Comment Chevy a construit son nouveau moteur Corvette Z06

L'ingénierie de la vieille école rencontre la technologie de la nouvelle école dans le tout nouveau Gemini Small Block V8 de Chevrolet.

Dans son livre de 1981, Disturbing the Universe, le regretté physicien Freeman Dyson a écrit : « Un bon ingénieur est une personne qui fait un design qui fonctionne avec le moins d'idées originales possible.

Jordan Lee n'est pas d'accord. Il est l'ingénieur en chef de l'équipe Small Block de Chevrolet, qui a conçu le nouveau V8 LT6 propulsant la Corvette Z06 C8 à moteur central, axée sur la piste de course. Les idées originales, dit-il, sont acceptables tant qu'elles "gagnent" leur place dans un projet basé sur le mérite.

"Nous n'implémenterons jamais la technologie pour le plaisir de la technologie. Il doit y avoir un réel avantage tangible pour le client pour qu'il soit pris en compte." Dans le cas du LT6, qui remplace le V8 LT4 suralimenté utilisé dans la génération précédente (C7) de la Corvette Z06, la puissance et la passion constantes sont les avantages tangibles.

L'équipe Small Block de Chevy a réalisé ces avantages en combinant le meilleur des outils de conception et d'analyse numériques de pointe, des matériaux avancés et des processus de fabrication avec cinq approches d'ingénierie classiques.

Les moteurs à combustion interne (IC) sont des pompes à air. Comme les êtres humains, ils respirent de l'oxygène et exhalent du dioxyde de carbone (CO2). À partir du moteur monocylindre "Motorwagen" de Karl Friedrich Benz en 1885, les premiers moteurs automobiles à circuit intégré étaient à aspiration naturelle (NA), respirant l'air atmosphérique ambiant.

La densité de l'air varie en fonction de la pression atmosphérique et, à mesure que le développement se poursuivait au début des années 1900, les ingénieurs ont reconnu que des volumes d'air plus denses combinés à un carburant supplémentaire et à un allumage par étincelle au bon moment à l'intérieur des cylindres d'un moteur produisaient une charge de combustion plus importante et plus de puissance. Et si vous pouviez forcer plus d'air dans les cylindres ?

Ce n'est qu'en 1921 que Mercedes a forcé l'air dans les chambres de combustion d'un moteur de voiture à l'aide d'un compresseur, et jusqu'en 1962 qu'Oldsmobile est devenu le premier à intégrer un turbocompresseur avec le Jetfire V8 dans son Cutlass. Dans les années 1980, les fabricants ajoutaient régulièrement des turbocompresseurs et des suralimenteurs pour récupérer la puissance perdue dans les moteurs de plus petite cylindrée qui privilégiaient l'économie de carburant.

Mais depuis la première Corvette en 1953, Chevy est resté fidèle aux V8 NA et ils ont produit une puissance impressionnante. Le V8 LS7 de la Corvette Z06 de sixième génération a produit 505 chevaux (ch) en 2007. Mais à la fin de l'année, une nouvelle Corvette ZR1 a fait ses débuts avec un V8 LS9 suralimenté de 6,2 litres développant 638 ch. Chevy a bloqué la suralimentation pour les C7 Z06 et ZR1 de nouvelle génération.

Il y a huit ans, l'ingénieur en chef de Corvette, Tadge Juechter, a donné une nouvelle directive à l'équipe Small Block. Juechter voulait plus de puissance du prochain moteur Z06, mais il voulait qu'il soit à aspiration naturelle pour des temps au tour plus réguliers. Le LT4 boosté de la C7 Z06 produisait une puissance étonnante de 650 chevaux, mais il ne gérait pas bien les températures ambiantes élevées sur la piste de course.

Le LT6 de 5,5 litres de la dernière Z06 respire naturellement via deux corps de papillon de 87 millimètres, un collecteur d'admission et des culasses qui, selon les ingénieurs de Chevy, "ne retiennent rien". Il produit 670 chevaux sans compresseur, turbocompresseur ou tout type d'induction à air forcé. "C'est le moteur V8 atmosphérique le plus puissant jamais mis en production", affirme Lee. "Je pense que c'est une cible."

De plus, c'est une cible que Juechter et Chevy ont donné à leurs ingénieurs la liberté de frapper, dit Lee. "Nous étions super excités de ne pas être limités à quoi que ce soit de typique d'un moteur de camion ou de voiture de tourisme de production à haut volume. Nous avons été autorisés à choisir la meilleure technologie que nous connaissions pour fabriquer le LT6."

