White paper: All’interno della Chevrolet R07 small-block V-8
Per la prima volta dal 1955, il Team Chevy sta introducendo un nuovissimo motore V-8 small-block nel livello più alto delle corse di stock car. La nuova Chevrolet R07 è il primo motore appositamente progettato e sviluppato da GM Racing appositamente per la competizione NASCAR Nextel Cup. Questo motore di razza è il successore dei propulsori basati sulla produzione che hanno reso Chevrolet il produttore di maggior successo nella storia della NASCAR. Questo white paper evidenzia lo sviluppo della Chevrolet R07 e ne riassume le caratteristiche tecniche.
Progettazione e sviluppo
La Chevrolet R07 sta riuscendo il campionato vincente SB2 (Small-Block/2nd Generation) motore che è stato utilizzato dai team GM in NASCAR Cup racing dal 1998. NASCAR ha approvato la Chevrolet R07 per la competizione nel 2007, e si prevede che la R07 small-block V-8 diventerà l’esclusivo propulsore Chevrolet nella serie Nextel Cup mentre le squadre consegnano il loro inventario di motori e componenti SB2.
Il lavoro su un successore dell’SB2 iniziò sul serio nel 1999, e diverse varianti del convenzionale small-block V-8 furono progettate, testate e valutate. Nel 2004, NASCAR ha tenuto discussioni con i produttori automobilistici su un possibile “Motore del futuro” che ha parallelo al programma Car of Tomorrow body/chassis. Anche se il Motore del futuro non è diventato realtà, gli incontri hanno stabilito un quadro per i futuri motori NASCAR.
“Le discussioni con NASCAR e gli altri produttori sul Motore del futuro sono state estremamente produttive”, ha dichiarato Jim Covey, NASCAR engine development manager per GM Racing. “Sebbene il motore del futuro programma sia stato messo sullo scaffale nel 2005, il direttore della NASCAR Nextel Cup Series John Darby ha sviluppato un elenco di parametri che definiscono la busta per tutti i produttori, dando così a Chevrolet l’opportunità di sviluppare il motore R07. Questa “scatola” definisce i limiti per specifiche caratteristiche di progettazione e dimensioni minime e massime per i componenti chiave del motore.
” Avevamo già iniziato a gettare le basi per un futuro motore Chevrolet, e siamo stati in grado di adattare quel design alla Chevrolet R07. Questa è stata la chiave per progettare, testare e presentare il motore per l’approvazione in un programma molto serrato. Un prototipo di motore R07 stava eseguendo test di durata su un banco sei mesi dopo aver dato il via al programma. Il team di sviluppo del motore R07 comprendeva Ed Keating e Ron Sperry, che si concentravano sulle testate dei cilindri e sui collettori di aspirazione, e Ondrej Tomek, che era responsabile del blocco cilindri. Abbiamo anche lavorato con i nostri team chiave Chevrolet, GM Powertrain e i nostri fornitori.”
Proprio come in tutte le forme di sport motoristici, il regolamento definiva il pacchetto motore di base. L’obiettivo di GM Racing era quello di produrre il motore più competitivo e affidabile entro i confini stabiliti dalla NASCAR.
“La scatola di NASCAR offre una notevole libertà ai produttori di progettare i loro motori, e ci sono molti parametri che devono essere bilanciati”, ha dichiarato Pat Suhy, GM Racing Group manager, Oval Track. “Se un produttore massimizza un aspetto del design del motore, potrebbe limitare ciò che può essere fatto in un’altra area. Il nostro obiettivo a GM Racing era quello di trovare il punto ottimale per tutti loro. Ci siamo affidati ai nostri strumenti di ingegneria e progettazione assistita da computer, alla nostra esperienza e al contributo dei nostri team affiliati per prendere decisioni informate sulla configurazione del motore. Si trattava di bilanciare questi compromessi per produrre un motore che producesse potenza competitiva con un’affidabilità eccezionale, migliorando al contempo la sicurezza e riducendo i costi per i team Chevy.”
Tecnologia avanzata
Molte delle risorse tecniche avanzate utilizzate dagli ingegneri delle corse GM per sviluppare il motore da corsa Chevrolet R07 vengono utilizzate anche per sviluppare motori di produzione GM. Impiegando tecnologie come la fluidodinamica computazionale (CFD), l’analisi degli elementi finiti (FEA) e la modellazione 3D solida, gli ingegneri di GM Racing sono stati in grado di valutare e analizzare vari progetti nelle simulazioni al computer. Questo ampio uso della modellazione al computer ha anche accelerato la produzione di parti prototipo dopo che le specifiche sono state finalizzate.
Mentre il CFD è comunemente associato allo sviluppo aerodinamico delle auto da corsa, può anche essere utilizzato per analizzare il comportamento dei fluidi come il flusso del liquido di raffreddamento attraverso il blocco e le teste dei cilindri della Chevrolet R07. FEA è stato utilizzato per analizzare la resistenza e ridurre al minimo il peso del blocco e delle teste dei cilindri della R07.
“Anche se usiamo molti degli stessi strumenti di ingegneria, il lasso di tempo per i motori da corsa è molto più breve di quello che è per i motori di produzione”, ha detto Suhy. “La rapida inversione di tendenza nelle corse ci consente di ottenere un feedback sull’accuratezza delle simulazioni e dei modelli al computer di GM molto rapidamente. Gli stessi programmi possono quindi essere perfezionati per renderli più precisi quando vengono utilizzati per sviluppare motori di produzione futuri.”
