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Motor Chevrolet Turbo-Air 6

El Chevrolet Turbo-Air 6 es un motor de automóvil de seis cilindros enfriado por aire desarrollado por General Motors (GM) a finales de la década de 1950 para su uso en el Chevrolet Corvair con motor trasero de la década de 1960. Se utilizó en toda la línea Corvair, así como en una amplia variedad de otras aplicaciones.

El uso de refrigeración por aire por parte del motor lo hizo atractivo para los constructores aficionados de aviones , y los fabricantes de motores de pequeño volumen establecieron una industria artesanal que modificaba los motores Corvair para aviones. [3]

Historia

Ed Cole , ingeniero jefe de Chevrolet de 1952 a 1956 y director general de Chevrolet de 1956 a 1961, fue la persona principal responsable de poner en producción el Corvair y su motor. La experiencia de Cole con vehículos con motor trasero comenzó durante su etapa como ingeniero jefe de diseño de tanques ligeros y vehículos de combate para Cadillac durante la Segunda Guerra Mundial . Diseñó sistemas de propulsión para el tanque ligero M24 Chaffee y el tanque M5 Stuart , el último de los cuales utilizaba dos motores Cadillac V8 montados en la parte trasera que circulaban a través de transmisiones Hydramatic .

Después de la guerra, Cole fue ascendido a ingeniero jefe en Cadillac. En 1946, comenzó a experimentar con prototipos de turismos con motor trasero, apodados "Cadibacks". [4] [5] : 12, 13 

En 1950, se le pidió a Cole que supervisara la producción del tanque M41 Walker Bulldog en las instalaciones de Cadillac en Cleveland. El M41 estaba propulsado por un motor Continental AOS-895-3. [6] Este era un motor bóxer sobrealimentado de cuatro tiempos , refrigerado por aire y de seis cilindros que desplazaba 895 pulgadas cúbicas (14,7 L).

Cole también registró más de 300 horas pilotando un Beechcraft Bonanza propulsado por un motor Continental más pequeño con el mismo diseño básico. [7] [1] : 95 

Después de mudarse a Chevrolet, Cole le pidió al ingeniero Maurice Olley que ideara "algo diferente". Olley y su equipo evaluaron los diseños de motor delantero/tracción delantera y motor trasero y tracción trasera y determinaron que el diseño trasero/trasero necesitaría un motor de aluminio y que sería preferible la refrigeración por aire. [5] : 14 

La responsabilidad del desarrollo del motor recayó principalmente en el ingeniero de proyectos senior Robert P. Benzinger y en el diseñador del motor Adelbert “Al” Kolbe. [8] El primer motor se puso en marcha en el departamento de ingeniería de Chevrolet en diciembre de 1957. [5] : 24, 25, 26  Para las primeras pruebas en carretera, se instaló un prototipo en un Porsche 356 . Las mulas de desarrollo posteriores se llamaron LaSalle II o recibieron la insignia Holdens .

Se construyó una nueva fundición en Massena, Nueva York , en Massena Castings Plant . [5] : 22  GM convenció a Reynolds Aluminium para que construyera una planta de reducción de aluminio cerca para suministrarlo. Las piezas de aluminio incluían el bloque, las culatas, la carcasa del volante , la tapa del cárter , la carcasa del embrague y los pistones. En cada motor se utilizaron 41,7 kg (92 lb) de aluminio. Fue necesario desarrollar nuevas técnicas de fundición y mecanizado para producir piezas de aleación ligera. Las piezas de aluminio se fundieron con una técnica de fundición a baja presión utilizando máquinas construidas e instaladas por Karl Schmidt GmbH de Neckarsulm, Alemania. [9] [10] Todos los motores se ensamblaron en la planta de motores Tonawanda de GM . [11] [10]

El coche y el motor se presentaron oficialmente el 29 de septiembre de 1959 y debutaron en las salas de exposición el 2 de octubre. [5] : 33  La publicidad preparada por la agencia Campbell-Ewald destacaba el hecho de que el motor refrigerado por aire no requería anticongelante y que gran parte del motor estaba hecho de aluminio "tipo avión". [5] : 33, 36, 37  La misma agencia de publicidad le dio al motor su nombre oficial, "Turbo-Air 6". [5] : 40 

El motor Turbo-Air 6 se utilizó en todos los modelos de automóviles Corvair en todos los niveles de equipamiento, incluidos los cupés, sedanes y convertibles 500, 700, 900 Monza, Corsa y Spyder, así como las camionetas Corvair y Lakewood. También impulsó las furgonetas Forward-Control serie 95, incluidas la furgoneta Corvan y Chevrolet Greenbrier , y las camionetas Loadside y Rampside.

