Si vous souhaitez développer une puissance énorme avec un moteur à combustion interne, vous avez trois outils à votre disposition : une grosse cylindrée, une induction forcée ou un régime élevé. Mais si vous êtes un ingénieur GM qui souhaite développer une puissance absolument incroyable avec votre nouveau V-8, vous ne vous limitez pas à un seul outil : vous utilisez les trois approches pour créer une véritable centrale technologique.
Voilà l'histoire du moteur V8 de la Chevrolet Corvette ZR1 2025. Pour développer 1 064 chevaux, les huit pistons du LT7 balayent 5,5 litres de cylindrée tandis que deux turbocompresseurs alimentent les cylindres à une pression atmosphérique de 24 psi et qu'un vilebrequin à plan plat tourne à une vitesse de 8 000 tr/min. Voici comment le V8 le plus puissant d'une voiture de série américaine a vu le jour.
Une montagne de puissance et une tour de couple
La Chevrolet Corvette ZR1 2025 développe un couple de 828 lb-pi à 6 000 tr/min et 1 064 chevaux à 7 000 tr/min jusqu'à la ligne rouge de 8 000 tr/min. Ces pics à haut régime pourraient vous faire croire que le LT7 a les caractéristiques d'un moteur exotique nerveux, mais ce moteur a également la poussée à bas régime caractéristique d'un moteur suralimenté. Regardez les courbes de puissance et de couple. Cela représente plus de 800 lb-pi de couple de 3 000 à 6 500 tr/min.
Graphique de Ryan Lugo
Lorsque le développement du LT7 a débuté en 2014, les ingénieurs de GM n'avaient aucune idée que la ZR1 produirait un rendement aussi incroyable. Jordan Lee, ingénieur en chef des moteurs à petit bloc, a déclaré Tendance moteur L'équipe avait initialement prévu une augmentation sensible par rapport à la Corvette ZR1 2019. « Pour chaque génération de Corvette (Stingray, Grand Sport, Z06 et ZR1), nous voulons que la prochaine génération ait plus de puissance. La C7 ZR1 développait 755 chevaux et nous avons estimé que 850 était un objectif assez intéressant. Nous avons fait notre analyse, nos analyses comparatives, nos simulations informatiques et il semblait que oui, 850 chevaux allaient fonctionner », a déclaré Lee. « Ensuite, nous avons construit nos premiers moteurs et nous avons mis le premier moteur au dynamomètre. Je m'en souviens très distinctement. J'étais dans le dynamomètre en train de faire tourner le moteur, et le moteur avait l'air de fainéanter. J'ai demandé : « Quelle est la puissance qu'il produit ? » « Eh bien, c'est environ 830 chevaux. » Les soupapes de décharge étaient grandes ouvertes, donc nous ne produisions même pas beaucoup de boost. C'est à ce moment-là que nous avons eu le sentiment que cette chose allait produire une tonne de puissance.
« Le danger de dépasser la puissance est de surcharger le véhicule. Le système de refroidissement est-il conçu pour gérer une telle puissance ? Nous voulons nous assurer de ne pas casser la transmission ou les demi-arbres, nous devons donc effectuer davantage d'analyses et de tests de validation pour nous assurer qu'il est à la hauteur du défi », a poursuivi Lee. « Les 900 chevaux sont devenus 950 et lorsque nous étions au milieu des 900, nous avons tous pensé que nous devions viser quatre chiffres. Nous savions que la Dodge Demon 170 avec E85 produit 1 025 chevaux. Nous voulions 1 026 avec de l'essence ordinaire à la pompe. Les ingénieurs d'étalonnage étaient au dynamomètre, nous avons commencé à faire quelques essais, puis le dynamomètre n'était pas content. Ce moteur était si puissant que nous n'avions aucun dynamomètre au début du programme capable de gérer la puissance. Nous avons dû acheter deux nouveaux dynamomètres qui développaient plus de 1 000 chevaux. »
Pourquoi utiliser des turbos plutôt qu'un compresseur ?
Les ZR1 des générations C6 et C7 développaient respectivement 638 et 755 chevaux grâce à des moteurs V8 de 6,2 litres suralimentés. Il aurait donc été raisonnable de supposer que la C8 suivrait le même chemin avec un compresseur entraîné par courroie. Mais si vous fixez un compresseur au vilebrequin léger d'un V8 à plat, vous n'avez plus de vilebrequin léger. Le caractère rapide du moteur serait perdu.
