Informe técnico: Dentro del Chevrolet R07 small-block V-8
Por primera vez desde 1955, el equipo Chevy presenta un nuevo motor V-8 de bloque pequeño en el nivel superior de las carreras de autos de serie. El nuevo Chevrolet R07 es el primer motor especialmente diseñado y desarrollado por GM Racing específicamente para la competición NASCAR Nextel Cup. Este motor de pura raza es el sucesor de las centrales eléctricas basadas en la producción que han hecho de Chevrolet el fabricante más exitoso en la historia de NASCAR. Este informe técnico destaca el desarrollo del Chevrolet R07 y resume sus características técnicas.
Diseño y Desarrollo
El Chevrolet R07 está sucediendo al motor SB2 (Bloque Pequeño/segunda Generación) ganador del campeonato que ha sido utilizado por los equipos de GM en las carreras de la Copa NASCAR desde 1998. NASCAR aprobó el Chevrolet R07 para competición en 2007, y se espera que el V-8 de bloque pequeño R07 se convierta en el motor Chevrolet exclusivo de la serie Nextel Cup a medida que los equipos entreguen su inventario de motores y componentes SB2.
El trabajo en un sucesor del SB2 comenzó en serio en 1999, y se diseñaron, probaron y evaluaron varias variaciones del V-8 de bloque pequeño convencional. En 2004, NASCAR mantuvo conversaciones con los fabricantes de automóviles sobre un posible “Motor del Futuro” que era paralelo al programa de carrocería/chasis del Automóvil del Mañana. Aunque el Motor del Futuro no se hizo realidad, las reuniones establecieron un marco para los futuros motores de NASCAR.
” Las conversaciones con NASCAR y los otros fabricantes sobre el Motor del Futuro fueron extremadamente productivas”, dijo Jim Covey, gerente de desarrollo de motores de NASCAR para GM Racing. “Aunque el programa Motor del Futuro se puso en el estante en 2005, el director de la NASCAR Nextel Cup Series, John Darby, desarrolló una lista de parámetros que definen la envolvente para todos los fabricantes, dando así a Chevrolet la oportunidad de desarrollar el motor R07. Esta “caja” establece los límites para las características de diseño específicas y las dimensiones mínimas y máximas para los componentes clave del motor.
” Ya habíamos empezado a sentar las bases para un futuro motor Chevrolet, y pudimos adaptar ese diseño al Chevrolet R07. Esa fue la clave para diseñar, probar y presentar el motor para su aprobación en un calendario muy ajustado. Un prototipo de motor R07 estaba realizando pruebas de durabilidad en un banco de pruebas seis meses después de que iniciáramos el programa. El equipo de desarrollo del motor R07 incluía a Ed Keating y Ron Sperry, que se centraban en las culatas y los colectores de admisión, y a Ondrej Tomek, que era responsable del bloque de cilindros. También trabajamos con nuestros equipos clave de Chevrolet, el tren motriz de GM y nuestros proveedores.”
Al igual que en todas las formas de deportes de motor, el libro de reglas definió el paquete básico del motor. El objetivo de GM Racing era producir el motor más competitivo y confiable dentro de los límites establecidos por NASCAR.
” La caja de NASCAR proporciona una libertad considerable para que los fabricantes diseñen sus motores, y hay muchos parámetros que deben equilibrarse”, dijo Pat Suhy, gerente de GM Racing Group, Oval Track. “Si un fabricante maximiza un aspecto del diseño del motor, puede limitar lo que se puede hacer en otra área. Nuestro objetivo en GM Racing era encontrar el punto óptimo para todos ellos. Confiamos en nuestras herramientas de ingeniería y diseño asistidas por computadora, nuestra experiencia y las aportaciones de nuestros equipos afiliados para tomar decisiones informadas sobre la configuración del motor. Se trataba de equilibrar esas compensaciones para producir un motor que produjera una potencia competitiva con una confiabilidad excepcional, a la vez que mejoraba la seguridad y reducía los costos para los equipos Chevy.”
Tecnología avanzada
Muchos de los recursos técnicos avanzados utilizados por los ingenieros de carreras de GM para desarrollar el motor de carreras Chevrolet R07 también se utilizan para desarrollar motores de producción de GM. Mediante el empleo de tecnología como la dinámica de fluidos computacional (CFD), el análisis de elementos finitos (FEA) y el modelado 3D sólido, los ingenieros de carreras de GM pudieron evaluar y analizar varios diseños en simulaciones por computadora. Este uso extensivo del modelado por computadora también aceleró la producción de piezas prototipo después de que se finalizaran las especificaciones.
Mientras que el CFD se asocia comúnmente con el desarrollo aerodinámico de autos de carreras, también se puede usar para analizar el comportamiento de fluidos como el flujo de refrigerante a través de las cabezas de bloque y cilindro del Chevrolet R07. Se utilizó FEA para analizar la resistencia y minimizar el peso de las cabezas de bloque y cilindro del R07.
“Aunque utilizamos muchas de las mismas herramientas de ingeniería, el plazo para los motores de carreras es mucho más corto que para los motores de producción”, dijo Suhy. “El rápido cambio en las carreras nos permite obtener información sobre la precisión de las simulaciones y modelos por ordenador de GM muy rápidamente. Los mismos programas se pueden refinar para hacerlos más precisos cuando se utilicen para desarrollar futuros motores de producción.”
