Livre blanc: À l’intérieur de la Chevrolet R07 small-block V-8
Pour la première fois depuis 1955, l’équipe Chevy présente un tout nouveau moteur V-8 à petit bloc dans le haut niveau de la course de stock-car. La nouvelle Chevrolet R07 est le premier moteur spécialement conçu et développé par GM Racing spécifiquement pour la compétition NASCAR Nextel Cup. Ce moteur de race pure est le successeur des motorisations basées sur la production qui ont fait de Chevrolet le constructeur le plus titré de l’histoire de la NASCAR. Ce livre blanc met en lumière le développement de la Chevrolet R07 et résume ses caractéristiques techniques.
Conception et développement
La Chevrolet R07 succède au moteur SB2 (Petit bloc / 2e génération) qui a remporté le championnat et qui est utilisé par les équipes GM dans les courses de la Coupe NASCAR depuis 1998. La NASCAR a approuvé la Chevrolet R07 pour la compétition en 2007, et il est prévu que le V-8 à petit bloc R07 devienne le groupe motopropulseur exclusif de Chevrolet dans la série Nextel Cup lorsque les équipes remettront leur inventaire de moteurs et de composants SB2.
Les travaux sur un successeur au SB2 ont commencé sérieusement en 1999, et plusieurs variantes du V-8 conventionnel à petits blocs ont été conçues, testées et évaluées. En 2004, la NASCAR a eu des discussions avec les constructeurs automobiles au sujet d’un possible “Moteur du futur” parallèle au programme Carrosserie / châssis de la Voiture de demain. Bien que le Moteur du futur ne soit pas devenu réalité, les réunions ont établi un cadre pour les futurs moteurs NASCAR.
“Les discussions avec NASCAR et les autres constructeurs sur le moteur du futur ont été extrêmement productives”, a déclaré Jim Covey, responsable du développement des moteurs NASCAR pour GM Racing. “Bien que le programme Moteur du futur ait été mis sur l’étagère en 2005, le directeur de la NASCAR Nextel Cup Series, John Darby, a développé une liste de paramètres qui définissent l’enveloppe pour tous les constructeurs, donnant ainsi à Chevrolet l’occasion de développer le moteur R07. Cette “boîte” définit les limites des caractéristiques de conception spécifiques et des dimensions minimales et maximales pour les composants clés du moteur.
“Nous avions déjà commencé à jeter les bases d’un futur moteur Chevrolet, et nous avons pu adapter ce design à la Chevrolet R07. C’était la clé pour concevoir, tester et soumettre le moteur à l’approbation selon un calendrier très serré. Un prototype de moteur R07 effectuait des tests de durabilité sur un dyno six mois après le lancement du programme. L’équipe de développement du moteur R07 comprenait Ed Keating et Ron Sperry, qui se concentraient sur les culasses et les collecteurs d’admission, et Ondrej Tomek, responsable du bloc-cylindres. Nous avons également travaillé avec nos principales équipes Chevrolet, GM Powertrain et nos fournisseurs.”
Comme dans toutes les formes de sport automobile, le livre de règles définissait le package moteur de base. L’objectif de GM Racing était de produire le moteur le plus compétitif et le plus fiable dans les limites établies par la NASCAR.
“La boîte de NASCAR offre une latitude considérable aux fabricants pour concevoir leurs moteurs, et de nombreux paramètres doivent être équilibrés”, a déclaré Pat Suhy, directeur du groupe GM Racing, Oval Track. “Si un constructeur maximise un aspect de la conception du moteur, cela peut limiter ce qui peut être fait dans un autre domaine. Notre objectif chez GM Racing était de trouver le point optimal pour tous. Nous nous sommes appuyés sur nos outils d’ingénierie et de conception assistés par ordinateur, notre expérience et les commentaires de nos équipes affiliées pour prendre des décisions éclairées sur la configuration du moteur. Il s’agissait d’équilibrer ces compromis pour produire un moteur qui produirait une puissance compétitive avec une fiabilité exceptionnelle tout en améliorant la sécurité et en réduisant les coûts pour les équipes Chevy.”
Technologie de pointe
Bon nombre des ressources techniques avancées utilisées par les ingénieurs de course de GM pour développer le moteur de course Chevrolet R07 sont également utilisées pour développer des moteurs de production GM. En utilisant des technologies telles que la dynamique des fluides computationnelle (CFD), l’analyse par éléments finis (FEA) et la modélisation 3D solide, les ingénieurs de GM Racing ont pu évaluer et analyser diverses conceptions dans des simulations informatiques. Cette utilisation intensive de la modélisation informatique a également accéléré la production de pièces prototypes après la finalisation des spécifications.
Bien que le CFD soit généralement associé au développement aérodynamique des voitures de course, il peut également être utilisé pour analyser le comportement de fluides tels que le flux de liquide de refroidissement à travers le bloc et les culasses de la Chevrolet R07. FEA a été utilisé pour analyser la résistance et minimiser le poids du bloc et des culasses de la R07.
“Bien que nous utilisions beaucoup des mêmes outils d’ingénierie, le délai pour les moteurs de course est beaucoup plus court que pour les moteurs de production”, a déclaré Suhy. “Le revirement rapide en course nous permet d’obtenir très rapidement des commentaires sur la précision des simulations et des modèles informatiques de GM. Les mêmes programmes peuvent ensuite être affinés pour les rendre plus précis lorsqu’ils sont utilisés pour développer de futurs moteurs de production.”
De cette façon, le moteur de course Chevrolet R07 conduira à une meilleure production de motorisations GM.
