Wie Chevy seinen neuen Corvette Z06-Motor baute

Old-School-Technik trifft auf New-School-Technologie im brandneuen Gemini Small Block V8 von Chevrolet.

In seinem 1981 erschienenen BuchDer verstorbene Physiker Freeman Dyson schrieb in „Disturbing the Universe“: „Ein guter Ingenieur ist eine Person, die einen Entwurf entwirft, der mit möglichst wenigen originellen Ideen funktioniert.“

Jordan Lee ist anderer Meinung. Er ist der Chefingenieur des Small Block-Teams von Chevrolet, das den neuen LT6 V8 entwickelt hat, der die rennstreckenorientierte Mittelmotor-C8 Corvette Z06 antreibt. Originelle Ideen seien in Ordnung, sagt er, solange sie ihren Weg in ein Projekt aufgrund ihrer Leistung „verdienen“.

„Wir werden niemals Technologie um der Technologie willen implementieren. Es muss ein wirklich greifbarer Nutzen für den Kunden vorhanden sein, damit dies in Betracht gezogen wird.“ Im Fall des LT6 – der den aufgeladenen LT4 V8 ersetzt, der in der Corvette Z06 der vorherigen Generation (C7) verwendet wurde – sind konstante Leistung und Leidenschaft die greifbaren Vorteile.

Das Small Block-Team von Chevy realisierte diese Vorteile, indem es das Beste aus modernsten digitalen Design- und Analysetools, fortschrittlichen Materialien und Herstellungsprozessen mit fünf klassischen technischen Ansätzen kombinierte.

Verbrennungsmotoren (IC) sind Luftpumpen. Wie Menschen atmen sie Sauerstoff ein und Kohlendioxid (CO2) aus. Beginnend mit dem Einzylinder-Motorwagenmotor von Karl Friedrich Benz im Jahr 1885 waren die frühen Verbrennungsmotoren für Automobile Saugmotoren (NA), die atmosphärische Umgebungsluft einatmeten.

Die Luftdichte variiert mit dem atmosphärischen Druck, und als die Entwicklung Anfang des 20. Jahrhunderts voranschritt, erkannten die Ingenieure, dass dichtere Luftmengen in Kombination mit zusätzlichem Kraftstoff und einer rechtzeitigen Funkenzündung in den Zylindern eines Motors zu einer größeren Verbrennungsladung und mehr Leistung führten. Was wäre, wenn Sie mehr Luft in die Zylinder drücken könnten?

Erst 1921 drückte Mercedes mithilfe eines Kompressors Luft in die Brennräume eines Automotors, und erst 1962 integrierte Oldsmobile als erster einen Turbolader mit dem Jetfire V8 in seinen Cutlass. In den 1980er Jahren fügten die Hersteller routinemäßig Turbolader und Kompressoren hinzu, um den Leistungsverlust bei Motoren mit kleinerem Hubraum auszugleichen, bei denen der Kraftstoffverbrauch im Vordergrund stand.

Aber seit der ersten Corvette im Jahr 1953 blieb Chevy bei den NA-V8-Motoren und sie lieferten eine beeindruckende Leistung. Der LS7-V8 der sechsten Generation der Corvette Z06 leistete 2007 505 PS. Doch Ende des Jahres debütierte eine neue Corvette ZR1 mit einem aufgeladenen 6,2-Liter-LS9-V8, der 638 PS leistete. Chevy blieb bei der Aufladung des C7 Z06 und ZR1 der nächsten Generation.

Vor acht Jahren gab Corvette-Chefingenieur Tadge Juechter dem Small Block-Team eine neue Anweisung. Jüchter wünschte sich mehr Leistung vom nächsten Z06-Motor, wollte aber, dass dieser über einen Saugmotor verfügt, um konstante Rundenzeiten zu erreichen. Der verstärkte LT4 des C7 Z06 leistete satte 650 PS, kam aber mit den hohen Umgebungstemperaturen auf der Rennstrecke nicht gut zurecht.