Le choix de la meilleure technologie a donné à Chevy la performance sur piste par temps chaud qu'elle recherchait. L'équipe Small Block a modélisé 50 itérations de l'admission du nouveau LT6 pour lui permettre de faire circuler 33 % d'air en plus que l'admission précédente. Ils ont associé le débit d'air accru à un système de refroidissement plus efficace, qui comprend cinq radiateurs, un refroidisseur d'huile moteur dédié, un refroidisseur de transmission et un pare-chocs avant avec un panneau aérodynamique amovible qui augmente l'ouverture de la calandre avant de 75 % pour une utilisation sur piste.

En fait, l'équipe Small Block a vérifié que la nouvelle C8 Z06 est capable de rouler toute la journée sur la piste avec des températures ambiantes de 100 degrés Fahrenheit avec le climatiseur allumé.

Une meilleure respiration n'était pas seulement recherchée pour obtenir les performances de piste sans compromis que Chevy voulait. Les moteurs à aspiration naturelle ont une sensation sensorielle souvent atténuée par la suralimentation, dit Lee. Retourner à NA a ramené cette "âme". "Les moteurs boostés peuvent être très puissants et il y en a de bons, y compris certains de GM", déclare Lee. "Mais nous aimons penser que tout ce que nous faisons avec la Corvette Z06 devrait émoustiller vos sens, y compris le moteur... Pour moi, rien ne sonne mieux qu'un V8 à aspiration naturelle - cela fait partie du lien émotionnel de la Z06 à moteur LT6 en plus de la performance. "

L'une des principales caractéristiques du LT6 est son vilebrequin plat (FPC). Souvent associé aux voitures de course, le FPC a deux paires de tourillons de bielle espacés de 180 degrés. Vus de chaque extrémité de la manivelle, ils semblent plats. Mais les voitures particulières à moteur V8 ont massivement utilisé des manivelles à plan croisé, ainsi appelées parce que leurs tourillons de bielle sont espacés de 90 degrés.

Vous pouvez entendre la différence entre les manivelles à plan croisé et à plan plat. Le premier a un ordre d'allumage où deux cylindres du même côté du moteur s'allument consécutivement pendant un cycle. L'ordre d'allumage du FPC alterne toujours d'une rive à l'autre, ce qui permet au moteur de tourner plus vite, lui donnant le cri aigu d'un exotique. Le gémissement s'accompagne de vibrations provenant des tourillons à 180 degrés, qui génèrent d'importantes secousses horizontales. Lee les appelle des "agitateurs de douleur".

Cadillac a en fait introduit un V8 avec un FPC en 1923. Près d'un siècle plus tard, l'équipe Chevy a vu le potentiel d'éliminer presque les vibrations du FPC en utilisant des supports de moteur modernes et d'autres technologies d'atténuation. Ils ont également reconnu la passion générée par le V8 FPC à haut régime de la 458 de Ferrari. L'équipe a même pris la peine d'acheter une 458 détruite sur eBay afin de pouvoir l'analyser.

Grâce au fait que les FPC peuvent rester équilibrés avec des contrepoids plus légers, ils ont moins de masse rotative et alternative. Cela leur permet de monter très haut. Les ingénieurs de Chevy ont également raccourci la course - la distance parcourue par un piston dans le cylindre - du LT6 (80 millimètres par rapport aux 92 millimètres du LT4), augmentant encore sa plage de régime à 8 600 tours par minute (RPM) de type Ferrari. Toute cette vitesse permet au LT6 de maximiser l'efficacité volumétrique.

"Le LT6 est capable d'atteindre une efficacité volumétrique maximale d'environ 110 %. Il se suralimente efficacement en raison des harmoniques et du réglage de la résonance dans le système d'induction, aidé par la manivelle à plan plat", explique Lee. L'ingénieur en chef adjoint de l'équipe Small Block, Dustin Gardner, le dit autrement : le LT6 est un V8 de 5,5 litres qui respire autant d'air qu'un V8 de 6,0 litres.

La Corvette a longtemps été connue comme la dernière voiture de sport à grand volume avec un V8 à poussoir traditionnel. Cela a été une valeur aberrante parce que la plupart des voitures de sport sont passées à une conception à double arbre à cames en tête (DACT) dans les années 1980. On oublie souvent que quelques années plus tard, la Corvette ZR1 à production limitée (moins de 7 000 exemplaires) a fait de même.

De 1990 à 1995, la Corvette ZR1 de quatrième génération était propulsée par un V8 de 5,7 litres conçu par Lotus appelé LT5. Les versions ultérieures produisaient jusqu'à 405 chevaux et montaient à 7 000 tr/min. En adoptant une configuration DOHC pour la nouvelle LT6, Chevy a non seulement aligné la nouvelle Z06 sur sa compétition de supercars, mais revient à ce bref chapitre de son histoire.

