Tecnica: V-8 LT1 Corvette 2014: una ”fucina” di tecnologie

Alla fine del prossimo anno, quando la nuova Chevrolet Corvette 2014 arriverà, sarà dotata di un avanzatissimo e tecnologico motore V-8 6.2 litri testato nelle competizioni su pista e in grado di erogare 450 cv e di accelerare da 0 a 100 km/h in 4 secondi. Il nuovo motore LT1 della Corvette, il primo della quinta generazione di propulsori Small Block, è dotato di numerose tecnologie avanzate, tra cui l’iniezione diretta, il sistema di gestione attiva del carburante (Active Fuel Management – AFM) e valvole a fasatura con variazione continua, per un sistema di combustione all’avanguardia.

I dati relativi a potenza, prestazioni e consumi non saranno definitivi fino all’inizio dell’anno prossimo, ma per il nuovo motore LT1 sono stimate le seguenti performance:

• La Corvette di serie più potente di sempre, con una potenza attesa di 450 cv (335 kW) e coppia prevista di 610 Nm
• La Corvette di serie più veloce di sempre, con un’accelerazione da 0 a 100 km/h in 4 secondi
• La Corvette dal consumo più basso di sempre, migliore del consumo in autostrada stimato dalla EPA per il modello 2013, pari a 26 miglia per gallone o circa 9l/100 km.

Un avanzato sistema di combustione ottimizzato grazie a sei milioni di ore di analisi

E‘ stato possibile aumentare efficienza e potenza grazie a un livello di analisi senza precedenti –  incluso l’utilizzo della fluidodinamica computazionale – per ottimizzare il sistema di combustione, l’iniezione diretta, la gestione attiva del carburante (AFM) e la variazione continua della fasatura delle valvole. Al programma motori sono state dedicate oltre 10 milioni di ore di analisi computazionale, tra cui 6 milioni di ore (CPU time) dedicate al sistema di combustione avanzato.

L’iniezione diretta è una novità dell’architettura di questo motore e contribuisce in modo fondamentale a rendere la combustione più efficiente, garantendo una combustione più completa del carburante nella miscela aria-benzina. Questo risultato è stato raggiunto controllando precisamente il movimento della carica e il modello del getto dell‘iniezione. L’iniezione diretta consente inoltre di mantenere la camera di combustione a una temperatura inferiore, avendo così un rapporto di compressione superiore. Anche le emissioni vengono ridotte, in particolare le emissioni di idrocarburi nelle partenze a freddo, che vengono tagliate di circa il 25 per cento.

L’ Active Fuel Management  (AFM) – applicato per la prima volta su una Corvette – contribuisce alla riduzione dei consumi disattivando impercettibilmente una bancata del motore in condizioni di basso carico. Le valvole a fasatura con variazione continua, che GM ha introdotto per la prima volta sui motori con valvole in testa, sono state ulteriormente sviluppate per supportare i sistemi di gestione attiva del carburante (AFM) e l’iniezione diretta del motore LT1, ottimizzando ancora di più prestazioni, efficienza ed emissioni.

Queste tecnologie sono funzionali al nuovo sistema di combustione avanzato, che grazie all’iniezione diretta e il nuovo disegno di testate e pistoni consente di ottenere un elevato  rapporto di compressione e un migliore movimento della carica.

La testata del motore LT1 è dotata di camere di combustione più piccole, progettate per combinarsi alla perfezione con il volume generato dalla topografia unica del cielo dei pistoni. Grazie alle dimensioni inferiori delle camere e al disegno scolpito dei pistoni si raggiunge un rapporto di compressione pari a 11,5:1, mentre la testata è dotata di condotti di aspirazione grandi, diritti e rettangolari, con una leggera curvatura che migliora il movimento della carica. Tutto ciò si accompagna all’inversione delle posizioni delle valvole di aspirazione e scarico, rispetto al motore precedente. Sono state modificate anche angolo e profondità delle candele, che ora risultano più sporgenti all’interno della camera, posizionando l’elettrodo più vicino al centro, per una combustione ottimale.

I pistoni sono dotati di una scolpitura originale, ottimizzata mediante analisi approfondite, al fine di dirigere precisamente il getto del carburante per una combustione più completa. I profili del cielo dei pistoni sono finemente lavorati per garantire la massima precisione dimensionale – essenziale per avere un controllo preciso del movimento della carica e del rapporto di compressione.

Tradizione fondata sulle competizioni, prestazioni all‘avanguardia – Il primo V-8 Small Block ha fatto il proprio debutto sulla Corvette nel 1955. Questo motore aveva una cilindrata da 4.3 litri (265 pollici cubici), erogava 195 cv e aspirava aria e carburante attraverso un carburatore a quattro corpi. Cinque anni dopo, la potenza del V-8 aiutò la Corvette a conseguire la prima vittoria alla 24 Ore di Le Mans.