Der 5,5-Liter-LT6 des neuesten Z06 atmet auf natürliche Weise über zwei 87-Millimeter-Drosselklappengehäuse, einen Ansaugkrümmer und Zylinderköpfe, die laut Chevy-Ingenieuren „nichts zurückhalten“. Er leistet 670 PS ohne Kompressor, Turbolader oder irgendeine Art von Zwangsluftansaugung. „Es ist der leistungsstärkste V8-Saugmotor, der jemals in Produktion ging“, bekräftigt Lee. „Ich denke, es ist ein Volltreffer.“

Darüber hinaus sei es ein Volltreffer, dass Juechter und Chevy ihren Ingenieuren die Freiheit gegeben hätten, zu treffen, sagt Lee. „Wir waren super begeistert, dass wir uns nicht auf irgendetwas beschränken mussten, das für einen Lkw- oder Pkw-Motor in Großserienproduktion typisch ist. Wir durften die beste Technologie auswählen, die wir kannten, um den LT6 herzustellen.“

Die Wahl der besten Technologie verschaffte Chevy die Rennstreckenleistung bei heißem Wetter, die er suchte. Das Small Block-Team modellierte 50 Iterationen des Einlasses des neuen LT6, um zu ermöglichen, dass er 33 Prozent mehr Luft strömen lässt als der vorherige Einlass. Sie kombinierten den erhöhten Luftstrom mit einem effektiveren Kühlsystem, das fünf Kühler, einen speziellen Motorölkühler, einen Getriebekühler und eine Frontstoßstange mit abnehmbarem Aero-Panel umfasst, das die Öffnung des Frontgrills für den Einsatz auf der Rennstrecke um 75 Prozent vergrößert.

Tatsächlich hat das Small Block-Team überprüft, dass der neue C8 Z06 den ganzen Tag auf der Rennstrecke bei Umgebungstemperaturen von 100 Grad Fahrenheit und eingeschalteter Klimaanlage laufen kann.

Eine bessere Atmung wurde nicht nur angestrebt, um die kompromisslose Leistung auf der Rennstrecke zu erreichen, die Chevy wollte. Saugmotoren haben ein sensorisches Gefühl, das durch die Aufladung oft gedämpft wird, sagt Lee. Die Rückkehr nach NA brachte diese „Seele“ zurück. „Aufgeladene Motoren können wirklich stark sein und es gibt einige gute, darunter auch einige von GM“, sagt Lee. „Aber wir glauben gerne, dass alles, was wir mit der Corvette Z06 machen, Ihre Sinne verführen sollte, einschließlich des Motors … Für mich klingt nichts besser als ein V8-Saugmotor – das ist Teil der emotionalen Verbindung der Z06 mit LT6-Antrieb.“ der Aufführung.“

Eines der Hauptmerkmale des LT6 ist seine Flat-Plane-Kurbelwelle (FPC). Der FPC wird oft mit Rennwagen in Verbindung gebracht und verfügt über zwei Paare von Pleuelzapfen, die um 180 Grad voneinander entfernt sind. Von beiden Enden der Kurbel aus gesehen sehen sie flach aus. Bei Personenkraftwagen mit V8-Antrieb werden jedoch überwiegend Cross-Plane-Kurbeln verwendet, die so genannt werden, weil ihre Pleuellagerzapfen einen Abstand von 90 Grad haben.

Man hört den Unterschied zwischen Cross-Plane- und Flat-Plane-Kurbeln. Ersteres hat eine Zündfolge, bei der zwei Zylinder auf derselben Seite des Motors während eines Zyklus nacheinander zünden. Die FPC-Zündreihenfolge wechselt immer von Bank zu Bank, was dem Motor ermöglicht, schneller zu drehen und ihm das hohe Kreischen eines Exoten zu verleihen. Mit dem Heulen gehen Vibrationen einher, die von den 180-Grad-Zapfen ausgehen und erhebliche horizontale Erschütterungen erzeugen. Lee nennt sie „Schmerzschüttler“.

Cadillac stellte tatsächlich 1923 einen V8 mit FPC vor. Fast ein Jahrhundert später erkannte das Chevy-Team das Potenzial, FPC-Vibrationen mithilfe moderner Motorlager und anderer Dämpfungstechnologien nahezu zu eliminieren. Sie erkannten auch die Leidenschaft, die der hochdrehende FPC-V8 im 458 von Ferrari auslöste. Das Team machte sich sogar die Mühe, einen kaputten 458 bei eBay zu kaufen, um ihn analysieren zu können.

