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Apr 28, 2024

La gran carrera V de aspiración natural de Cadillac

El ingeniero jefe de propulsión Adam Trojanek explica por qué Cadillac fue contra la corriente y, en el proceso, creó uno de los motores más geniales en los deportes de motor actuales. Sólo el Camaro hizo más ruido en Le Mans.

El ingeniero jefe de propulsión Adam Trojanek explica por qué Cadillac fue contra la corriente y, en el proceso, creó uno de los motores más geniales en los deportes de motor actuales.

Sólo el Camaro hizo más ruido en Le Mans. El Cadillac V-Series.R cantó una melodía estadounidense familiar en La Sarthe, su V-8 gritaba como muchos de los grandes que este país ha producido antes que él. Ningún otro Hypercar estuvo cerca de ofrecer un deleite auditivo similar.

Cadillac desarrolló un nuevo motor para el V-Series.R, un automóvil construido según las regulaciones IMSA y LMDh de ACO. El conjunto de reglas LMDh adopta un enfoque interesante para el motor de combustión interna (ICE). No es necesario que el ICE se base en un motor de automóvil de producción, solo que sea un motor de gasolina de cuatro tiempos que no gire a más de 10,000 RPM. (Tampoco es necesario que utilice pistones, por lo que si un fabricante de automóviles quisiera desarrollar un motor rotativo, podría hacerlo). La distancia entre ejes de un automóvil LMDh es fija y eso, por lo tanto, limita la longitud del motor a 25,2 pulgadas, y también hay un 396,8 Límite de peso de -libras. IMSA y ACO también tienen restricciones sobre algunos materiales exóticos, y todos los motores deben combinarse con el sistema híbrido con especificación LMDh, que consiste en un motor eléctrico Bosch integrado en una transmisión Xtrac. La potencia combinada del motor ICE y el motor eléctrico no debe exceder entre 644 y 697 caballos de fuerza, según el equilibrio de rendimiento (BoP), y si bien existe una potencia máxima para el motor eléctrico, no hay un mínimo.

La idea para Cadillac, y para todos los demás, es generar suficiente potencia con el ICE para alcanzar la potencia máxima del eje trasero por sí solo. "Mientras puedas alcanzar esa potencia de manera confiable", dice Adam Trojanek, ingeniero principal de propulsión del programa Cadillac LMDh, "empiezas a alejarte del enfoque de producir tanta potencia como sea posible y luego comienzas a mirar '¿Cuál es el mayor? forma eficiente de generar ese poder? No sólo en términos de mecánica de un motor de combustión y de cómo hacerlo eficiente, sino también en términos de un coche de carreras. ¿Cuál es la mejor manera de generar esa energía de manera confiable... con la menor cantidad de objetos que posiblemente se rompan en un automóvil?

Los ingenieros decidieron que un V-8 de 5.5 litros de aspiración natural hecho a medida, con nombre en código LMC55R, era la decisión correcta aquí. Es mucho más grande que cualquiera de los usados ​​por la competencia, cuyos motores varían de 2,4 a 4,6 litros, y es el único automóvil LMDh sin turbocompresores. El único otro auto de aspiración natural que compite en la clase Hypercar en Le Mans, que incluye autos construidos según el conjunto de reglas LMH, es el Vanwall Vandervell, que utiliza un V-8 disponible en el mercado del proveedor de carreras Gibson desde hace mucho tiempo.

“Cuando empiezas a buscar aplicaciones turbo, todo el mundo dice: 'Oh, ya sabes, los turbos son más eficientes y cosas así'”, dice Trojanek. "Pero la eficiencia de la combustión en los motores N/A ha llegado a un punto en el que vale la pena optar por un motor de aspiración natural para ahorrar el peso de un turbo y un intercooler".

Trojanek dice que el objetivo de peso de 396,8 libras para el motor, que también incluye componentes de enfriamiento y escape, es un objetivo "agresivo" en sí mismo, por lo que incluso sin turbos, todavía era un desafío acercarse lo más posible a esa cifra. como sea posible. Pero también hay un objetivo de peso mínimo para todo el automóvil y deshacerse de los turbos le da a Cadillac un poco más de libertad cuando se trata de lastre y otros componentes necesarios. En otras palabras, el peso ahorrado al optar por la aspiración natural no se devuelve directamente al motor. En teoría, no usar turbo también puede mejorar la confiabilidad, ya que hay menos piezas que romper.

Un N/A V-8 también se sintió bien para Cadillac y GM en general. "Otra parte de las carreras es que sabes que los OEM trabajan muy duro para asegurarse de que los autos de carreras coincidan con lo que tenemos en nuestros autos de calle y tratan de aprovechar las lecciones aprendidas", dice Trojanek. "Entonces, una gran ventaja y una buena ventaja de aprendizaje de hacerlo con un V-8 de aspiración natural es que se extiende a otros productos de la cartera que ofrece General Motors".

