4 cylindres en ligne classique avec vilebrequin plat à 180°
Pulsation à 900 tr/min avec explosions à 180°-180°-180°-180°
moteur HONDA CBX 400 double arbre 16 soupapes refroidi par air des années 80
En moto, le 4 cylindres en ligne 4 temps calé à 180° a été d'abord employé avec vilebrequin longitudinal au début du 20ème siècle, notamment aux USA, puis avec vilebrequin transversal sur les motos de course à partir des années 50 et sur la majorité des motos japonaises hors custom et tout-terrain, à partir de la HONDA 750 Four K0 de 1969 et jusqu'à la fin du 20ème siècle. Avec le renouveau des moteurs à 2 ou 3 cylindres plus compacts et économiques et dont la puissance a largement progressé, le 4 cylindres en ligne n'est en général plus utilisé que sur les sportives à partir de 600 cm3 pour la puissance élevée à très haut régime (autour de 220 ch/l à près de 15000 tr/min) et sur les routières à partir de 900 cm3 pour sa souplesse à bas régime, sa polyvalence, et sa fiabilité.
Les 2 pistons du milieu sont alignés et ceux des extrémités opposés à 180°, ce qui donne une explosion tous les 180°, une grande souplesse à bas régime, une sonorité rageuse à haut régime, et un moteur équilibré pour les forces d'inertie alternatives de 1er ordre.
En revanche cette architecture n'est pas équilibrée pour les forces de 2ème ordre (voir croquis et explications ci-après), ce qui peut nécessiter sur les plus gros moteurs (à partir de 2 l en auto et de 900 cm3 en moto), l'emploi de 2 arbres d'équilibrage (ou parfois d'un seul en moto comme par exemple sur la Kawasaki GPZ 900 R de 1984).
Equilibrage des forces de 2ème ordre d'un 4 cylindres en ligne à vilebrequin plat
moteur KAWASAKI GPZ 900 R Ninja de 1984 avec arbre d'équilibrage
Le couplage des sorties d'échappement permet, avec une longueur de tube optimisée un meilleur rendement et un gain de poids par rapport à 4 pots séparés, avec différents raccordements donnant un son plus ou moins riche en harmoniques :
- le 4 en 1, favorisant le régime de puissance, mais moins intéressant à bas et moyen régime
- le 4 en 2 en 1 (ou 3 Y), favorisant les moyens régimes :
. avec couplage 1-2 et 3-4, à sorties parallèles, le plus utilisé en moto de série avant l'emploi de catalyseurs pour des raisons de coût, d'esthétique, et de sonorité.
. avec couplage 1-4 et 2-3 (par ex Yamaha 600 Diversion, Kawasaki ZZR 1400), à priori le plus efficace car les 2 premiers Y relient chacun 2 cylindres explosant régulièrement à 360° d'intervalle
Voir étude ci-après sur la sonorité en fonction de la forme et de longueur des tubulures primaires du collecteur : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003682X17309155
KAWASAKI Z 1000 H2 (2020)
moteur à compresseur dérivé de la H2 SX
(bruit caractéristique du compresseur lors de la coupure des gaz)
HONDA CBR 1000 RR-R 2020
217 ch à 14500 tr/min !
avec échappement à valves rotatives permettant un couplage variable des tubulures
moteur BMW S 1000 RR 2019 à distribution variable Shift Cam
BMW S 1000 RR 2019
HONDA CB 1000 R 2018
KAWASAKI Z 900 RS 2018
KAWASAKI 1000 Ninja H2
moteur suralimenté par un compresseur
KAWASAKI 1000 ZX-10 2016
moteur BMW S 1000 RR à course courte (49,7 mm) et distribution par linguets
BMW S 1000 RR
KAWASAKI ZX 14 R 2012
YAMAHA YZF 1000 R1 2008 (dernière version avant calage crossplane)
MV AGUSTA 750 F4 1999
Une des plus belles sonorités de 4 cylindres avec échappement à couplage primaire à 180° (4-2-4 en 1999, 4-2-1-2-4 à partir de 2002) et une des plus belles motos sportives avec la Ducati 916, toutes deux dessinées par Massimo Tamburini et équipées de sorties d'échappement sous la selle et d’un monobras
SUZUKI 1300 Hayabusa 1999
une des premières motos de série à atteindre 300 km/h
avec échappement 4-2-1-2 avec couplage primaire des tubulures primaires d'échappement 1-2 et 3-4, avec intervalles d'allumage de 180°-540° et jonction d'équilibrage en X
HONDA CBR 900 RR Fireblade 1992
Echappement 4-2-1 avec couplage des tubulures primaires d'échappement 1-2 et 3-4,