Nel 2012, la Corvette Racing C6.R con lo Small Block ha battuto Ferrari, BMW e Porsche nei campionati piloti, a squadre e costruttori nell’American Le Mans Series (ALMS) classe GT, per vetture basate sui modelli di produzione. Questi titoli rendono Corvette Racing il team più vincente della storia dello ALMS, con un totale di 77 vittorie di categoria, otto campionati piloti e nove titoli costruttori e di squadra dal 2001.

“Le caratteristiche di un motore per una vettura di produzione e un’auto da corsa sono incredibilmente simili,” ha dichiarato Jordan Lee, Chief Engineer and Program Manager Small Block. “In entrambi i casi il motore deve essere potente ed efficiente, compatto, leggero e resistente. Questa combinazione ha reso lo Small Block originario un motore perfettamente riuscito. Oggi, l’introduzione di tecnologie avanzate consente di ottimizzare ulteriormente uno dei migliori motori del mondo.”

Per esempio, il nuovo motore LT1 è più leggero di 18 kg rispetto al twin-turbo 4.4 litri, DOHC V-8 della concorrenza con una potenza simile. Questo risparmio di peso non solo migliora il rapporto peso-potenza della Corvette, ma contribuisce anche a un bilanciamento delle masse quasi perfetto (50/50) per migliorare risposta dello sterzo e maneggevolezza.

Il nuovo LT1 è anche 4 inches più corto rispetto al DOHC V-8 della concorrenza. Questa modifica permette di abbassare il baricentro e la linea del cofano migliorando la maneggevolezza, garantendo una visibilità eccezionale e non ultimo contribuendo al profilo iconico della Corvette.

Il nuovo LT1 è il terzo motore nella storia di Corvette a portare questo nome, le versioni precedenti sono state presentate nel 1970 (prima generazione) e nel 1992 (seconda generazione). Tutte le riproposizioni del motore LT1 – e tutti i motori Small Block – sono caratterizzate dalla compattezza che favorisce una maggiore flessibilità nella collocazione in veicoli slanciati come la Corvette.

“Potenza ed efficienza del V-8 Small Block sono i segni distintivi delle prestazioni della Corvette,” ha dichiarato Lee. “Ma le dimensioni compatte e l’ottimo rapporto peso/potenza sono altrettanto importanti per l’esperienza di guida. Il nuovo LT1 avrà un ruolo fondamentale nel rendere la nuova Corvette una vettura sportiva di classe mondiale, per tecnologia, prestazioni e sofisticazione.”

Le principali caratteristiche del motore

Coppa dell’olio e testata in alluminio. Il blocco motore di quinta generazione è stato sviluppato con strumenti matematici e dati acquisiti dalla telemetria del reparto corse GM, garantendo così una base leggera e rigida per un motore particolarmente fluido. Il particolare disegno in profondità delle canne dei cilindri consente di massimizzare la robustezza e minimizzare le vibrazioni. Come negli Small Block di terza e quarta generazione, sui supporti di banco sono alloggiati i cappelli dei relativi cuscinetti a sei bulloni incrociati che limitano la flessione dell’albero a gomiti e irrigidiscono la struttura del motore. Il gruppo motore-trasmissione è ulteriormente irrigidito dalla coppa dell’olio strutturale in alluminio.

Il blocco motore è dotato di cappelli dei cuscinetti di banco in ferro nodulare, con un miglioramento significativo rispetto ai tradizionali componenti in metallo. Questi elementi sono infatti più resistenti e assorbono meglio vibrazioni e altre armoniche per un motore più fluido e silenzioso.

Rispetto al propulsore di quarta generazione, il monoblocco di quinta generazione è completamente nuovo, ma si fonda sulla stessa architettura. E‘ stato ottimizzato e modificato per ospitare la pompa di iniezione diretta carburante ad alta pressione. Comprende anche i nuovi attacchi dei supporti del motore, le nuove posizioni dei sensori di detonazione, guarnizioni migliorate e pistoni raffreddati a getto d’olio.

Sistema di lubrificazione avanzato con sistema a carter secco. Anche il sistema di lubrificazione del motore LT1 – con raffreddamento dei pistoni a getto d’olio – è stato ottimizzato per migliorare le prestazioni. Viene azionato da una nuova pompa dell’olio a cilindrata variabile che garantisce un’erogazione più efficiente, in funzione delle condizioni operative del motore. Il controllo a doppia pressione consente di operare a una pressione dell’olio molto efficiente a regimi più bassi, in coordinamento con il sistema di gestione attiva del carburante (AFM), ed eroga una pressione superiore a velocità elevate del motore per garantire un sistema di lubrificazione migliore quando il propulsore opera in condizioni estreme.

