Cómo construyó Chevy su nuevo motor Corvette Z06

La ingeniería de la vieja escuela se encuentra con la tecnología de la nueva escuela en el totalmente nuevo Gemini Small Block V8 de Chevrolet.

En su libro de 1981, Disturbing the Universe, el difunto físico Freeman Dyson escribió: "Un buen ingeniero es una persona que hace un diseño que funciona con la menor cantidad posible de ideas originales".

Jordan Lee no está de acuerdo. Es el ingeniero jefe del equipo Small Block de Chevrolet, que diseñó el nuevo LT6 V8 que impulsa el C8 Corvette Z06 de motor central enfocado en las pistas de carreras. Las ideas originales, dice, están bien siempre y cuando "ganen" su lugar en un proyecto basado en el mérito.

"Nunca implementaremos tecnología por el bien de la tecnología. Tiene que haber un beneficio tangible real para el cliente para que se considere". En el caso del LT6, que reemplaza al LT4 V8 sobrealimentado que se usó en el Corvette Z06 de la generación anterior (C7), la potencia constante y la pasión son los beneficios tangibles.

El equipo de Small Block de Chevy se dio cuenta de esas ventajas al combinar lo mejor en diseño digital y herramientas de análisis, materiales avanzados y procesos de fabricación con cinco enfoques de ingeniería clásicos.

Los motores de combustión interna (CI) son bombas de aire. Al igual que los seres humanos, respiran oxígeno y exhalan dióxido de carbono (CO2). Comenzando con el motor "Motorwagen" monocilíndrico de Karl Friedrich Benz en 1885, los primeros motores IC automotrices eran de aspiración natural (NA), respirando aire atmosférico ambiental.

La densidad del aire varía con la presión atmosférica y, a medida que el desarrollo continuó a principios del siglo XX, los ingenieros reconocieron que los volúmenes de aire más densos combinados con combustible adicional y el encendido por chispa en el momento oportuno dentro de los cilindros de un motor producían una carga de combustión más grande y más potencia. ¿Qué pasaría si pudiera forzar más aire en los cilindros?

No fue hasta 1921 que Mercedes forzó el aire en las cámaras de combustión del motor de un automóvil utilizando un supercargador, y hasta 1962 que Oldsmobile se convirtió en el primero en integrar un turbocompresor con el Jetfire V8 en su Cutlass. En la década de 1980, los fabricantes agregaban turbocompresores y sobrealimentadores de forma rutinaria para recuperar la potencia perdida en los motores de menor cilindrada que priorizaban el ahorro de combustible.

Pero desde el primer Corvette en 1953, Chevy se quedó con los NA V8 y generaron una potencia impresionante. El LS7 V8 del Corvette Z06 de sexta generación generaba 505 caballos de fuerza (hp) en 2007. Pero a fines de ese año, debutó un nuevo Corvette ZR1 con un LS9 V8 de 6.2 litros sobrealimentado que generaba 638 hp. Chevy se quedó con la sobrealimentación para la próxima generación de C7 Z06 y ZR1.

Hace ocho años, el ingeniero jefe de Corvette, Tadge Juechter, le dio al equipo Small Block una nueva directiva. Juechter quería más potencia del próximo motor Z06, pero quería que fuera de aspiración natural para tiempos de vuelta más consistentes. El LT4 potenciado del C7 Z06 generó 650 caballos de fuerza atronadores, pero no se las arregló bien con las altas temperaturas ambientales en la pista de carreras.

El último LT6 de 5.5 litros del Z06 respira naturalmente a través de cuerpos de aceleración dobles de 87 milímetros, un colector de admisión y culatas que, según los ingenieros de Chevy, "no retienen nada". Genera 670 caballos de fuerza sin sobrealimentador, turbocompresor o cualquier tipo de inducción de aire forzado. "Es el motor V8 de aspiración natural más potente jamás puesto en producción", afirma Lee. "Creo que es una diana".

Además, es una diana que Juechter y Chevy dieron a sus ingenieros la libertad de acertar, dice Lee. "Estábamos muy emocionados de que no estuviéramos restringidos a nada típico de un camión de producción de alto volumen o un motor de automóvil de pasajeros. Se nos permitió elegir la mejor tecnología que conocíamos para hacer el LT6".

La elección de la mejor tecnología le dio a Chevy el desempeño en pista en clima caluroso que estaba buscando. El equipo de Small Block modeló 50 iteraciones de la admisión del nuevo LT6 para permitir que fluya un 33 por ciento más de aire que la admisión anterior. Combinaron el mayor flujo de aire con un sistema de enfriamiento más efectivo, que incorpora cinco radiadores, un enfriador de aceite de motor dedicado, un enfriador de transmisión y un parachoques delantero con un panel aerodinámico extraíble que aumenta la apertura de la parrilla delantera en un 75 por ciento para uso en pista.

