Alles, was Sie schon immer über den neuen benzinbetriebenen LT6 Flat mit 670 PS wissen wollten

Von AJ HuffinesMaster Certified ASETechnischer RedakteurTHE AUTO CHANNEL

AUTO CENTRAL – LOUISVILLE, KY – 12. Oktober 2022: Es scheint, dass der Todesstoß für den Verbrennungsmotor etwas verfrüht ist. Mit der Ankündigung des neuen LT6, dem neuesten Supersportwagen-Triebwerk für die Chevrolet Corvette Z06 2023, hat GM unsere bevorzugte Art der Pferdestärkengewinnung noch nicht aufgegeben. Und wenn es um diesen Motor geht, gibt es viel zu besprechen.

Lassen Sie uns klarstellen: Dies ist kein kompromittierter Serienmotor, der angehaucht wurde. Dies ist ein speziell entwickelter Wettbewerbsmotor, der auf die Straße gebracht wurde. Anders kann man es nicht sagen.

Der LT6 ist ein völlig neuer Motor, der kein Ableger der Generation III/IV/V ist. Es wird höchstwahrscheinlich als Motor der Gen-VII-Serie betrachtet. Es baumelt Technologien wie eine flache Kurbelwelle und zwei obenliegende Nockenwellen (DOHC) wie ein verfrühtes Weihnachtsgeschenk unter dem Baum. Ja, es basiert immer noch auf dem traditionellen Small-Block-Chevy/LS-Bohrungsabstand von 4.400, verfügt jedoch über einen moderaten Hubraum von 5,5 l – 333 ci. Aber damit ist jegliche Ähnlichkeit mit der ursprünglichen Small-Block-Chevrolet-Familie beendet.

Titan-Pleuelstangen sind an einen Satz geschmiedeter Aluminiumkolben gebunden, die von einer flachen Kurbelwelle aus geschmiedetem Stahl angetrieben werden. Die Flat-Plane-Kurbel ist eine radikale Abkehr von der Cross-Plane-Norm. Es handelt sich dabei keineswegs um eine neue Technologie, aber sie ist aus fahrtechnischer Sicht aufgrund von Vibrationsproblemen, auf die wir gleich noch eingehen werden, riskant. Der Grund, warum sich das Risiko lohnt, sind die zahlreichen Vorteile, die eine Flat-Plane-Kurbelwelle bietet ... nicht zuletzt eine leichtere rotierende Masse, die viel schneller auf Drehzahländerungen reagiert, zusammen mit einem kreischenden Auspuffgeräusch. Und glauben Sie uns, dieses Baby schreit.

Alle diese Attribute sind Kraftmultiplikatoren, die zu erstaunlichen Leistungswerten für einen Motor dieser Größe beitragen. Mit einer Saugleistung von 670 PS bei 8.400 U/min und einem maximalen Drehmoment von 450 lb-ft bei erhöhten 6.300 U/min bläst dieser Motor sofort seine Brust mit erstaunlichen 2,01 PS pro Kubikzoll auf. Dies ist der am höchsten drehende Small-Block-Chevy (falls wir ihn noch so nennen können) in seiner 66-jährigen Geschichte.

Einer der abenteuerlichsten Faktoren bei diesem orchestrierten Kraftschub ist die Wahl der Flat-Plane-Kurbelwelle. Dieses Konstruktionsmerkmal erzeugt einen gleichmäßigen Zündimpuls, der die Verbrennung von der linken zur rechten Bank wechselt, was mit der traditionelleren Kreuz- oder Zweiebenen-Kurbelwelle nicht erreicht werden kann. Der Vorteil dieser gleichmäßigen Zündfolge besteht darin, dass es wesentlich einfacher ist, hervorragende Einlass- und Auslass-Tuning-Leistungen zu erzielen. Optimierungsbemühungen können durch Laserstrahlfokussierung erfolgen, um bei höheren Motordrehzahlen zusätzlichen Luftstrom in die Zylinder zu packen und so eine Aufpump-Zylinderfüllung zu erzeugen – auch bekannt als volumetrischer Wirkungsgrad (VE).

Wie viel ist das wert? Alle Verbrennungsmotoren erreichen Spitzen-VE bei Spitzendrehmoment. Hier erreichen alle Motoren die maximale Zylinderfüllung. Der LT6 schafft weit über 100 %. Den meisten Serienmotoren gelingt es gut, Werte im mittleren 90-Prozent-Bereich zu erreichen, daher ist dies ein großer Erfolg. Bei 100 % VE war der Motor in der Lage, den Zylinder (in kurzer Zeit) bis zur vollen Kapazität des gesamten Zylinders zu füllen.

