シボレーはどのようにして新しいコルベット Z06 エンジンを構築したか

シボレーのまったく新しいジェミニ スモール ブロック V8 では、伝統的なエンジニアリングと最新のテクノロジーが融合しています。

1981年の著書の中で, 宇宙をかき乱す物理学者の故フリーマン・ダイソンは、「優れたエンジニアとは、独自のアイデアをできるだけ少なくして機能する設計を行う人である」と書いています。

ジョーダン・リーはこれに同意しない。 彼はシボレーのスモール ブロック チームのチーフ エンジニアであり、レーストラックに重点を置いたミッドシップ エンジンの C8 コルベット Z06 に動力を供給する新しい LT6 V8 を設計しました。 オリジナルのアイデアは、メリットに基づいてプロジェクトに「取り入れられる」限りは問題ないと彼は言います。

「私たちはテクノロジーのためにテクノロジーを導入することは決してありません。それを考慮するには、顧客にとって実際に具体的なメリットがなければなりません。」 前世代 (C7) コルベット Z06 で使用されていたスーパーチャージャー付き LT4 V8 を置き換える LT6 の場合、安定したパワーと情熱が目に見えるメリットとなります。

シボレーのスモール ブロック チームは、最先端のデジタル設計および分析ツール、最先端の材料、製造プロセスと 5 つの古典的なエンジニアリング アプローチを融合することで、これらの利点を実現しました。

内燃 (IC) エンジンはエアポンプです。 人間と同じように、酸素を吸い込み、二酸化炭素（CO2）を吐き出します。 1885 年のカール フリードリッヒ ベンツの単気筒「モーターワーゲン」エンジンから始まり、初期の自動車用 IC エンジンは周囲の大気を吸う自然吸気 (NA) エンジンでした。

空気密度は大気圧によって変化します。開発が 1900 年代初頭まで続けられたとき、エンジニアは、より高密度の空気と追加の燃料とエンジンのシリンダー内での適切なタイミングの火花点火の組み合わせが、より大きな燃焼チャージとより多くの出力を生み出すことに気づきました。 もっと多くの空気をシリンダーに送り込むことができたらどうなるでしょうか?

メルセデスがスーパーチャージャーを使用して車のエンジンの燃焼室に空気を送り込むようになったのは 1921 年になってからであり、オールズモビルが初めてターボチャージャーとジェットファイア V8 をカトラスに統合したのは 1962 年になってからでした。 1980年代までに、メーカーは燃費を優先した小排気量エンジンで失われたパワーを取り戻すために、定期的にターボチャージャーやスーパーチャージャーを追加しました。

しかし、1953 年の初代コルベット以来、シボレーは NA V8 にこだわり、驚異的なパワーを生み出しました。 第 6 世代コルベット Z06 の LS7 V8 は、2007 年に 505 馬力 (hp) を発揮しました。しかし、その年の終わりに、638 馬力を発揮するスーパーチャージャー付き 6.2 リッター LS9 V8 を搭載した新しいコルベット ZR1 がデビューしました。 シボレーは次世代C7 Z06とZR1のスーパーチャージャーにこだわった。

8年前、コルベットのチーフエンジニア、タッジ・ジュクターはスモールブロックチームに新たな指令を出した。 ジュヒターは次期 Z06 エンジンのパワーアップを望んでいましたが、より安定したラップタイムを得るために自然吸気エンジンであることを望んでいました。 C7 Z06 のブーストされた LT4 は 650 馬力という驚異的な出力を発揮しましたが、レーストラックの高い周囲温度にはうまく対応できませんでした。

最新の Z06 の 5.5 リッター LT6 は、87 ミリメートルのデュアル スロットル ボディ、インテーク マニホールド、シリンダー ヘッドを介して自然に呼吸し、シボレーのエンジニアは「何も抵抗しない」と述べています。 スーパーチャージャー、ターボチャージャー、またはいかなる種類の強制空気導入なしでも、670 馬力を発生します。 「これは、これまでに生産された中で最も強力な自然吸気 V8 エンジンです」とリー氏は断言します。 「それは的外れだと思います。」

さらに、ジェクターとシボレーが自社のエンジニアに自由に攻撃する権利を与えたのは的外れだとリー氏は言う。 「私たちは、大量生産のトラックや乗用車のエンジンに典型的なものに制限されなかったことに非常に興奮しました。LT6 を製造するために、私たちが知っている最高の技術を選択することができました。」