De esta manera, el motor de carreras Chevrolet R07 conducirá a una mejor producción de plantas de potencia GM.
” Los conceptos y procesos que se utilizan para mejorar el rendimiento de nuestros motores de carreras se comparten con los diseñadores de motores de producción para mejorar la eficiencia de nuestros motores de producción”, dijo Tom Stephens, vicepresidente del grupo de GM Powertrain.
Características técnicas
El Chevrolet R07 conserva el diseño de dos válvulas/varilla de empuje que ha sido el pilar de los deportes de motor estadounidenses desde la introducción de la primera generación de bloques pequeños GM V-8 en 1955. Este diseño clásico se ha convertido en un motor de carreras muy avanzado.
Según las especificaciones de NASCAR, el Chevrolet R07 desplaza un máximo de 358 pulgadas cúbicas con un diámetro máximo del cilindro de 4.185 pulgadas. El bloque es una fundición de hierro de precisión con conductos integrales de aceite y refrigerante que eliminan la necesidad de la mayoría de las líneas exteriores. La distancia entre los orificios de los cilindros del Chevrolet R07 es de 4.500 pulgadas (frente a las 4.400 pulgadas del bloque pequeño SB2). Este espaciado de orificios más amplio mejora la circulación del refrigerante alrededor de los barriles del cilindro. En combinación con un sistema de refrigeración específico, el diseño de bloque R07 minimiza las temperaturas en lugares críticos.
El bloque R07 tiene un nuevo patrón de perno de cabeza de seis pernos en lugar del diseño tradicional de cinco pernos del bloque pequeño. El patrón de perno de cabeza revisado mejora el sellado de la junta de cabeza y reduce la distorsión del orificio del cilindro.
El árbol de levas del R07 se encuentra más alto en el bloque que el árbol de levas en el SB2. La leva elevada funciona con varillas de empuje que son correspondientemente más cortas y rígidas, mejorando así la dinámica del tren de válvulas a altas rpm. La leva elevada también proporciona espacio libre para los chorros de pistón internos que rocían la parte inferior de los pistones con aceite para enfriarlos. El túnel del árbol de levas está aislado del cárter para minimizar las pérdidas de viento causadas por la caída de aceite en el conjunto del cigüeñal giratorio desde la leva y para contener las piezas del tren de válvulas en caso de rotura.
En contraste con las culatas de cilindro de “puerto espejo” del SB2, las culatas de aluminio del Chevrolet R07 se asemejan a las culatas de bloque pequeño de la serie LS de producción con válvulas de admisión y escape alternas. El ángulo de válvula poco profundo del R07 produce un diseño de cámara de combustión compacto y eficiente que produce la relación de compresión requerida con un pistón ligero de tapa plana o ligeramente abovedado. Los ingenieros de carreras de GM optimizaron el diseño del puerto de admisión del R07 para el carburador de cuatro cañones montado centralmente y único ordenado por NASCAR.
El colector de admisión de aluminio tiene un plenum extendido para igualar la distribución de combustible entre los cilindros. El colector está seco; una cubierta de valle separada transporta el refrigerante de las culatas de los cilindros. El distribuidor del R07 se encuentra en la parte delantera del motor para facilitar los ajustes en la sincronización del encendido.
Las cubiertas de balancín Chevrolet R07 son de aluminio fundido rígido con juntas tóricas. Las cubiertas incorporan engrasadores de resorte de válvula integrales que se alimentan a presión desde pasajes en las culatas de los cilindros, eliminando la necesidad de líneas de aceite externas. GM Racing también diseñó una bomba de agua de alta eficiencia y una cubierta frontal de fibra de carbono que protege los accionamientos de correa del árbol de levas del mercado de accesorios utilizados por los equipos de NASCAR.
El R07 tiene disposiciones para sacar una bomba de combustible de diafragma convencional del árbol de levas. Una bomba de combustible mecánica montada a distancia también se puede accionar a través de un cable desde la parte trasera del árbol de levas. Al usar el accionamiento por cable, la bomba de combustible se puede reubicar en la parte trasera del automóvil cerca de la pila de combustible. Esto mejora la seguridad en un accidente al montar la bomba de combustible en un lugar menos vulnerable.
Socios clave
“Los equipos de Chevy NASCAR estuvieron profundamente involucrados en el diseño del Chevrolet R07”, dijo Suhy. “Nos reunimos mensualmente con representantes de nuestros cuatro socios clave: Hendrick Motorsports, Richard Childress Racing, Joe Gibbs Racing y Dale Earnhardt Inc. – para obtener su opinión sobre cómo podemos hacer que los motores de carreras Chevrolet sean más confiables y fáciles de construir y mantener. Muchas de sus ideas se incorporaron en el diseño final del R07, como la integración de los sistemas de aceite y refrigeración.
“No se trata de ayudar a nuestros equipos afiliados a construir el motor más potente, ya que cada uno de ellos ha desarrollado sus propias piezas y procesos”, señaló. “El papel de GM Racing es proporcionar componentes de primera calidad y fáciles de usar. Queremos que los equipos Chevy puedan dedicar más energía y recursos a ganar carreras y menos energía a preparar motores.”
La introducción del Chevrolet R07 V-8 de bloque pequeño representa otro hito en la evolución continua del motor V-8 de bloque pequeño. El primer motor de carreras NASCAR de GM fue diseñado, construido y probado para continuar con la tradición ganadora del equipo Chevy en NASCAR.