Was schwer zu erreichen ist, ist die Annäherung an 100 % VE bei Spitzenleistung, wo die Zeit der Feind der Zylinderfüllung ist. Obwohl wir es nicht verifizieren konnten, gibt es Zahlen, die bei Spitzenleistungen über 100 Prozent liegen. Die tatsächlichen PS- und Drehmomentzahlen untermauern diese Schätzungen tendenziell.

Der LT6 drückt den Durchfluss durch die gepaarten Einlassventile, um die Spitzenleistung auf stratosphärische 8.400 U/min und das maximale Drehmoment auf 6.300 U/min zu bringen. Dies definiert ein breites Leistungsband von 2.200 U/min zwischen Spitzendrehmoment und Spitzenleistung, was diesen Motor für temperamentvolles Fahren sehr handlich und berechenbar macht. Herkömmliche V8-Motoren erzeugen normalerweise ein viel engeres Leistungsband von 1.500 U/min oder weniger.

Die beeindruckende PS-Leistung des LT6 lässt sich zwar nicht leugnen, doch sein Schwerpunkt auf Leistung bei hoher Drehzahl stellt eine radikale Abkehr vom traditionellen amerikanischen V8 mit niedrigem Drehzahldrehmoment dar. Der LT6 ist ein Saugmotor mit kleinem Hubraum, der seine Leistung auf eine deutlich andere Art und Weise liefert. Als Bezugspunkt nehmen wir den LT2-Saugmotor der Standard-Corvette als Messpunkt. Der traditionelle 6,2-Liter-Motor (376 ci) mit Stößelstangen-Zweiventiltechnik erzeugt ein Drehmoment von knapp 400 lb-ft bei 2.000 U/min, liefert jedoch nur 1,31 PS/ci. Dies ist das Ergebnis einer Kombination aus 3,62 Zoll Hub und großzügigem Hubraum. Der 5,5-Liter-DOHC-LT6-Motor verfügt über keine dieser Eigenschaften.

Im Allgemeinen verfügen Vierventilmotoren nicht über die hohen Drehmomentwerte bei niedrigen Drehzahlen, die Zweiventilmotoren normalerweise bieten würden. Historisch gesehen sind Amerikaner sehr an das Gefühl gewöhnt, dass Motoren mit großem Hubraum bei niedrigen Motordrehzahlen Drehmoment erzeugen. Es sollte also klar sein, dass sich der LT6 bei niedrigeren Motordrehzahlen weicher anfühlt.

Dies ist keine Verurteilung des Motors, sondern lediglich eine Tatsachenfeststellung. Um das Gesamtpaket des Fahrzeugs auszugleichen, fügte Chevrolet der ZO6 Corvette ein steiferes Achsübersetzungsverhältnis von 5,56:1 hinzu, um die niedrigen Drehmomentwerte dieses Motors mit kleinem Hubraum zu unterstützen. Hinzu kommt, dass das maximale Drehmoment bei 6.300 U/min liegt und viele Fahrer möglicherweise einige Zeit brauchen, um sich an den Unterschied zu gewöhnen.

Lassen Sie uns nun etwas tiefer in dieses erstaunliche Kraftwerk eintauchen. Im Allgemeinen vergrößert eine DOHC-Konfiguration den Umfang des Motors erheblich, aber es scheint, dass diese neuen Köpfe die Gürtellinie des Motors nicht offenkundig erweitern, obwohl wir keine Spezifikationen haben, die diese Beobachtung bestätigen oder dementieren könnten. Geschmiedete Kolben von CP sind wichtig für die Haltbarkeit bei diesen erhöhten Motordrehzahlen und getreu dem Mantra „Leichter ist stärker“ stammen die Titanstangen von Pankl Racing Systems in Österreich. Chevrolet hat die Pleuellänge noch nicht bekannt gegeben.

Die flache Kurbel, die DOHC-Anordnung und das massive Induktionssystem sollen die Leistung bei hohen Drehzahlen verbessern. Dies ist jedoch mit einem Preis verbunden, der über die Dollarinvestition hinausgeht, und es gibt einen gewissen Nachteil dieser Hochgeschwindigkeitsbemühungen, der durch die Begeisterung über einen hochdrehenden Straßenmotor, der in der 8.000-U/min-Zone leben will, verdeckt wird.