“Les concepts et les processus utilisés pour améliorer les performances de nos moteurs de course sont partagés avec les concepteurs de moteurs de production afin d’améliorer l’efficacité de nos moteurs de production”, a déclaré Tom Stephens, vice-président du groupe chez GM Powertrain.
Caractéristiques techniques
La Chevrolet R07 conserve la disposition de la tige de poussée / à deux soupapes qui a été le pilier du sport automobile américain depuis l’introduction du V-8 à petit bloc GM de première génération en 1955. Ce design classique a maintenant évolué pour devenir un moteur de course très avancé.
Selon les spécifications NASCAR, la Chevrolet R07 déplace un maximum de 358 pouces cubes avec un diamètre d’alésage maximal du cylindre de 4,185 pouces. Le bloc est une fonte de fer de précision avec des passages d’huile et de liquide de refroidissement intégrés qui éliminent le besoin de la plupart des lignes extérieures. La distance entre les alésages de cylindre de la Chevrolet R07 est de 4.500 pouces (contre 4.400 pouces dans le petit bloc SB2). Cet espacement d’alésage plus large améliore la circulation du liquide de refroidissement autour des fûts du cylindre. En conjonction avec un système de refroidissement ciblé, la conception du bloc R07 minimise les températures aux endroits critiques.
Le bloc R07 a un nouveau modèle de boulon à tête à six boulons au lieu de la conception traditionnelle à cinq boulons du petit bloc. Le modèle de boulon de tête révisé améliore l’étanchéité du joint de culasse et réduit la distorsion de l’alésage du cylindre.
L’arbre à cames du R07 est situé plus haut dans le bloc que l’arbre à cames du SB2. La came surélevée actionne des poussoirs qui sont en conséquence plus courts et plus rigides, améliorant ainsi la dynamique des soupapes à haut régime. La came surélevée offre également un dégagement pour les gicleurs de piston intérieurs qui pulvérisent de l’huile sur le dessous des pistons pour le refroidissement. Le tunnel d’arbre à cames est isolé du carter pour minimiser les pertes de dérive causées par la chute d’huile sur l’ensemble de vilebrequin rotatif de la came et pour contenir les pièces de la chaîne de soupape en cas de rupture.
Contrairement aux culasses à “port miroir” de la SB2, les culasses en aluminium de la Chevrolet R07 ressemblent à des culasses à petit bloc de la série LS de production avec des soupapes d’admission et d’échappement alternées. L’angle de soupape peu profond de la R07 produit une conception de chambre de combustion compacte et efficace qui produit le taux de compression requis avec un piston léger à sommet plat ou légèrement bombé. Les ingénieurs de GM Racing ont optimisé la disposition des orifices d’admission de la R07 pour le carburateur à quatre barillets à montage central unique mandaté par la NASCAR.
Le collecteur d’admission en aluminium a un plénum allongé pour égaliser la distribution de carburant entre les cylindres. Le collecteur est sec; un couvercle de vallée séparé transporte le liquide de refroidissement des culasses. Le distributeur de la R07 est situé à l’avant du moteur pour faciliter les réglages du calage de l’allumage.
Les couvercles à bascule Chevrolet R07 sont en fonte d’aluminium rigide avec joints toriques. Les couvercles intègrent des huileuses à ressort de soupape intégrées qui sont alimentées en pression par des passages dans les culasses, éliminant ainsi le besoin de conduites d’huile externes. GM Racing a également conçu une pompe à eau à haut rendement et un capot avant en fibre de carbone qui protège les entraînements par courroie d’arbre à cames du marché secondaire utilisés par les équipes NASCAR.
Le R07 comporte des dispositions pour entraîner une pompe à carburant à membrane conventionnelle hors de l’arbre à cames. Une pompe à carburant mécanique montée à distance peut également être entraînée via un câble à l’arrière de l’arbre à cames. Lorsque vous utilisez l’entraînement par câble, la pompe à carburant peut être déplacée à l’arrière de la voiture près de la pile à combustible. Cela améliore la sécurité en cas d’accident en installant la pompe à carburant dans un endroit moins vulnérable.
Partenaires clés
” Les équipes de Chevy NASCAR ont été profondément impliquées dans la conception de la Chevrolet R07″, a déclaré Suhy. ” Nous rencontrons tous les mois des représentants de nos quatre partenaires clés – Hendrick Motorsports, Richard Childress Racing, Joe Gibbs Racing et Dale Earnhardt Inc. – pour obtenir leur avis sur la façon dont nous pouvons rendre les moteurs de course Chevrolet plus fiables et plus faciles à construire et à entretenir. Beaucoup de leurs idées ont été incorporées dans la conception finale du R07, telles que l’intégration des systèmes d’huile et de refroidissement.
“Il ne s’agit pas d’aider nos équipes affiliées à construire le moteur le plus puissant car chacune d’elles a développé ses propres pièces et processus propriétaires”, a-t-il noté. “Le rôle de GM Racing est de fournir des composants de qualité supérieure et faciles à utiliser. Nous voulons que les équipes Chevy puissent consacrer plus d’énergie et de ressources à gagner des courses et moins d’énergie à la préparation des moteurs.”
L’introduction du V-8 à petit bloc Chevrolet R07 représente une autre étape importante dans l’évolution continue du moteur V-8 à petit bloc. Le premier moteur de course NASCAR spécialement conçu par GM a été conçu, construit et testé pour poursuivre la tradition gagnante de l’équipe Chevy en NASCAR.