Les turbocompresseurs sont également plus efficaces que les compresseurs, non seulement en termes d'économie de carburant, mais aussi pour extraire plus de puissance d'une quantité donnée de carburant et d'air. Un compresseur utilise une partie de la puissance du moteur pour surmonter la friction du ventilateur. Les turbos ne paient pas la même pénalité, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles le LT7 de la ZR1 peut produire plus de puissance que la Dodge Challenger SRT Demon 170 avec une cylindrée inférieure.
L'équipe Corvette aurait pu passer aux turbos plus tôt si elle avait pu. Il y avait une voiture de développement C5 turbocompressée qui a connu une fin malheureuse et ardente, mais le plus gros problème était que l'architecture du moteur avant n'offrait pas assez d'espace. Faire rentrer le moteur aurait nécessité une plomberie alambiquée qui aurait atténué la réponse de l'accélérateur et rendu la production de masse impossible. Le déplacement du V-8 au milieu a modifié les contraintes dimensionnelles. Dans la Corvette C8, il y a suffisamment de largeur pour suspendre les turbos aux collecteurs d'échappement, tandis que la hauteur du moteur est devenue plus critique. Un compresseur dans la Corvette à moteur central grignoterait l'espace où se trouve le toit rigide rabattable du cabriolet.
Ne l'appelez pas un LT6 boosté
Le développement du LT7 et du V8 atmosphérique LT6 de la Corvette Z06 a commencé en tandem sous le nom de code Gemini, mais ces moteurs sont des jumeaux fraternels, pas identiques. Ils utilisent le même bloc-cylindres, le même alésage de 104,25 millimètres et la même course de 80 millimètres, ainsi que le même train de soupapes à double arbre à cames en tête avec suiveurs mécaniques rigides. Les soupapes d'admission et d'échappement mesurent respectivement 45 et 35 millimètres dans les deux moteurs, et le carburant est pulvérisé directement dans les cylindres depuis le côté échappement de la culasse, créant des turbulences dans la chambre de combustion pour améliorer la puissance à haute vitesse. Le système d'huile à carter sec contient les mêmes huit litres, bien qu'il y ait un septième étage de récupération supplémentaire dans la ZR1 pour maintenir les turbos lubrifiés. C'est à peu près là que s'arrêtent les similitudes.
Une puissance énorme s'accompagne d'une chaleur et d'une pression immenses. Par rapport au LT6, les pressions maximales des cylindres passent de 1 233 psi (8,5 mégapascals) à 1 595 psi (11 mégapascals) dans le LT7. En remplaçant les pistons bombés du Z06 par des pistons bombés et en utilisant des bielles plus courtes, le taux de compression passe de 12,5:1 à 9,8:1. Pour gérer les forces extrêmes, les bielles du ZR1 sont conçues avec des petites extrémités plus épaisses enroulées autour d'axes de piston plus épais. Le vilebrequin est presque identique sur les deux moteurs, mais le LT7 bénéficie d'un usinage supplémentaire sur les contrepoids pour faire de la place à ses composants internes renforcés.
Le LT7 utilise des arbres à cames et des culasses moulés uniques avec des chambres de combustion plus grandes que celles du Z06. Les chambres de combustion, les orifices d'admission et les gorges des orifices d'échappement sont usinés CNC, mais le LT7 suralimenté est moins sensible aux nuances de la plomberie que le LT6 à aspiration naturelle. Dans le Z06, les conduits d'admission et d'échappement sont méticuleusement réglés pour maximiser le flux d'air et l'effet de récupération d'un V-8 à vilebrequin plat tournant jusqu'à 8 600 tr/min. Trois soupapes de connexion situées au milieu du collecteur d'admission du LT6 peuvent ajuster le volume du plénum et connecter les rangées gauche et droite pour un flux d'air maximal.