De hecho, el equipo de Small Block verificó que el nuevo C8 Z06 es capaz de funcionar todo el día en la pista con temperaturas ambientales de 100 grados Fahrenheit con el aire acondicionado encendido.

Una mejor respiración no solo se buscó para lograr el desempeño en pista sin concesiones que Chevy quería. Los motores de aspiración natural tienen una sensación sensorial a menudo silenciada por la sobrealimentación, dice Lee. Regresar a NA me devolvió esa "alma". "Los motores reforzados pueden funcionar muy bien y hay algunos buenos, incluidos algunos de GM", dice Lee. "Pero nos gusta pensar que todo lo que hacemos con el Corvette Z06 debe tentar sus sentidos, incluido el motor... Para mí, nada suena mejor que un V8 de aspiración natural: es parte de la conexión emocional del Z06 con motor LT6 en la parte superior de la actuación".

Una de las características principales del LT6 es su cigüeñal plano (FPC). A menudo asociado con los autos de carreras, el FPC tiene dos pares de muñones de biela separados 180 grados. Cuando se ven desde cualquier extremo de la manivela, se ven planos. Pero los autos de pasajeros con motor V8 han usado abrumadoramente cigüeñales de plano cruzado, llamados así porque los muñones de las bielas están separados 90 grados.

Puede escuchar la diferencia entre bielas de plano transversal y de plano. El primero tiene un orden de encendido en el que dos cilindros del mismo lado del motor se disparan consecutivamente durante un ciclo. El orden de encendido de FPC siempre alterna de banco a banco, lo que permite que el motor gire más rápido, dándole el chirrido agudo de un exótico. Con el gemido viene la vibración que surge de las revistas de 180 grados, que generan una sacudida horizontal significativa. Lee los llama "sacudidores de dolor".

De hecho, Cadillac introdujo un V8 con un FPC en 1923. Casi un siglo después, el equipo de Chevy vio el potencial de eliminar casi por completo la vibración del FPC utilizando soportes de motor modernos y otra tecnología de atenuación. También reconocieron la pasión generada por el FPC V8 de altas revoluciones en el 458 de Ferrari. El equipo incluso se tomó la molestia de comprar un 458 destrozado en eBay para poder analizarlo.

Gracias al hecho de que los FPC pueden permanecer equilibrados con contrapesos más ligeros, tienen menos masa rotatoria y recíproca. Eso les permite acelerar muy alto. Los ingenieros de Chevy también acortaron la carrera, la distancia que recorre un pistón hacia arriba y hacia abajo del cilindro, del LT6 (80 milímetros en comparación con los 92 milímetros del LT4), aumentando aún más su rango de revoluciones a 8,600 revoluciones por minuto (RPM) similares a las de Ferrari. . Toda esa velocidad permite que el LT6 maximice la eficiencia volumétrica.

"El LT6 es capaz de alcanzar una eficiencia volumétrica máxima de alrededor del 110 por ciento. Se está supercargando de manera efectiva debido a los armónicos y el ajuste de resonancia en el sistema de inducción, con la ayuda de la manivela plana", dice Lee. El ingeniero en jefe asistente del equipo Small Block, Dustin Gardner, lo expresa de otra manera: el LT6 es un V8 de 5.5 litros que efectivamente respira tanto aire como un V8 de 6.0 litros.

El Corvette fue conocido durante mucho tiempo como el último auto deportivo de gran volumen con un V8 de varilla de empuje tradicional. Ha sido un caso atípico porque la mayoría de los autos deportivos cambiaron a un diseño de doble árbol de levas en cabeza (DOHC) en la década de 1980. A menudo se olvida el hecho de que unos años más tarde, también lo hizo el Corvette ZR1 de producción limitada (menos de 7,000 construidos).

De 1990 a 1995, el Corvette ZR1 de cuarta generación fue impulsado por un V8 de 5.7 litros diseñado por Lotus llamado LT5. Las versiones posteriores producían hasta 405 caballos de fuerza y ​​aceleraban a 7000 RPM. Al adoptar una configuración DOHC para el nuevo LT6, Chevy no solo alinea el nuevo Z06 con su competencia de superdeportivos, sino que se remonta a este breve capítulo de su historia.