Il sistema di raffreddamento dei pistoni a getto d’olio spruzza uno strato aggiuntivo di olio di raffreddamento sulla parte inferiore del cielo di ciascun pistone e sulle circostanti pareti interne mediante piccoli getti posizionati nel basamento. Per una efficienza ottimale, i getti di olio sono utilizzati solo quando necessario: alla partenza, per lubrificare ulteriormente i cilindri e ridurre il rumore, e a velocità elevate, per un ulteriore raffreddamento e una maggiore durata.

Il sistema di lubrificazione a carter secco garantisce una eccezionale prestazione lubrificante durante le manovre più aggressive e in presenza di carichi elevati in curva. E‘ a due stadi: uno stadio di pressione e uno stadio di pulizia. Nello stadio di pressione è presente la nuova pompa a palette a cilindrata variabile con comando a doppia pressione.

L’olio motore semisintetico Dexos 5W30, contribuisce a ridurre l’attrito, migliorando ulteriormente l’efficienza del motore LT1.

Nuovo albero a camme a tre lobi. Rispetto allo Small Block di quarta generazione, l’albero a camme resta nella stessa posizione rispetto all’albero a gomiti e viene utilizzato con un nuovo cuscinetto posteriore, ma è dotato di un nuovo lobo trilobato che aziona esclusivamente la pompa di iniezione diretta carburante ad alta pressione. Le specifiche della camma sono un’alzata di aspirazione/scarico di 14mm/13,3mm, una durata della fase di aspirazione/scarico di 200/207 gradi,  riferito ad un’alzata di 0,050 pollici della punteria e un angolo di calettamento di 116,5 gradi.

Nuova pompa del carburante azionata a camme. Il sistema a iniezione diretta è dotato di pompa del carburante a pressione estremamente elevata, che eroga fino a 15Mpa (150 bar). Questa pompa del carburante ad alta pressione, azionata dal motore, viene alimentata da una tradizionale pompa di trasferta del carburante, montata sul serbatoio. La pompa a iniezione diretta è montata nel vano tra le testate – sotto il collettore di aspirazione – e viene azionata dall’albero a camme nella parte posteriore del motore. Questa posizione garantisce che il rumore prodotto dalla pompa sia attutito dal collettore di aspirazione e da altri elementi isolanti nell’avvallamento.

Coperchi punterie con PCV integrato. Una delle caratteristiche più originali del nuovo motore è la forma a cupola dei coperchi punterie. Tali coperchi ospitano il sistema integrato di Ventilazione del Basamento (Positive Crankcase Ventilation – PCV), in attesa di brevetto, che riduce il consumo di olio e ne aumenta la durata, abbassando inoltre le emissioni. I coperchi punterie contengono anche le bobine d’accensione per il sistema coil-near-plug (bobina in prossimità della candela). Tra le singole bobine, le sezioni a cupola dei coperchi punterie contengono diaframmi che separano olio e aria dai gas del basamento, con una capacità di separazione aria/olio di circa tre volte superiore a quella dei precedenti motori.

Collettore di aspirazione e corpo farfalla. Il collettore di aspirazione della LT1 è caratterizzato da un design “runners in a box”, dove i singoli elementi di connessione all’interno del collettore alimentano un plenum box che garantisce un flusso d’aria eccellente, di elevata efficienza, perfino al di sotto del basso cofano della vettura.

Schiuma isolante viene inserita nella parte superiore esterna del collettore di aspirazione e un rivestimento insonorizzante per ridurre il rumore del motore e della pompa del carburante.

Il collettore è accoppiato ad un corpo farfallato a controllo elettronico, con un alesaggio di 87mm e un sensore di posizione della farfalla di tipo “contactless”, più resistente e che consente un maggiore controllo.

Collettori di scarico “four-into-one”. Il motore LT1 usa una versione del collettore di scarico “four-into-one”, utilizzato sul motore di quarta generazione LS7. Tali condotti consentono di avere un appropriato flusso dei gas di scarico dal collettore “a bocca larga” al catalizzatore.

Sistema di raffreddamento, sensore di umidità e altro. Tra le altre caratteristiche e tecnologie del motore Small Block di quinta generazione vi sono:

• Una versione aggiornata dell’impianto di raffreddamento con pompa dell’acqua e termostato per una maggiore efficienza
• Un sensore di umidità dell’aria a induzione che garantisce un’efficienza ottimale della combustione, indipendentemente dall’umidità dell’aria circostante
• Un sistema di accensione 58X con moduli di accensione individuali e candele con punta di iridio
• Nuovo controller motore E92.