Les turbocompresseurs du LT7, en revanche, ne font que forcer l'air à l'endroit où il est censé aller, l'accent étant donc mis sur le raccourcissement des trajets pour une réponse turbo du moteur la plus rapide possible. Les collecteurs d'échappement intégrés aux turbos et les refroidisseurs intermédiaires eau-air montés sur le dessus du moteur contribuent à cela. Le collecteur d'admission de la ZR1 a un volume bien inférieur à celui de la Z06 et il n'y a aucun échange entre les deux rangées de cylindres. Le LT7 fonctionne essentiellement comme deux moteurs à quatre cylindres.
Pour produire une puissance aussi énorme, il faut une quantité extraordinaire de carburant. Le LT7 complète donc l'injection directe du LT6 par un système d'injection dans l'orifice. Le ZR1 tourne au ralenti sur les injecteurs dans l'orifice, mélange les deux systèmes sur toute la plage de fonctionnement et, à plein régime, fait appel aux 16 injecteurs pour alimenter la machine en super sans plomb à un débit de deux gallons par minute.
À propos de ces souffleurs
Les turbocompresseurs déplacent une quantité d'air tout aussi incompréhensible à travers le moteur. À plein régime, ils pompent suffisamment d'air pour remplir une piscine olympique en quatre minutes et les gaz d'échappement sortant des quatre pots d'échappement propulsent la voiture vers l'avant avec une poussée de 37 livres.
Les turbos à roulements à billes font tourner des roues de compresseur de 76 millimètres pour compenser jusqu'à 20 psi dans des conditions de fonctionnement normales et jusqu'à 24 psi si la chaleur commence à affecter la puissance de sortie. La mesure directe des vitesses de rotation des compresseurs signifie que les turbos peuvent tourner plus près de leurs limites mécaniques (les extrémités des pales se déplacent à une vitesse allant jusqu'à 1,7 fois la vitesse du son) sans risque de se transformer en grenades à fragmentation.
Le côté turbine utilise des roues de 67 millimètres en Mar, un alliage à base de nickel similaire à l'Inconel avec une tolérance extrême à la chaleur pour résister à des gaz d'échappement aussi chauds que 1 900 degrés Fahrenheit. Pour protéger les soudures de ces températures, les tuyaux en col de cygne qui montent jusqu'aux convertisseurs catalytiques sont dotés d'une construction à parois multiples. Le tuyau extérieur supporte les charges structurelles tandis qu'un tuyau de flamme interne et une couche d'isolation éloignent la chaleur des joints critiques porteurs de charge.
Les soupapes de décharge à commande électrique permettent aux ingénieurs de mieux contrôler la pression de suralimentation et d'activer un mode anti-lag lorsque la ZR1 détecte que vous entrez dans une zone de freinage. Lorsque les gaz se ferment et que l'alimentation en carburant est coupée, les soupapes de décharge se ferment également pour maintenir la pression de suralimentation devant l'accélérateur. « Lorsque vous sortez de ce virage et que vous y revenez, les turbos sont à pleine vitesse et la suralimentation est prête à fonctionner », a déclaré Dustin Gardner, ingénieur en chef adjoint des moteurs à petit bloc. « Dans ces situations, il n'y a pratiquement aucun décalage du turbo. »
Est-ce vraiment un petit bloc V-8 ?
Avec ses deux arbres à cames en tête, ses deux turbocompresseurs et son vilebrequin à plan plat, vous vous demandez peut-être si le LT7 a vraiment droit au nom emblématique de petit bloc Chevrolet. La merveille technologique qui équipe la ZR1 a à peu près autant de points communs avec le V8 de 4,3 litres de la Corvette de 1955 que votre iPhone avec le téléviseur à tube cathodique de votre grand-mère. Nous dirons simplement que le LT6 a le même espacement d'alésage de 4,4 pouces que le petit bloc V-8 Chevy d'origine et vous laissons décider si cela répond aux critères.
Une légende en devenir
Même si nous pouvons imaginer que rien ne se compare à la conduite du LT7, nous avons eu un avant-goût avec un tour rapide et rapide dans la Chevrolet Corvette ZR1 2025. Les chiffres et la technologie derrière ce V-8 sont incroyables, mais il y a un autre niveau de génialité dans l'expérience. La façon dont le couple frappe et le moteur atteint sa ligne rouge élevée est légendaire. Nous supposons que ce V-8 aura son propre chapitre dans l'histoire du moteur à combustion interne.