最高のテクノロジーを選択することで、シボレーは求めていた暑い天候のトラックでのパフォーマンスを実現しました。 Small Block チームは、新しい LT6 の吸気を 50 回繰り返しモデル化し、以前の吸気よりも 33% 多くの空気を流せるようにしました。 彼らは、エアフローの増加とより効果的な冷却システムを組み合わせました。このシステムには、5 つのラジエーター、専用のエンジン オイル クーラー、トランスミッション クーラー、およびサーキットで使用するためにフロント グリルの開口部を 75% 拡大する取り外し可能なエアロ パネルを備えたフロント バンパーが組み込まれています。

実際、スモール ブロック チームは、新しい C8 Z06 が、周囲温度が華氏 100 度のサーキットで、エアコンをオンにした状態で一日中走行できることを検証しました。

呼吸の改善は、シボレーが求める妥協のないサーキットパフォーマンスを達成するためだけに求められたものではありません。 自然吸気エンジンの感覚は過給によって抑えられることが多い、とリー氏は言う。 NAに戻ると、その「魂」が戻ってきました。 「ブーストされたエンジンは非常に強力になる可能性があり、GM 製のものを含め、優れたエンジンがいくつかあります」とリー氏は言います。 「しかし、私たちはコルベット Z06 で行うことはすべて、エンジンも含めて、皆さんの五感を刺激するものであると考えています。...私にとって、自然吸気 V8 よりも優れた音はありません。これは、LT6 を搭載した Z06 の感情的なつながりの一部です」パフォーマンスの。」

LT6 の最大の特徴の 1 つは、フラット プレーン クランクシャフト (FPC) です。 レーシング カーに関連することが多い FPC には、180 度離れた 2 対のコンロッド ジャーナルがあります。 クランクの両端から見るとフラットに見えます。 しかし、V8 エンジンを搭載した乗用車では、圧倒的にクロスプレーン クランクが使用されています。クロスプレーン クランクは、コンロッド ジャーナルの間隔が 90 度であることからそう呼ばれています。

クロスプレーンクランクとフラットプレーンクランクの違いを聞くことができます。 前者は、エンジンの同じ側の 2 つのシリンダーが 1 サイクル中に連続して点火する点火順序を持っています。 FPC の点火順序は常にバンクごとに交互になるため、エンジンの回転が速くなり、エキゾチックな甲高い金切り声が得られます。 うめき声とともに 180 度のジャーナルから振動が発生し、大きな水平方向の揺れが発生します。 リー氏は彼らを「ペインシェイカー」と呼んでいる。

キャデラックは実際に 1923 年に FPC を備えた V8 を導入しました。ほぼ 1 世紀後、シボレーのチームは最新のエンジン マウントとその他の減衰技術を使用して FPC の振動をほぼ排除できる可能性を認識しました。 彼らはまた、フェラーリ 458 の高回転 FPC V8 によって生み出される情熱を認識していました。チームは、分析するために、eBay で大破した 458 を購入するという苦労さえしました。

FPC は軽量のカウンターウェイトでバランスを保つことができるため、回転質量と往復質量が少なくなります。 これにより、非常に高い回転数を得ることができます。 シボレーのエンジニアはまた、LT6 のストローク (ピストンがシリンダー内を上下に移動する距離) を短縮し (LT4 の 92 ミリメートルと比較して 80 ミリメートル)、回転範囲をフェラーリと同様の 8,600 回転/分 (RPM) にさらに高めました。 。 この速度により、LT6 は体積効率を最大化できます。

「LT6 は約 110 パーセントのピーク体積効率を実現します。フラットプレーンクランクの助けを借りて、吸気システムの高調波と共振調整により、効果的に過給されます」とリー氏は言います。 スモールブロックチームのアシスタントチーフエンジニア、ダスティン・ガードナー氏は別の言い方をします。LT6 は 5.5 リッター V8 で、6.0 リッター V8 と同じくらい多くの空気を効率的に吸入します。

コルベットは、伝統的なプッシュロッド V8 を搭載した最後の大量生産スポーツカーとして長い間知られていました。 ほとんどのスポーツカーが 1980 年代までにデュアル オーバーヘッド カムシャフト (DOHC) 設計に移行したため、これは異常値でした。 忘れられがちですが、その数年後には、限定生産 (生産台数 7,000 台未満) の ZR1 コルベットも登場しました。

1990 年から 1995 年まで、第 4 世代コルベット ZR1 は、ロータスが設計した LT5 と呼ばれる 5.7 リッター V8 を搭載していました。 後のバージョンでは最大 405 馬力を発生し、回転数は 7,000 RPM に達しました。 新型 LT6 に DOHC 構成を採用することで、シボレーは新型 Z06 をスーパーカー競争と一致させるだけでなく、その歴史のこの短い章に遡ります。