Dank der Tatsache, dass FPCs mit leichteren Gegengewichten im Gleichgewicht bleiben können, haben sie weniger Rotations- und Hin- und Herbewegungsmasse. Dadurch können sie sehr hohe Drehzahlen erreichen. Die Chevy-Ingenieure verkürzten auch den Hub – die Strecke, die ein Kolben im Zylinder auf und ab zurücklegt – des LT6 (80 Millimeter im Vergleich zu 92 Millimetern beim LT4) und erhöhten den Drehzahlbereich weiter auf Ferrari-ähnliche 8.600 Umdrehungen pro Minute (U/min). . Dank dieser Geschwindigkeit kann der LT6 die volumetrische Effizienz maximieren.

„Der LT6 ist in der Lage, einen volumetrischen Spitzenwirkungsgrad von etwa 110 Prozent zu erreichen. Aufgrund der Harmonischen und der Resonanzabstimmung im Induktionssystem, unterstützt durch die Flat-Plane-Kurbel, lädt er sich effektiv auf“, sagt Lee. Dustin Gardner, stellvertretender Chefingenieur des Small Block-Teams, drückt es anders aus: Der LT6 ist ein 5,5-Liter-V8, der effektiv genauso viel Luft atmet wie ein 6,0-Liter-V8.

Die Corvette galt lange Zeit als der letzte Großserien-Sportwagen mit traditionellem Schubstangen-V8. Dies war ein Ausreißer, da die meisten Sportwagen in den 1980er Jahren auf ein Design mit zwei obenliegenden Nockenwellen (DOHC) umstiegen. Oft wird vergessen, dass einige Jahre später auch die in limitierter Auflage (weniger als 7.000 Stück gebaute) ZR1 Corvette folgte.

Von 1990 bis 1995 wurde die Corvette ZR1 der vierten Generation von einem von Lotus entwickelten 5,7-Liter-V8 namens LT5 angetrieben. Spätere Versionen leisteten bis zu 405 PS und drehten auf 7.000 U/min. Mit der Einführung einer DOHC-Konfiguration für den neuen LT6 bringt Chevy den neuen Z06 nicht nur auf eine Linie mit seiner Supersportwagen-Konkurrenz, sondern kehrt auch zu diesem kurzen Kapitel seiner Geschichte zurück.

Auch hier liegt der Grund darin, dass der Motor bei bis zu 8.600 U/min optimal atmen kann. Mit einem einzigen Nockenwellenmotor mit zwei Ventilen pro Zylinder und Stößelstangenmotor sei das einfach nicht möglich, sagt Gardner. Die doppelten Einlass- und Auslasskanäle des DOHC ermöglichen einen dichteren und schnelleren Luftstrom durch die Zylinderköpfe in und aus jeder Brennkammer. Beispielsweise lassen die Einlasskanäle des Zylinderkopfs des LT6 bis zu 17 Prozent mehr Luft durchströmen als die Einlasskanäle des Vorgängermotors NA Z06 (LS7).

Ein hochdrehender Kurzhubmotor mit zwei obenliegenden Nockenwellen wie der LT6 benötigt Ventile, die mithalten können. Ein Zustand namens „Ventilschwimmen“ entsteht bei hohen Drehzahlen, wenn Ventile, die beim Öffnen und Schließen der Kontur einer sich drehenden Nockenwelle folgen, nicht schnell genug reagieren können. Dies kann katastrophale Folgen haben und dazu führen, dass die Ventile mit Kolben oder Nockenwellen in Berührung kommen.

Dies ist ein häufigeres Problem bei hydraulischen Ventiltrieben, die einen in einem kleinen Zylinder eingeschlossenen Kolben verwenden, um die Nockenbewegung auf die Ventile zu übertragen. Hydraulische Ventiltriebe sind für ihren leisen Betrieb und die längeren Intervalle zwischen notwendigen Einstellungen bekannt und werden seit 50 Jahren vorwiegend von Automobilherstellern eingesetzt. Aber der mechanische Ventiltrieb – der Ventile über einen mechanischen Nockenfolger (Stößel, Stößel, Finger) betätigt – herrschte von 1900 bis etwa in die 1970er Jahre.