Las versiones sintonizadas del motor aparecieron en algunos Corvair modificados vendidos bajo el nombre del personalizador, como el Fitch Sprint, el Yenko Stinger y el Solar Cavalier. Don Yenko reclamó entre 240 y 250 hp (179,0 a 186,4 kW) de su Etapa IV y de sus Stingers de carreras. [5] : 126, 132-134 

La fabricación del Turbo-Air 6 terminó con el cese de la producción de Corvair después de 1969.

Características técnicas

El Turbo-Air 6 es un motor de seis cilindros bóxer refrigerado principalmente por aire. Los componentes principales del motor incluyen un cárter de aluminio , dos culatas de aluminio de tres cilindros con colectores de admisión integrales y seis cilindros de hierro individuales. El cilindro n.° 1 está en la parte trasera derecha con los cilindros 1, 3 y 5 a la derecha, mientras que el n.° 2 está en la parte trasera izquierda con los cilindros 2, 4 y 6 a la izquierda. [2] : 24  El orden de disparo es: 1-4-5-2-3-6.

El cárter está formado por dos mitades de sección en caja. El cárter ensamblado prevé cuatro cojinetes principales . Hay cuatro espárragos de culata por cilindro, para un total de doce en cada lado. [5] : 44  El cigüeñal , cuyas primeras versiones eran de aleación de acero forjado, tenía seis pasos pero no contrapesos, lo que permitía un ahorro de peso de 25 lb (11,3 kg). [5] : 44 

Cada culata tiene dos válvulas en cabeza por cilindro activadas a través de balancines de acero estampado y taqués hidráulicos mediante varillas de empuje que pasan por tubos debajo de cada cilindro. El motor se ganó la reputación de tener fugas de aceite a través de los sellos de los tubos de las varillas de empuje. Nuevos sellos de Viton solucionaron el problema. [12] [13] [14]

Visto desde atrás, el cigüeñal del motor Corvair gira en sentido antihorario; opuesto al de la mayoría de los otros motores. [2] : 24  [15] Esto le permite utilizar disposiciones regulares de transmisión y piñón cuando se monta en una configuración de motor trasero.

El enfriamiento primario se realiza mediante un ventilador de enfriamiento cubierto montado horizontalmente en la parte superior del motor. Los ventiladores fueron revisados ​​a lo largo de la producción, siendo los primeros ventiladores de acero y los posteriores de magnesio para reducir la inercia. El ventilador es impulsado por una correa trapezoidal larga desde la parte trasera del motor con una polea tensora ajustable. La correa da dos vueltas de 90° para llegar al ventilador, lo que da como resultado cuatro vueltas de 90°. Uno de los primeros problemas con la correa de transmisión del ventilador que saltaba de las poleas se resolvió haciendo la ranura de la polea tensora más profunda y agregando guías de correa. Un termostato de fuelle metálico moduló una válvula de anillo en los primeros motores o un conjunto de puertas de compuerta en los posteriores para regular el flujo de aire de refrigeración. [5] : 40 

El aceite de motor también se utiliza como refrigerante. Para eliminar el calor del aceite, el motor utilizó una variedad de tipos y tamaños de enfriadores de aceite a lo largo de su ciclo de producción. [5] : 44 

La mayoría de los motores Turbo-Air 6 utilizan dos carburadores Rochester H de un cilindro; uno por culata. Un motor posterior de alto rendimiento utiliza cuatro carburadores; un Rochester HV primario y un Rochester H secundario por cabeza. El carburador secundario no tenía placa de estrangulación, circuito de ralentí, bomba de acelerador, circuito de alimentación ni ventilación de vapor. [16] : 12 

La disposición de las válvulas de admisión y escape en el Turbo-Air 6 se considera digna de mención, con las válvulas dispuestas como admisión/escape, admisión/escape, admisión/escape en ambos lados. [5] : 44  El uso de puertos de escape separados en lugar de puertos gemelos o siameses ayuda a evitar problemas de distorsión causados ​​por la concentración de calor en estos lugares. [17]

Hay un único árbol de levas de hierro fundido ubicado en el cárter. El eje tiene sólo nueve lóbulos de leva; la disposición simétrica de las válvulas permite que tres lóbulos de leva de doble ancho accionen las seis válvulas de escape. [2] : 24 

turbocompresor

Motor Corvair turboalimentado

Chevrolet introdujo una versión turboalimentada del motor para el año modelo 1962 . [18] El desarrollo de esta versión fue realizado por los ingenieros James Brafford y Robert Thoreson, bajo la supervisión de Bob Benzinger, quien se había convertido en diseñador jefe de motores del Corvair en 1959. [19] El Corvair turboalimentado se lanzó un mes después del Turbo. -Motor cohete en el Oldsmobile F-85 Jetfire, lo que lo convierte en el segundo automóvil turboalimentado en producción en volumen. [20] Este motor no se comercializó con el nombre Turbo-Air , y se incluyó inicialmente como motor Super Charged Spyder . [21]