Si bien GM ha introducido su primer V-8 moderno con cigüeñal plano en la forma del LT6 utilizado en el Chevrolet Corvette Z06, la compañía tiene una asociación mucho más larga con los cigüeñales transversales. Por lo general, un V-8 plano acelera más y, por lo tanto, genera más caballos de fuerza pico que su contraparte cross-plane, ya que el cigüeñal en sí es más liviano. Esto se produce a expensas de las vibraciones, ya que un V-8 plano está inherentemente desequilibrado, razón por la cual sólo se ven en aplicaciones de carreras y de carretera de alto rendimiento. Aparte del Camaro en Le Mans, los Cadillacs tenían los únicos otros V-8 cross-plane en el campo. Trojanek dice que el equipo de Cadillac pudo crear un cigüeñal de plano cruzado que pesaba un poco menos que algunas de las opciones de plano plano que evaluaron, pero el motor aún acelera a 8800 rpm. Además, la manivela transversal le dio al V-Series.R su firma auditiva única, lo que lo hace fácilmente distinguible en cualquier cuadrícula en la que lo encuentres.

Las vibraciones de un V-8 plano empeoran a medida que aumenta el tamaño del motor, y con la selección de GM de 5,5 litros para proporcionar la potencia y el par requeridos, dominar la naturaleza desequilibrada de un diseño plano sería extremadamente difícil. En el V-Series.R, como ocurre con todos los prototipos de coches de carreras modernos, el motor está atornillado directamente al monocasco central, convirtiéndolo en un miembro estructural del chasis del coche. Esas vibraciones podrían transferirse a otras partes del automóvil, como la suspensión, y causar estragos. No es un problema que enfrenten el auto de carretera Corvette Z06 y el auto de carreras C8.R, ya que sus motores V-8 no son miembros estructurales.

Este motor rompe con la tradición establecida por el V-8 crossplane más famoso de GM, el Small Block, ya que cuenta con doble árbol de levas en cabeza y cuatro válvulas por cilindro. Trojanek dice que el equipo consideró un V-8 con varilla de empuje, que habría continuado el linaje del prototipo DPi-VR de la marca, que tenía un V-8 de bloque pequeño. "En el gran esquema de las cosas, un motor de varilla de empuje puede ahorrar un poco más de peso", dijo, "pero estábamos bastante seguros de que este motor de doble árbol de levas en cabeza haría que la potencia fuera un poco más fácil debido a sus mejores características de flujo". Aunque es posible fabricar un motor de cuatro válvulas con varilla de empuje, es complicado, por eso nadie lo hace. Una culata de cuatro válvulas tiene más área total de válvulas, lo que permite un mejor flujo de entrada y salida de aire. El peso añadido valió la pena.

Y, por supuesto, están los componentes híbridos. Si bien el hardware del sistema híbrido LMDh se comparte entre todos los competidores, el software lo define el participante. La primera ola de hipercoches híbridos de carretera (Porsche 918, McLaren P1 y Ferrari LaFerrari) utilizaron una estrategia llamada llenado de par, en la que el sistema híbrido se utilizaba para compensar las brechas de par de un ICE pico. Con el V-Series.R, Cadillac no hace esto. "En términos de implementación, ya lo sabes, realmente lo utilizamos como una oportunidad no para compensar las deficiencias, sino para lograr un buen equilibrio energético", dice Trojanek. "Entonces, al tratar de optimizar en qué punto del camino deberíamos usar más híbridos y menos ICE, o viceversa". Se define tanto por la dinámica del vehículo como por la estrategia de carrera. "En última instancia, no es que los sistemas híbridos sean aditivos para el motor... Hay que calcular la potencia del eje y eso es todo".

Su melodía americana puede resultar familiar, pero el motor LMC55R es su propia bestia. Trojanek dice que, aparte de algunos sujetadores, no comparte nada con otros motores de General Motors. Hasta ahora, está funcionando bien en la V-Series.R, con victorias en Sebring y Laguna Seca y terminando en el podio en Le Mans. Y en cuanto a la fiabilidad, sólo un V-Series.R no ha podido terminar una carrera hasta el momento.

Por tanto, no es sólo el sonido lo que impresiona.

Chris Perkins, entusiasta de los automóviles desde la infancia, es un nerd de la ingeniería de Road & Track y apologista de Porsche. Se unió al personal en 2016 y desde entonces nadie ha encontrado una manera de despedirlo. Estaciona un Porsche Boxster en la calle en Brooklyn, Nueva York, para horror de todos los que ven el auto, incluido el propio autor. También insiste en que no es una persona convertible, a pesar de tener tres.

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