’arbre de transmission. Cette « désynchronisation » renvoyait comme impression particulière aux pilotes d’avoir une moto qui « louvoie » une fois en piste sur des tracés sinueux.

Au final, cette moto n’était pas à l’aise sur les circuits sinueux mais uniquement sur les circuits rapides nécessitant à la fois de ne changer que très peu de fois de rapport et de n’avoir que très peu de virages. Enrico Lorenzetti arrivera tout de même à l’emmener avec lui sur le podium à Hockenheim en remportant le Grand Prix de 1953 avec une vitesse moyenne de 170 km/h et Fergus Anderson tournera sur sa meilleure pointe au tour à la vitesse de 181 km/h.

La 500 4 cylindres lors d’un galop d’essai équipée de son nouveau carénage.

Ces 2 défauts majeurs furent pris en compte sur la conception de l’Ottocilindri pour ne pas reproduire les mêmes erreurs. Finalement, on ne pourra que constater que tout n’était pas à jeter sur cette 4 cylindres et que les bonnes idées qui ont pu être reprises, l’ont été autant que faire se peut sur l’Ottocilindri. Quant aux mauvaises, elles servirent de leçon sur des conceptions à revoir, à conserver pour d’autres applications ou plus simplement à ne plus reproduire.

Quoiqu’il arrive, même si toutes les contraintes peuvent être solutionnées, il y aura toujours un détail qui nous échappera. Seule, ce qu’on appelle communément l’expérience, permettra d’évoluer vers une meilleure version des choses.

Ecrit par BrG.

Crédits photos / images :

Italianways.com