Muchos de los componentes internos fueron reforzados o revisados ​​para hacer frente a las tensiones de la inducción forzada . El motor recibió cojinetes de biela y principal de alta resistencia, anillos de pistón superiores cromados y válvulas de escape de aleación de níquel/cromo. El cigüeñal del motor turboalimentado estaba fabricado de acero al cromo 5140 forjado. [22] La relación de compresión se redujo a 8,0:1 del motor de aspiración natural original de 1960 . [5] : 62  El sistema de admisión de carburadores múltiples fue reemplazado por un carburador Carter YH de tiro lateral único. [23]

El turbocompresor fue fabricado por la División de Válvulas Thompson de Thompson-Ramo-Wooldridge Inc., que se convirtió en TRW en 1965. [24] El modelo seleccionado pesaba 6,1 kg (13,5 lb). [22] Tenía un impulsor de 3 pulgadas (76 mm) de diámetro y era capaz de girar hasta 70.000 rpm. [25]

El motor Corvair turboalimentado no utilizaba una válvula de descarga para limitar la presión de sobrealimentación. En cambio, el impulso estaba controlado por un sistema de escape diseñado para crear una contrapresión suficiente para limitar el impulso máximo. [5] : 62, 63, 64  Para evitar que el motor funcione demasiado pobre, se seleccionaron una varilla dosificadora y un surtidor que suministraban una mezcla demasiado rica cuando se aceleraba a fondo. [26] El avance de sincronización estática se estableció en 24° BTDC , con 12° adicionales de avance centrífugo por encima de 4000 rpm. Para evitar el preencendido, un diafragma en el distribuidor proporcionaba una función de retardo de presión en lugar de un avance de vacío, y podía retrasar la sincronización hasta 9° a presiones del colector superiores a 0,14 bar (2,0 psi). [27]

Con una presión de sobrealimentación máxima limitada a 10 psi (0,69 bar), la potencia de salida de este motor en 1962 era de 150 hp (111,9 kW), un aumento del 47% con respecto a los 102 hp (76,1 kW) de potencia del motor de aspiración natural. El par también se incrementó en un 58% a 210 lb⋅ft (285 N⋅m).

Cambios en la ejecución de producción

1960

1961

1962

1963

1964

1965

1966

1967

1968

1969

Versiones experimentales

Construcción modular

En enero de 1960, Frank Winchell, que participó en la adaptación de la transmisión Powerglide al Corvair, fue nombrado jefe del grupo de Investigación y Desarrollo de Chevrolet Engineering . [29] En el verano de 1961, este grupo estaba trabajando en dos proyectos: el desarrollo de una contraparte del diseño de automóvil pequeño Cardinal propuesto por Ford y el desarrollo de un motor de segunda generación para suceder al Turbo-Air 6. [30] Entre los objetivos de El nuevo motor aumentó la potencia y eliminó algunos de los problemas encontrados con el diseño original, como fallas en las juntas de culata y fugas de aceite. [31]

Winchell construyó por primera vez un motor con una cilindrada aumentada a 176 pulgadas cúbicas (2,9 L), pero esto solo empeoró los problemas existentes con las juntas de culata. Luego, Winchell propuso fundir cilindros y culatas de cilindros individuales como una sola pieza, eliminando por completo la junta de culata. Se formó un equipo dirigido por Al Kolbe, responsable del diseño del Turbo-Air 6 original. El diseño del nuevo motor estuvo a cargo de Joe Bertsch, a quien se unieron los ingenieros Len Kutkus y Jerry Mrlik. El motor que diseñaron y desarrollaron mantuvo la configuración bóxer del motor Turbo-Air 6 y el uso de refrigeración por aire, y pasó a ser conocido como motor modular.

Al igual que con el motor anterior de Winchell, el diámetro y la carrera se incrementaron a 3,56 pulgadas (90,4 mm) y 2,94 pulgadas (74,7 mm) respectivamente. [29] La culata combinada debía ser fundida a presión en aluminio con camisas de cilindro de hierro fundido . Cada una de estas piezas fundidas también incluía un canal para el recorrido de la varilla de empuje, eliminando los tubos de la varilla de empuje del diseño anterior. Las tapas de las válvulas se mantuvieron en su lugar mediante clips de liberación rápida. En lugar de utilizar cuatro pernos largos por cilindro, la parte inferior de cada cilindro tenía una brida pesada que estaba atornillada al cárter. El único ventilador de refrigeración horizontal fue sustituido por tres ventiladores verticales en un eje común.