Da es sich um ein einfacheres, leichteres System handelt, das Bewegungen ohne Verzögerung mechanisch überträgt, entschied sich das Small Block-Team, beim Z06 darauf zurückzukommen. „Mit einem mechanischen Ventiltrieb vereinfacht man wirklich alles“, erklärt Dustin Gardner. Er betont, dass Chevy die neuesten Fertigungsmöglichkeiten, Materialien und Beschichtungen auf das System des LT6 angewendet hat, und nennt es „eine moderne Interpretation einer altmodischen Art und Weise, einen Ventiltrieb zu bauen“.

Es ist so stark – selbst bei 8.600 U/min – sagt Lee, dass die Ventile des LT6 nie eingestellt werden müssen, wodurch die Tradition der Einfachheit und Zuverlässigkeit der Corvette in einem Paket erhalten bleibt, um das die meisten exotischen Autos beneiden würden. „Mit dieser Konfiguration“, sagt Gardner, „arbeitet der Ventiltrieb deutlich über der Drehzahl, für die der Rest des Motors ausgelegt ist.“

Da sich die Nockenwellen bei einer DOHC-Konfiguration über den Zylindern befinden, sind Twin-Cam-Motoren tendenziell höher als ihre Cousins ​​mit Nocken-in-Block-Stösselstangen. Es könnte schwierig sein, einen größeren Motor in eine niedrig gebaute Corvette einzubauen, aber das Small Block-Team hatte einen Weg, das zu umgehen.

Mehrteilige Motorblöcke waren bis in die 1930er-Jahre bei Automobilmotoren üblich, wurden jedoch durch einfachere, billigere Monoblöcke ersetzt, als sich die Gießerei- und Bearbeitungstechniken nach dem Zweiten Weltkrieg verbesserten. Während des Krieges verwendete der berühmte Rolls-Royce Merlin V12, der die Spitfire und den P-51 Mustang antrieb, jedoch hauptsächlich einen dreiteiligen Motorblock, um Umbauten vor Ort zu erleichtern.

Chevys neuer LT6 verfügt über einen zweiteiligen Motorblock, der an der Kurbelmitte geteilt ist; Der zweiteilige Block mit seinem dünnen unteren Gussstück trägt dazu bei, die Höhe des Motors zu verkürzen und so den Einbau in die Z06 zu erleichtern. Die Mittelmotoranordnung des C8 bietet zudem mehr Platz als der Frontmotorraum des C7 und keine Sichtbehinderung.

Die Hauptmotivation für den mehrteiligen Block kommt wiederum von der Rennstrecke. In der unteren Hälfte (Kurbelgehäuseguss) ist ein abgedichtetes Trockensumpfsystem mit sechs Spülpumpen integriert, das die Kurbelwelle und den Rest des Motors unter Last gut geschmiert hält. Gardner nennt den zweiteiligen Block den „Enabler für das Schmiersystem“.

Es trägt dazu bei, dass die Z06 bis zu 1,2 seitliche Gs zieht, und sorgt gleichzeitig dafür, dass sich die Kurbel mit bemerkenswert wenig Öl dreht, was den Luftwiderstand und den Luftwiderstand durch die Gegengewichte reduziert und „freie Pferdestärken“ ermöglicht.

Jordan Lee sagt, dass die „Magie“ des LT6 in den kleinsten Passagen und Gussteilen, die nur wenige jemals sehen werden, im gesamten Motor verteilt ist. „Ja, wir haben uns auf die Geschichte gestützt“, räumt Gardner ein. Aber der LT6 sei kein historisches Artefakt, sagt er. Es ist die beste Antwort auf die Herausforderung, die dem Small Block-Team von GM gestellt wurde.

„Bei einer Aufgabe mit Einschränkungen sind die meisten Ingenieure bestrebt, die beste Lösung zu finden“, stellt Lee fest. „Für uns war es ein 670 PS starker NA-Motor.“

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