繰り返しになりますが、最大 8,600 RPM でエンジンを最適に呼吸させることがその理由です。 シングルカム、シリンダーあたり 2 バルブのプッシュロッド エンジンでは、それはまったく不可能だったとガードナー氏は言います。 DOHC のデュアル吸気ポートとデュアル排気ポートにより、シリンダー ヘッドを通って各燃焼室に出入りする、より高密度で素早い空気の流れが可能になります。 たとえば、LT6 のシリンダー ヘッド吸気ポートには、以前の NA Z06 (LS7) エンジンの吸気ポートよりも最大 17% 多くの空気が流れます。

LT6 のような高回転のショート ストローク ツイン オーバーヘッド カム エンジンには、それに対応できる以上のバルブが必要です。 「バルブフロート」と呼ばれる状態は、回転するカムシャフトローブの輪郭に従って開閉するバルブが十分に迅速に反応できないときに、高回転時に発生します。 バルブがピストンやカムシャフトのローブに接触するなど、致命的な事態を引き起こす可能性があります。

これは、小さなシリンダー内に収められたピストンを使用してカムの動きをバルブに伝達する油圧バルブトレインでより一般的な問題です。 油圧バルブトレインは動作音が静かで、必要な調整までの間隔が長いことで知られ、過去 50 年間、主に自動車メーカーで使用されてきました。 しかし、機械式カムフォロア (プッシュロッド、タペット、フィンガー) を介してバルブを作動させる機械式バルブトレインは、1900 年から 1970 年代頃まで主流でした。

これは遅延なく動きを機械的に伝達する、よりシンプルで軽量なシステムであるため、Small Block チームは Z06 ではこのシステムに戻ることを選択しました。 「機械式バルブトレインを使用すると、すべてが本当に簡素化されます」とダスティン・ガードナーは説明します。 同氏は、シボレーが最新の製造能力、材料、コーティングをLT6のシステムに適用したことを強調し、これを「バルブトレインを構築する昔ながらの方法の現代的な解釈」と呼んだ。

8,600 RPM であっても非常に強力であり、LT6 のバルブは調整の必要がなく、ほとんどのエキゾチックな車がうらやむであろうコルベットの伝統的なシンプルさと信頼性を維持しているとリー氏は言います。 「このセットアップでは、率直に言って、バルブトレインは、エンジンの残りの部分が動作するように設計されている速度をはるかに上回って満足しています。」とガードナーは言います。

DOHC 構成ではカムシャフトがシリンダーの上にあるため、ツインカム エンジンはカムインブロック プッシュロッドのエンジンよりも高くなる傾向があります。 背の高いエンジンを低い位置のコルベットに取り付けるのは難しいかもしれませんが、スモール ブロック チームはそれを回避する方法を持っていました。

1930 年代までの自動車エンジンでは複数ピースのエンジン ブロックが一般的でしたが、第二次世界大戦後、鋳造技術や機械加工技術が向上するにつれて、よりシンプルで安価なモノブロックに置き換えられました。 しかし、戦争中、スピットファイアや P-51 マスタングに動力を供給した有名なロールスロイス マーリン V12 は、現場での再構築を容易にするために主に 3 ピースのエンジン ブロックを使用していました。

シボレーの新しい LT6 は、クランク中心線で分割された 2 ピースのエンジン ブロックを備えています。 下部鋳物を薄くした 2 ピースブロックにより、エンジンの高さが低くなり、Z06 への収まりが容易になります。 C8 のミッドシップ エンジン レイアウトは、C7 のフロント エンジン コンパートメントよりも広いスペースを提供し、視覚的な障害物がありません。

マルチピースブロックの主な動機は、やはり競馬場から来ています。 その下半分 (クランクケース鋳造) には、6 つのスカベンジ ポンプを備えた密閉ベイ ドライ サンプ システムが統合されており、負荷がかかってもクランクとエンジンの残りの部分を適切に潤滑します。 ガードナー氏は、ツーピースブロックを「潤滑システムのイネーブラー」と呼んでいます。

これにより、Z06 は最大 1.2 の横 G を引き出すことができ、同時にクランクが驚くほど少ないオイルで回転できるようになり、カウンターウェイトによる抵抗と風損が軽減され、「フリー馬力」が得られます。

ジョーダン・リー氏は、LT6 の「魔法」は、エンジン全体の最小の通路や鋳物に散りばめられており、これまでに目にする人はほとんどいないと述べています。 「はい、私たちは歴史から引き出しました」とガードナー氏は認める。 しかし、LT6は歴史的な遺物ではないと彼は言う。 これは GM のスモールブロックチームが出した課題に対する最良の答えです。

「制約のあるタスクを与えられると、ほとんどのエンジニアは最善の解決策を考え出すことに熱心になります」と Lee 氏は観察します。 「私たちにとって、それは670馬力のNAエンジンでした。」

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