Los problemas con la distorsión por calor de las primeras unidades de cilindro/culata de aleación llevaron a un rediseño posterior que incluyó aletas de enfriamiento en ángulo de 45° para eliminar los recortes necesarios para acceder a los pernos que sujetan los cilindros al cárter, y la reintroducción de la varilla de empuje. tubos.

El motor era "modular" en el sentido de que las unidades de cilindro/culata individuales permitieron a Chevrolet diseñar motores con 2, 4, 6, 8, 10 y 12 cilindros, de los cuales se construyeron versiones con 2, 4, 6 y 10 cilindros. La versión de 6 cilindros producía alrededor de 120 CV (89,5 kW) y se probó en un Corvair, mientras que los motores de 2 y 4 cilindros se instalaron en un Renault Caravelle y dos Alfa Romeo Giulietta . La versión de 10 cilindros se llamó P-10 y se instaló en un Chevrolet Impala de 1962 convertido a tracción delantera . Este motor producía 200 caballos de fuerza (149,1 kW). El proyecto de diseño XP-790 originalmente estaba destinado a ser la base para un reemplazo de tracción delantera para los automóviles con carrocería E de GM e incorporar motores planos 10 basados ​​​​en el P-10. El proyecto XP-787 se separó del XP-790 para permitir un mayor desarrollo, mientras que el XP-790 se devolvió al Estudio de Investigación, donde se convirtió en la base del concept car Firebird IV. El proyecto XP-787 fue cancelado. Se diseñaron motores de 8 y 12 cilindros, pero no se construyeron.

Un propietario privado de Corvair compró una colección de motores y piezas e instaló un motor modular en funcionamiento en su automóvil personal. [32]

Árboles de levas en cabeza

Chevrolet desarrolló un prototipo del Turbo-Air 6 con un solo árbol de levas en cabeza (SOHC) en cada culata. [33] Esto fue durante el período comprendido entre 1964 y 1966, con el proyecto SOHC retrasado con respecto al motor modular aproximadamente un año.

Los árboles de levas se separaban del cigüeñal mediante una correa de distribución . Las válvulas se accionaban mediante balancines. El motor utilizaba tres ventiladores de refrigeración, cada uno de los cuales dirigía el aire a un par de cilindros opuestos. La entrada de aire/combustible utilizaba un carburador de tres cilindros por lado diseñado por Chevrolet. Se mantuvo la carrera original de 2,94 pulgadas (74,7 mm), mientras que el diámetro interior se aumentó a 3,56 pulgadas (90,4 mm), dando un desplazamiento total de 175 pulgadas cúbicas (2,9 L). Los pistones eran del tipo de techo inclinado y la forma de la cámara de combustión se aproximaba a un hemisferio. La relación de compresión fue de 10,5:1. Si bien la potencia declarada alcanzaba los 240 hp (179,0 kW) a 7200 rpm, ninguno de los tres motores prototipo desarrolló más de 190 hp (141,7 kW) a 5700 rpm y 170 lb⋅ft (230 N⋅m) a 5200 rpm.

En el Informe final de Chevrolet sobre el motor escrito el 22 de febrero de 1966, se destacó la necesidad de mejorar la refrigeración. Se informó que las pérdidas de potencia en el ventilador de refrigeración eran de 26 hp (19,4 kW) a 6000 rpm y se esperaba que casi se duplicaran en la línea roja del motor , reduciendo la potencia útil a la vecindad del motor de aspiración natural de 140 hp (104,4 kW).

Uno de los motores SOHC se exhibió junto al concept car Astro I, aunque se informa que nunca se instaló en el automóvil. [34] Se cree que los tres motores prototipo han sido destruidos.

Inyección de combustible

General Motors comenzó a investigar el uso de la inyección de combustible en el motor Turbo-Air el 11 de agosto de 1962. [35] Se instaló un sistema de inyección mecánica fabricado por la división Marvel Schebler de BorgWarner en un motor de preproducción de 164 pulgadas cúbicas (2,7 L). . El motor recibió culatas Bill Thomas 4X1 con válvulas más grandes; Admisión de 43 mm (1,7 pulg.) y escape de 35 mm (1,38 pulg.). Un árbol de levas de Iskendarian proporcionó mayor sustentación y mayor duración. Después del estudio de viabilidad inicial, el 12 de febrero de 1963 se inició un desarrollo serio.