Um beide Seiten des Flat-Plane-Kurbelwellen-Ansatzes zu verstehen, ist es wichtig, bestimmte physikalische Merkmale rund um den V8-Motorbetrieb zu verstehen. Dadurch werden sowohl die Vorteile als auch die Nachteile gewürdigt. Bei einer Flat-Plane-Kurbelwelle liegen alle vier Kurbelzapfen in einer wirksamen Ebene. Alle Vierzylinder-Kurbelwellen sind auf diese Weise gebaut, sodass man sich einen Flat-Plane-V8 als Vierzylinder-Kurbelwelle mit Pleuelzapfen doppelter Breite vorstellen kann.

In diesem Bild können Sie sehen, dass das Chevy-Small-Block-Layout zeigt, wie eine Cross-Plane-Kurbelwelle ungleiche Zündimpulse von Bank zu Bank erzeugt. Die geschwungenen Linien zeigen, dass der Motor während einer Kurbeldrehung von 720 Grad zweimal hintereinander Zylinder auf derselben Bank zündet. Dies basiert auf der Zündreihenfolge des Small-Blocks von 1-8-4-3-6-5-7-2. Beachten Sie, dass 5 und 7 nacheinander feuern und auch benachbarte Zylinder sind.

Vergleichen Sie das mit diesem Bild, das zeigt, wie eine flache Kurbelwelle sequenzielle Zylinder von Bank zu Bank antreibt, wie bei Links-Rechts-Links-Rechts. Dieser Vorteil vereinfacht auch die Wirkung der Abgasimpulsabstimmung zur Unterstützung der Zylinderfüllung. In dieser Abbildung wird die LT6-Zündreihenfolge 1-4-3-8-7-6-5-2 verwendet.

Eine V8-Kurbelwelle mit zwei oder zwei Ebenen ist in Serienmotoren weitaus häufiger anzutreffen und platziert die vier Kurbelzapfen in Kreuzebenen, die genau 90 Grad voneinander entfernt sind. Der Bau einer Kurbelwelle für einen 90-Grad-V8-Motor bietet grundsätzliche Vorteile, ein großer Nachteil besteht jedoch darin, dass die Cross-Plane-Kurbelwelle viel schwerer ist und sehr große Gegengewichte erfordert.

Die Flat-Plane-Kurbelwelle profitiert davon, dass keine großen Gegengewichte erforderlich sind, um den Primärkräften entgegenzuwirken, die wir gleich definieren werden. Der Verzicht auf diese Gegengewichte macht die Flat-Plane-Kurbel von Natur aus leichter und ermöglicht dadurch einen schnellen Anstieg der Motordrehzahl aufgrund der reduzierten Spinnmasse.

Lassen Sie uns auf eine einfache Geometrie eingehen, die alle V-konfigurierten Kolbenmotoren betrifft. Während die Kurbelwelle die Kolben um eine volle Umdrehung bewegt, werden in einem V8-Motor Primär- und Sekundärkräfte ausgeübt.

Primärkräfte entstehen durch die vertikale Bewegung der Kolben und Stangen. Wenn sich ein Kolben vom oberen Totpunkt (OT) zum unteren Totpunkt (BDC) bewegt, entsteht eine vertikale Kraft. Bei einer flachen Kurbelwelle in einem V8-Motor mit vier Kolben oben und vier unten wird die Kraft eines Vierersatzes durch die anderen vier Kolben ausgeglichen. Diese Primärkraft tritt bei jeder Umdrehung nur einmal auf. Eine Dual- oder Cross-Plane-Kurbelwelle erfordert große Gegengewichte an den Enden, um die Auswirkungen dieser primären Unwucht auszugleichen.

Es gibt auch eine sekundäre Kraft, die durch die vertikale Bewegung der Kolben erzeugt wird und etwas näher erläutert werden muss. Während sich der Kurbelwellenzapfen vom oberen Totpunkt (OT) zu seinem 90-Grad-Mittelpunkt bewegt, erzeugt die Pleuelstange einen Kreis, der die effektive Länge der Pleuelstange verändert und die Kolbenbeschleunigung vom oberen Totpunkt weg erhöht. Das Ergebnis ist, dass sich der Kolben um mehr als die Hälfte seines gesamten Hubwegs bewegt, wenn der Kurbelzapfen 90 Grad erreicht.

Da sich der Kolben in der ersten Hälfte des Kurbelwegs über eine größere Strecke bewegt hat, legt der Kolben eine kürzere Strecke von der 90-Grad-Mittelpunktposition des Kurbelzapfens bis zum UT zurück. Dieser Unterschied im Kolbenweg von der oberen Hälfte des Hubs zur unteren Hälfte spiegelt sich in einem Unterschied in den Beschleunigungskräften wider, der eine seitlich oder senkrecht zur Vertikalen ausgeübte Vibration erzeugt.