In questo modo, il motore da corsa Chevrolet R07 porterà a una migliore produzione di propulsori GM.
“I concetti e i processi utilizzati per migliorare le prestazioni dei nostri motori da competizione sono condivisi con i progettisti dei motori di produzione per migliorare l’efficienza dei nostri motori di produzione”, ha dichiarato Tom Stephens, Group vice President di GM Powertrain.
Caratteristiche tecniche
La Chevrolet R07 mantiene il layout pushrod/due valvole che è stato il pilastro degli sport motoristici americani dall’introduzione della prima generazione GM small-block V-8 nel 1955. Questo design classico si è ora evoluto in un motore da corsa altamente avanzato.
Secondo le specifiche NASCAR, la Chevrolet R07 sposta un massimo di 358 pollici cubici con un diametro massimo del foro del cilindro di 4.185 pollici. Il blocco è una fusione di ferro di precisione con passaggi integrali di olio e refrigerante che eliminano la necessità della maggior parte delle linee esterne. La distanza tra i fori dei cilindri della Chevrolet R07 è di 4.500 pollici (rispetto a 4.400 pollici nello small-block SB2). Questa più ampia spaziatura del foro migliora la circolazione del refrigerante intorno ai barilotti del cilindro. In combinazione con un sistema di raffreddamento mirato, il design del blocco R07 riduce al minimo le temperature in posizioni critiche.
Il blocco R07 ha un nuovo modello di bullone a sei bulloni invece del tradizionale design a cinque bulloni del piccolo blocco. Il modello del bullone testa rivisto migliora la tenuta della guarnizione testa e riduce la distorsione del foro del cilindro.
L’albero a camme dell’R07 si trova più in alto nel blocco rispetto all’albero a camme dell’SB2. La camma sollevata aziona le aste di spinta che sono corrispondentemente più corte e più rigide, quindi migliorando la dinamica di valvetrain agli alti giri / min. La camma sollevata fornisce anche spazio per spruzzatori pistone entrobordo che spruzzano la parte inferiore dei pistoni con olio per il raffreddamento. Il tunnel dell’albero a camme è isolato dal carter per ridurre al minimo le perdite di derivazione causate dalla caduta di olio sul gruppo albero motore rotante dalla cam e per contenere le parti del valvetrain in caso di rottura.
In contrasto con le teste dei cilindri “mirror port” della SB2, le teste dei cilindri in alluminio della Chevrolet R07 assomigliano alle teste dei cilindri small block della serie LS con valvole di aspirazione e scarico alternate. L’angolo superficiale della valvola R07 produce un design compatto ed efficiente della camera di combustione che produce il rapporto di compressione richiesto con un pistone leggero con piano piatto o leggermente bombato. Gli ingegneri della GM Racing ottimizzarono il layout della porta di aspirazione della R07 per il singolo carburatore a quattro cilindri montato centralmente su mandato della NASCAR.
Il collettore di aspirazione in alluminio ha un plenum esteso per equalizzare la distribuzione del carburante tra i cilindri. Il collettore è asciutto; una copertura valle separata trasporta refrigerante dalle teste dei cilindri. Il distributore R07 si trova nella parte anteriore del motore per facilitare le regolazioni nella fasatura dell’accensione.
Le coperture a bilanciere Chevrolet R07 sono in alluminio pressofuso rigido con guarnizioni O-ring. Le coperture incorporano gli oliatori integrali della molla della valvola che sono pressione alimentata dai passaggi nelle teste di cilindro, eliminando l’esigenza delle linee esterne dell’olio. GM Racing ha anche progettato una pompa dell’acqua ad alta efficienza e un coperchio anteriore in fibra di carbonio che protegge le trasmissioni a cinghia dell’albero a camme aftermarket utilizzate dai team NASCAR.
La R07 ha disposizioni per la guida di una pompa del carburante a membrana convenzionale fuori dell’albero a camme. Una pompa meccanica del carburante montata a distanza può anche essere azionata tramite un cavo dalla parte posteriore dell’albero a camme. Quando si utilizza l’azionamento del cavo, la pompa del carburante può essere spostata sul retro dell’auto vicino alla cella a combustibile. Ciò migliora la sicurezza in caso di incidente montando la pompa del carburante in una posizione meno vulnerabile.
Partner chiave
“I team Chevy NASCAR sono stati profondamente coinvolti nella progettazione della Chevrolet R07”, ha affermato Suhy. “Ci incontriamo mensilmente con i rappresentanti dei nostri quattro partner chiave-Hendrick Motorsports, Richard Childress Racing, Joe Gibbs Racing e Dale Earnhardt Inc. – per ottenere il loro input su come possiamo rendere i motori Chevrolet racing più affidabili e più facili da costruire e da servire. Molte delle loro idee sono state incorporate nel progetto finale della R07, come l’integrazione dei sistemi di raffreddamento e dell’olio.
“Non si tratta di aiutare i nostri team affiliati a costruire il motore più potente perché ognuno di loro ha sviluppato le proprie parti e processi proprietari”, ha osservato. “Il ruolo di GM Racing è quello di fornire componenti di alta qualità e facili da usare. Vogliamo che i team Chevy siano in grado di dedicare più energie e risorse alle gare vincenti e meno energia alla preparazione dei motori.”
L’introduzione della Chevrolet R07 small-block V-8 rappresenta un’altra pietra miliare nella continua evoluzione del motore small-block V-8. Il primo motore da corsa NASCAR di GM è stato progettato, costruito e testato per continuare la tradizione vincente del Team Chevy in NASCAR.