Encore une fois, faire respirer le moteur de manière optimale jusqu'à 8 600 tr/min en est la raison. Ce n'était tout simplement pas possible avec un moteur à tige de poussée à une seule came et à deux soupapes par cylindre, dit Gardner. Les doubles orifices d'admission et les doubles orifices d'échappement du DOHC permettent un flux d'air plus dense et plus rapide à travers les culasses dans et hors de chaque chambre de combustion. Par exemple, les orifices d'admission de la culasse du LT6 font circuler jusqu'à 17 % d'air en plus que les orifices d'admission du moteur NA Z06 (LS7) précédent.

Un moteur à double arbre à cames en tête à course courte et à haut régime comme le LT6 a besoin de soupapes qui peuvent suivre. Une condition appelée "flotteur de soupape" se produit à haut régime lorsque les soupapes qui suivent le contour d'un lobe d'arbre à cames en rotation pour s'ouvrir et se fermer ne peuvent pas réagir assez rapidement. Cela peut être catastrophique, car les soupapes entrent en contact avec des pistons ou des lobes d'arbre à cames.

C'est un problème plus courant avec les soupapes hydrauliques, qui utilisent un piston enfermé dans un petit cylindre pour traduire le mouvement de la came aux soupapes. Connus pour leur fonctionnement silencieux et leurs intervalles plus longs entre les réglages nécessaires, les trains de soupapes hydrauliques sont principalement utilisés par les constructeurs automobiles depuis les 50 dernières années. Mais le train de soupapes mécanique - qui actionne les soupapes via un suiveur de came mécanique (tige de poussée, poussoir, doigt) - a régné de 1900 aux années 1970 environ.

Parce qu'il s'agit d'un système plus simple et plus léger qui transfère le mouvement mécaniquement sans décalage, l'équipe Small Block a choisi d'y revenir pour le Z06. "Avec une valvetrain mécanique, vous simplifiez vraiment tout", explique Dustin Gardner. Il souligne que Chevy a appliqué les dernières capacités de fabrication, les matériaux et les revêtements au système du LT6, l'appelant "une interprétation moderne d'une façon ancienne de construire un train de soupapes".

Il est si puissant, même à 8 600 tr/min, selon Lee, que les soupapes du LT6 n'auront jamais besoin d'être ajustées, maintenant la tradition de simplicité et de fiabilité de la Corvette dans un ensemble que la plupart des voitures exotiques envieraient. "Avec cette configuration", déclare Gardner, "franchement, le train de soupapes est heureux bien au-dessus de la vitesse à laquelle le reste du moteur est conçu pour fonctionner."

Parce que les arbres à cames sont au-dessus des cylindres dans une configuration DACT, les moteurs à double came ont tendance à être plus hauts que leurs cousins ​​​​à tige de poussée à came. Un moteur plus grand pourrait être difficile à intégrer dans une Corvette surbaissée, mais l'équipe Small Block avait un moyen de contourner cela.

Les blocs moteurs multipièces étaient courants dans les moteurs automobiles jusqu'aux années 1930, mais ont été remplacés par des monoblocs plus simples et moins chers à mesure que les techniques de fonderie et d'usinage se sont améliorées après la Seconde Guerre mondiale. Cependant, pendant la guerre, le célèbre Rolls-Royce Merlin V12, qui propulsait le Spitfire et le P-51 Mustang, utilisait un bloc moteur en trois parties en grande partie pour faciliter les reconstructions sur le terrain.

Le nouveau LT6 de Chevy est doté d'un bloc moteur en deux parties divisé au centre de la manivelle; le bloc en deux parties avec sa fine fonte inférieure permet de raccourcir la hauteur du moteur, ce qui facilite l'installation à l'intérieur de la Z06. La disposition du moteur central de la C8 offre également plus d'espace que le compartiment moteur avant de la C7, et aucune obstruction visuelle.

La principale motivation du bloc multi-pièces vient à nouveau de l'hippodrome. Sa moitié inférieure (moulage du carter) intègre un système de carter sec à baie étanche avec six pompes de récupération qui maintient la manivelle et le reste du moteur bien lubrifiés sous charge. Gardner appelle le bloc en deux parties le "facilitateur du système de lubrification"

Il aide le Z06 à tirer jusqu'à 1,2 G latéral tout en permettant à la manivelle de tourner dans une quantité d'huile remarquablement faible, réduisant la traînée et la dérive des contrepoids, créant une "puissance gratuite".

Jordan Lee dit que la "magie" du LT6 est éparpillée dans tout le moteur dans le plus petit des passages et des moulages que peu de gens verront jamais. "Oui, nous nous sommes inspirés de l'histoire", reconnaît Gardner. Mais le LT6 n'est pas un artefact historique, dit-il. C'est la meilleure réponse au défi lancé par l'équipe Small Block de GM.

"Lorsqu'on leur confie une tâche avec des contraintes, la plupart des ingénieurs sont impatients de trouver la meilleure solution", observe Lee. "Pour nous, c'était un moteur NA de 670 chevaux."

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