Se realizaron pruebas exhaustivas de los sistemas de admisión. Finalmente el equipo se decidió por 1+Tubos de ariete de 34  pulgadas (44 mm) de diámetro cada uno de 25 pulgadas (640 mm) de largo y una cámara de aire central. Esta configuración se probó con motores turbo de 1963 y 1964, así como con motores con seis carburadores individuales y dos Webers de tres cilindros . La potencia del motor inyectado de 133 hp (99,2 kW) era mayor que la de ambos turbos pero menor que la de cualquiera de los motores con carburador. Las pruebas en carretera del motor de inyección comenzaron el 19 de abril de 1963.

En mayo de 1963 se instaló un nuevo sistema de inyección diseñado por Rochester que producía casi la misma potencia que el sistema Marvel-Schebler. El rendimiento del motor de desarrollo más reciente se comparó con un motor 4X1 de 140 hp (104,4 kW) el 5 de noviembre de 1963; el motor de inyección producía aproximadamente 14 CV (10,4 kW) más. Otra extensa evaluación de pruebas en carretera comenzó el 15 de noviembre de 1963. Durante octubre y noviembre de 1964 se construyeron cuatro motores de inyección más, uno de los cuales se sometió a pruebas en carretera. El 2 de febrero de 1965, el motor de inyección producía 180 CV (134,2 kW) brutos y 147 CV (109,6 kW) netos. El 24 de febrero de 1965 se realizó una comparación final de laboratorio que concluyó el programa de desarrollo de 30 meses. El coste adicional de la inyección de combustible no podría justificarse basándose en las ganancias de potencia logradas.

Algunas versiones del Yenko Stinger estaban disponibles con inyección de combustible. [36] Este sistema se basó en el trabajo de GM. [37]

Refrigeración por agua

Si bien no es un proyecto de Chevrolet, el diseñador de motores independiente Lloyd Taylor construyó al menos un Turbo-Air 6 refrigerado por agua. [38]

Otras aplicaciones

Además de los modelos Corvair de producción, el motor Turbo-Air 6 se utilizó en una variedad de otras aplicaciones.

Prototipos y ejercicios de estilismo.

Tanto General Motors como algunas carrozzeria importantes han utilizado el motor en varios prototipos y autos de exhibición basados ​​en Corvair.

Corvairs especialistas

Algunas empresas modificaron el stock de Corvairs para crear vehículos que ofrecieran un rendimiento mejorado o una apariencia individualizada que se vendieron bajo los nombres de los personalizadores o proveedores de piezas.

Hot rods y autos personalizados

Los hot rodders privados y algunas pequeñas empresas construyeron autos únicos, algunos destinados a una producción en serie que nunca se materializó, que usaban el motor Turbo-Air 6.

Reactor de Gene Winfield

Automóviles de producción limitada

Algunos fabricantes más pequeños utilizaron el motor en automóviles de producción limitada, algunos con chasis Corvair muy modificados y otros con bastidores totalmente personalizados.

Coches de carreras en carretera

El Turbo-Air 6 impulsaba varios coches de diferentes tipos que fueron construidos específicamente para correr sobre pavimento.

motocicletas

Fabricantes individuales y tiendas de bicicletas han construido varias motocicletas con motor Corvair. Algunos de los más conocidos se enumeran a continuación.

Vehículos todo terreno

Conversiones Volkswagen

Existían varias opciones para adaptar el motor Turbo-Air 6 al transeje en automóviles basados ​​en Volkswagen, o para instalar un tren motriz Corvair completo en un chasis VW modificado.

Autocaravanas

Militar

Marina

Prototipos científicos

Aeronave

Un fuselaje Sport Performance Aviation Panther en construcción, equipado con un motor Corvair

El motor Corvair refrigerado por aire se ha utilizado ampliamente en aviones de fabricación propia . Algunos aviones, como el Pro-Composites Personal Cruiser, han sido diseñados específicamente para ellos. [3] La extinta empresa estadounidense Hegy Propellers , con sede en Marfa, Texas , producía hélices específicamente para motores Corvair. [128]

Una variación del motor de seis cilindros es una versión de dos cilindros opuestos basada en el Corvair pancake six. [129] [130] Algunas personas también han experimentado con configuraciones triples en línea basadas en la mitad de un Turbo-Air seis. [131]

Aplicaciones aeronáuticas

Códigos de número de serie del motor

Los siguientes códigos (los dos últimos caracteres del número de serie del motor) identifican el año, tamaño, potencia y transmisión del motor [139]

Términos

Ver también

Referencias

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