Zu dieser seitlichen Vibration kommt hinzu, dass zweimal pro Umdrehung sekundäre Unwuchtkräfte entstehen – einmal, wenn sich der Kolben in Richtung OT bewegt, und einmal auf dem Weg zurück nach OT. Hinzu kommt, dass die Motordrehzahl die Vibration verstärkt, sodass die Kraft umso größer ist, je höher die Motordrehzahl ist.

Zu den Variablen, die die Kraft dieser seitlichen Vibration beeinflussen, gehören das Gewicht der Kolben- und Stangenbaugruppe, das Verhältnis Stange/Hub und die Drehzahl. Die gebräuchlichere Cross-Plane-Kurbelwelle hebt diese Sekundärschwingungen von Natur aus auf, indem eine zweite Ebene in die entgegengesetzte Richtung schwingt. Dies ist der Vorteil der Cross-Plane-Kurbelwelle.

Bedenken Sie, dass es in dieser Diskussion nicht um das statische Gleichgewicht des Motors geht, das durch das Hinzufügen oder Entfernen kleiner Metallmengen zu den Gegengewichten behoben wird. Primär- und Sekundärkräfte sind eine separate Gruppe von Kräften.

Die Entscheidung von GM für eine Single-Plane-Kurbelwelle für den LT6 zielt eindeutig darauf ab, die Spitzenleistung zu steigern und dem Motor eine unverwechselbare Abgasnote zu verleihen. Die Standardgleichung für PS lautet wie folgt:

Diese Formel gibt an, dass Sie umso mehr PS leisten können, je höher Sie den Motor drehen können – vorausgesetzt, Sie können das Drehmoment bei diesen höheren Drehzahlen erreichen. Durch die Kombination von DOHC-Köpfen mit kleineren, leichteren Ventilen entsteht ein Ventiltrieb, der anhaltend hohe Motordrehzahlen ermöglicht.

Die Herausforderung bei diesem Ansatz besteht darin, dass es sich um einen Motor mit sehr großem Hubraum und einer flachen Kurbelwelle handelt. Fords Voodoo-Anstrengung endete bei 5,2 l und der größte europäische V8 ist mit 4,5 l sogar noch kleiner. Corvette-Chefingenieur Tadge Juechter sagt, dass die sekundären Vibrationen des Motors während der ersten Prototypentests so stark waren, dass sich die aufschraubbaren Ölfilter buchstäblich vom Motor lösten. Dies führte zu einem anschraubbaren Patronenfiltersystem, das weitaus robuster ist. Aber sein Kommentar ist ein Beweis für die Auswirkungen des sekundären Ungleichgewichts.

Wie bereits erwähnt, besteht eine wichtige Möglichkeit zur Minimierung der Auswirkungen der inhärenten Unwucht der Flat-Plane-Kurbelwelle darin, den Hub zu minimieren. Der LT6 verfügt über einen viel kürzeren Hub von 3,15 Zoll, der mit 3,26 Zoll sogar kürzer ist als der kleinste 4,8-Liter-Motor der Generation III. Dieser kürzere Hub verbessert auch die Drehzahl des Motors, indem die Kolbengeschwindigkeit verringert wird. Umgekehrt verringert ein kürzerer Hub den Hubraum. Zum Ausgleich wählten die Ingenieure eine größere Bohrung von 4,104 Zoll.

Die physikalischen Vorteile einer leichteren Single-Plane-Kurbelwelle in Kombination mit leichteren hin- und hergehenden Komponenten wie Titanpleueln und geschmiedeten Aluminiumkolben mit kurzem Schaft verbessern die Fähigkeit des LT6, schnell zu beschleunigen. Dies wird natürlich durch die gleichmäßigen Zündimpulse eines Ein-Ebenen-Kurbelwellenmotors verstärkt, wodurch die Abgasabstimmung viel einfacher zu handhaben ist.

Die größere Bohrung verbessert die Atmung weiter, indem sie die Zylinderwand von den Einlassventilen wegbewegt, wodurch das dem Zylinder zugeführte Luftvolumen verbessert wird. Natürlich ist der Ventilströmungsquerschnitt eines Vierventil-Zylinderkopfs immer größer als der eines Zweiventil-Zylinderkopfs. Chevrolet hat die Nocken-Spezifikationen und den Ventilhub für den LT6 noch nicht bekannt gegeben. Aber seien Sie versichert, dass der Strömungsvorhangbereich hervorragend sein wird.