avec intervalles d'allumage de 180°-540°
SUZUKI 1100 GSX-R 1992 avec moteur à refroidissement air/huile SACS
SUZUKI 750 GSX-R 1985 avec moteur à refroidissement air/huile SACS jusqu'en 1991
première moto d'une longue série de sportives réplica
moteur BMW K100 disposé à plat pour abaissement du centre de gravité et avec vilebrequin longitudinal pour transmission par arbre
1000 BMW K100 RS 1983
(pulsations d'échappement irrégulières dues
à des tubulures d'échappement de longueurs différentes)
MV AGUSTA 750 S 1974 avec échappement à 4 pots séparés
BENELLI 250 quattro 1977 avec moteur équipant également la Moto Guzzi 254
avec échappement 4 en 2 avec couplage bien visible des tubulures primaires d'échappement 1-2 et 3-4, avec intervalles d'allumage de 180°-540° et sans jonction d'équilibrage
MOTO GUZZI 254 1977
équipé du même moteur que la Benelli 250 quattro
KAWASAKI Z 650 1976
avec échappement 4 en 2 avec couplage des tubulures primaires d'échappement 1-2 et 3-4 à intervalles d'allumage de 180°-540° et tubulure d'équilibrage en H
MUNCH mammut 1200 TTS-E 1973
Moto de série la plus puissante de son époque avec moteur NSU à injection
Echappement 4 en 2 avec couplage des tubulures primaires d'échappement 1-2 et 3-4 à intervalles d'allumage de 180°-540°
KAWASAKI 900 Z1 1972
premier quatre cylindres japonais de grande série à double arbre arbre à cames en tête (DOHC)
avec échappement à 4 pots séparés
HONDA 750 four 1969
premier quatre cylindres japonais de grande série, simple arbre à cames en tête (OHC)
et avec lubrification par carter sec
avec échappement à 4 pots séparés
HONDA 500 RC 181 1967
avec échappement à 4 mégaphones séparés
HONDA 125 RC 146 1964/1965
environ 25 cv à 16000 tr/min
avec échappement à 4 mégaphones séparés
GILERA 500 Rondine 1937
Moteur double arbre à vilebrequin transversal incliné de 60° vers l'avant
avec compresseur et refroidissement liquide
Echappement 4 en 2 avec couplage des tubulures primaires d'échappement 1-2 et 3-4,
avec intervalles d'allumage de 180°-540° et sans jonction d'équilibrage
Record de vitesse à 274 km/h avec carénage intégral
NIMBUS 750 modèle C 1934 à 1960
à culbuterie non enclose, vilebrequin longitudinal et transmission acatène
Le son est du au système d'échappement à sortie latérale
INDIAN 402 four 1266 cm3 1931 à vilebrequin longitudinal
Le son est du au système d'échappement à sortie latérale
WINDHOFF 750 4 Zylinder 1928
avec moteur à vilebrequin longitudinal refroidi par huile et à arbre à cames en tête
avec couplage des tubulures primaires d'échappement 1-2 et 3-4, à intervalles d'allumage de 180°-540°
FN 750 M50 1924
Moteur semi-culbuté IOE (admission culbutée)
Le son est du au système d'échappement à sortie latérale
HENDERSON 934 cm3 1912 à vilebrequin longitudinal
Le son est du au système d'échappement à sortie latérale
En automobile, la plupart des moteurs 4 temps de 2021 d'une cylindrée comprise entre 1600 cm3 et 2300 cm3 sont des 4 cylindres en ligne turbo, à l'exception des boxer de Subaru et Porsche, et seul le Japon produit encore des 4 cylindres atmosphériques (Mazda Skyactiv X, Toyota VVT-I à fonctionnement Atkinson, Honda et Suzuki hybrides...).
Parmi les plus gros 4 cylindres en ligne essence on distingue le 3 l Porsche à 2 arbres d'équilibrage équipant les 944 S2 de 1989 et 968 de 1992, et le 4.4 l de la Bentley 4 1/2 de 1927 ayant couru aux 24 h du Mans en version suralimentée par compresseur.
son du 1.8 turbo ALPINE A 110 de 2018
son du 2.0 MAZDA MX5 Skyactiv de 2016
son du 1.4 TSI turbo+compresseur de la VW POLO GTI V
son du 2.0 VTEC HONDA S 2000 de 1999 (240 cv à 8300 tr/min, soit 120 cv/l)
son du 3.0 PORSCHE 944 S2 de 1989, l'un des plus gros 4 cylindres de son époque, équipé de 2 arbres d'équilibrage, avec couplage primaire des échappements 1-4 et 2-3 à intervalles d'allumage de 360°
son du 2.0 double arbre "Bialbero" de l'ALFA ROMEO 2000 Spider de 1978
son de la BENTLEY 4 1/2 de 1928 (moteur de 4400 cm3 avec alésage course de 100 x 140 mm, simple arbre à cames en tête et 4 soupapes par cylindre)