Una vez más, la razón es hacer que el motor respire de manera óptima a hasta 8600 RPM. Simplemente no era posible con un motor de varilla de empuje de una sola leva y dos válvulas por cilindro, dice Gardner. Los puertos de admisión dobles y los puertos de escape dobles del DOHC permiten un flujo de aire más denso y más rápido a través de las culatas de cilindros dentro y fuera de cada cámara de combustión. Por ejemplo, los puertos de admisión de la culata del LT6 fluyen hasta un 17 por ciento más de aire que los puertos de admisión del motor NA Z06 (LS7) anterior.

Un motor de árbol de levas doble de carrera corta y altas revoluciones como el LT6 necesita válvulas que puedan mantener el ritmo. Una condición llamada "válvula flotante" surge a altas RPM cuando las válvulas que siguen el contorno de un lóbulo giratorio del árbol de levas para abrirse y cerrarse no pueden reaccionar lo suficientemente rápido. Puede ser catastrófico, haciendo que las válvulas entren en contacto con los pistones o los lóbulos del árbol de levas.

Es un problema más común con los trenes de válvulas hidráulicas, que usan un pistón encerrado en un cilindro pequeño para trasladar el movimiento de la leva a las válvulas. Conocidos por su funcionamiento silencioso y los intervalos más largos entre los ajustes necesarios, los trenes de válvulas hidráulicas han sido utilizados predominantemente por los fabricantes de automóviles durante los últimos 50 años. Pero el tren de válvulas mecánico, que acciona las válvulas a través de un seguidor de leva mecánico (varilla de empuje, empujador, dedo), reinó desde 1900 hasta alrededor de la década de 1970.

Debido a que es un sistema más simple y liviano que transfiere el movimiento mecánicamente sin retrasos, el equipo de Small Block decidió volver a utilizarlo para el Z06. "Con un tren de válvulas mecánico, realmente simplificas todo", explica Dustin Gardner. Enfatiza que Chevy aplicó las últimas capacidades de fabricación, materiales y recubrimientos al sistema del LT6, calificándolo de "una interpretación moderna de la forma de la vieja escuela de construir un tren de válvulas".

Es tan fuerte, incluso a 8600 RPM, dice Lee, que las válvulas del LT6 nunca necesitarán ajuste, manteniendo la tradición de la simplicidad y confiabilidad de Corvette en un paquete que la mayoría de los autos exóticos envidiarían. "Con esta configuración", dice Gardner, "francamente, el tren de válvulas está feliz muy por encima de la velocidad a la que está diseñado para funcionar el resto del motor".

Debido a que los árboles de levas están por encima de los cilindros en una configuración DOHC, los motores de doble árbol de levas tienden a ser más altos que sus primos de leva en bloque con varilla de empuje. Un motor más alto puede ser difícil de colocar en un Corvette de baja altura, pero el equipo de Small Block encontró una forma de evitarlo.

Los bloques de motor de varias piezas eran comunes en los motores de automóviles hasta la década de 1930, pero fueron reemplazados por monobloques más simples y económicos a medida que las técnicas de fundición y mecanizado mejoraron después de la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, durante la guerra, el famoso Rolls-Royce Merlin V12, que impulsó al Spitfire y al P-51 Mustang, utilizó un bloque de motor de tres piezas en gran parte para facilitar las reconstrucciones en el campo.

El nuevo LT6 de Chevy presenta un bloque de motor de dos piezas dividido en la línea central del cigüeñal; el bloque de dos piezas con su fundición inferior delgada ayuda a acortar la altura del motor, lo que facilita el ajuste dentro del Z06. El diseño de motor central del C8 también ofrece más espacio que el compartimiento del motor delantero en el C7 y no obstruye la vista.

La principal motivación para el bloque de varias piezas proviene nuevamente de la pista de carreras. Su mitad inferior (fundición del cárter) integra un sistema de cárter seco de bahía sellada con seis bombas de barrido que mantiene el cigüeñal y el resto del motor bien lubricados bajo carga. Gardner llama al bloque de dos piezas el "facilitador del sistema de lubricación"

Ayuda al Z06 a tirar hasta 1,2 G laterales al mismo tiempo que permite que la manivela gire con muy poco aceite, lo que reduce la resistencia y el viento de los contrapesos, generando "caballos de fuerza libres".

Jordan Lee dice que la "magia" del LT6 se esparce por todo el motor en los pasajes y moldes más pequeños que pocos verán jamás. "Sí, nos basamos en la historia", reconoce Gardner. Pero el LT6 no es un artefacto histórico, dice. Es la mejor respuesta al desafío que se planteó al equipo Small Block de GM.

"Cuando se les asigna una tarea con restricciones, la mayoría de los ingenieros están ansiosos por encontrar la mejor solución", observa Lee. "Para nosotros, era un motor NA de 670 caballos de fuerza".

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