Zusätzlich zu den anderen Vorteilen scheint es, dass auch die beiden obenliegenden Nocken elektromechanisch gesteuert werden. Daten deuten darauf hin, dass das System bis zu 55 Grad Bewegung auf den Einlassnocken ausüben kann, während der Auslassnocken 25 Grad bietet. Dies ermöglicht es, die Nocken für ein Drehmoment bei niedriger Drehzahl nach vorn zu stellen und die Nockensteuerung bei steigender Drehzahl schrittweise nach spät zu verstellen. Und da die Einlass- und Auslasskeulen individuell angepasst werden können, bedeutet dies, dass auch der Keulentrennwinkel (LSA) einen großen Freiheitsgrad hat.

Die hohlen Nockenwellen sind auch für den Einsatz mit mechanischen Hebern mit sogenannten Schlepphebeln ausgelegt. Während die meisten mechanischen Nocken gelegentliche Wartung erfordern, behauptet Chevrolet, dass die genaue Beschaffenheit der an den Stößeln verwendeten Unterlegscheiben keine Anpassung über die Lebensdauer des Motors erfordern sollte. Die Abbildung zeigt außerdem, dass es sich bei den Doppelfedern um ein eher traditionelles Federdesign und nicht um eine Bienenstock- oder konische Feder handelt.

Um die Leistung zu maximieren, ist es natürlich sinnvoll, die Ventilwirkung in den Ansaugkrümmer zu integrieren. Der LT6 verwendet einen aktiven Verteiler mit separaten Leitungen für die linke und rechte Bank, die jeweils mit einem elektronisch gesteuerten 78-mm-Drosselklappengehäuse gespeist werden. Es gibt außerdem drei separate computergesteuerte Ventile, die die Kommunikation zwischen diesen separaten Bankläufern ermöglichen, um Abstimmungsvorteile basierend auf Drehzahl und Last zu bieten. Diese aktive Steuerung verbessert sowohl die Zylinderfüllung bei niedriger als auch bei hoher Geschwindigkeit.

Bisher haben wir uns hauptsächlich auf die Leistungsvorteile und die Vibrationsschwankungen eines Motors mit flacher Kurbelwelle konzentriert, aber die Haltbarkeit ist ein weiterer wichtiger Faktor, zu dem auch das Schmiersystem gehört. Frühere Schubstangen-Corvette-Motoren verwendeten eine Art Trockensumpfsystem für arme Leute, das sich zwar bewährt hat, aber gleichzeitig etwas eingeschränkt war. Der LT6 steigerte dieses Spiel mit dem, was GM ein sechsstufiges System nennt.

Das Herzstück des Systems ist eine Trockensumpfpumpe über die gesamte Länge, die Öl aus jedem einzelnen Zylinderpaar im Kurbelgehäuse absaugt und gleichzeitig Öl aus jedem Zylinderkopf absaugt. Das Öl wird dann in den Vorratstank gepumpt, der 10 Liter 5W50-Synthetiköl enthält, das direkt zum Einlass der Druckpumpe geleitet wird, um zurück in den Motor gefördert zu werden. Chevrolet-Ingenieure sagen, dass zu jedem Zeitpunkt 80 Prozent des Öls im Tank verfügbar sind. Dadurch wird die Ölmenge im Motor minimiert, was Luftwiderstandsprobleme verringert – insbesondere bei Motordrehzahlen über 6.000 U/min. Dieser Trockensumpf ähnelt einem kompletten Wettkampfsystem und ist ein Hinweis auf die Anstrengungen, die GM unternommen hat, um einen Motor zu bauen, der zuverlässig in Wettkampfarenen laufen kann.

Ein Vorteil dieser Art von Trockensumpf besteht darin, dass er nicht nur Öl aus dem Kurbelgehäuse entfernt, sondern auch in der Lage ist, Vakuum im Kurbelgehäuse zu erzeugen, um Luftreibung zu reduzieren und die Leistung zu verbessern. Laut Chevrolet beträgt dieser Wert bei voller Geschwindigkeit fast 80 Kilopascal (kPa), was weit über 20 Zoll Quecksilbersäule („Hg“) entspricht. Das ist ein erhebliches Unterdruck in der Pfanne und zeigt auch, warum die Kolben seitdem mit Öldüsen gekühlt werden Um die Kolben herum bleibt nur sehr wenig Öl zurück, um sie kühl zu halten.

Dies ist nur ein erster Überblick über den LT6 und Sie können davon ausgehen, dass es viel genauere Inspektionen geben wird, sobald das Auto und der Motor in voller Produktion sind. Die Verfechter des CO2-Fußabdrucks werden vielleicht irgendwann ausgedient haben, aber Fans von Verbrennungsmotoren können sich in der Zukunft über mindestens eine weitere benzinbetriebene Ladung freuen. Lasst die Spiele beginnen!

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