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Motor Chevrolet Turbo-Air 6

El Chevrolet Turbo-Air 6 es un motor de automóvil de seis cilindros horizontales refrigerado por aire desarrollado por General Motors (GM) a fines 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 en el motor lo hizo atractivo para los constructores de aviones aficionados , y los fabricantes de motores de pequeño volumen establecieron una industria artesanal modificando los motores Corvair para aviones. [3]

Historia

Ed Cole , ingeniero jefe de Chevrolet de 1952 a 1956 y gerente 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 los sistemas de propulsión para el tanque ligero M24 Chaffee y el tanque M5 Stuart , este último con dos motores Cadillac V8 montados en la parte trasera que se accionaban mediante transmisiones Hydramatic .

Después de la guerra, Cole fue ascendido a ingeniero jefe de Cadillac. En 1946, comenzó a experimentar con prototipos de automóviles de pasajeros 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] Se trataba de un motor bóxer de cuatro tiempos , refrigerado por aire y de seis cilindros con sobrealimentación que desplazaba 895 pulgadas cúbicas (14,7 L).

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

Después de pasarse a Chevrolet, Cole encargó al ingeniero Maurice Olley que ideara "algo diferente". Olley y su equipo evaluaron los diseños de motor delantero y tracción delantera y de 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 el diseñador de motores 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 se identificaron como Holdens .

Se construyó una nueva fundición en Massena, Nueva York , en Massena Castings Plant . [5] : 22  GM convenció a Reynolds Aluminum para que construyera una planta de reducción de aluminio cercana para abastecerla. Las piezas de aluminio incluían el bloque, las cabezas, la carcasa del volante , la tapa del cárter , la carcasa del embrague y los pistones. Se utilizaron 92 lb (41,7 kg) de aluminio en cada motor. Se tuvieron que desarrollar nuevas técnicas de fundición y mecanizado para producir las 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 de 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 destacó el hecho de que el motor refrigerado por aire no requería anticongelante y que gran parte del motor estaba hecho de aluminio "tipo aeronáutico". [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 descapotables Monza, Corsa y Spyder 500, 700, 900, así como en las camionetas familiares Corvair y Lakewood. También impulsó las furgonetas de la serie Forward-Control 95, incluidas la Corvan y la furgoneta Chevrolet Greenbrier , y las camionetas Loadside y Rampside.

Las versiones tuneadas del motor aparecieron en algunos Corvair modificados vendidos bajo el nombre del fabricante, como el Fitch Sprint, el Yenko Stinger y el Solar Cavalier. Don Yenko afirmó que sus Stingers Stage IV y de competición tenían una potencia de 240-250 CV (179,0-186,4 kW). [5] : 126, 132-134 

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

Características técnicas

El Turbo-Air 6 es un motor de seis cilindros planos 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 integrados y seis cuerpos de cilindros de hierro individuales. El cilindro n.º 1 está en la parte trasera derecha con los cilindros 1, 3 y 5 a la derecha, mientras que el n.º 2 está en la parte trasera izquierda con los cilindros 2, 4 y 6 a la izquierda. [2] : 24  El orden de encendido es: 1-4-5-2-3-6.

El cárter está fundido en dos mitades de sección en forma de caja. El cárter ensamblado proporciona cuatro cojinetes principales . Hay cuatro pernos de culata por cilindro, para un total de doce en cada lado. [5] : 44  El cigüeñal , cuyas primeras versiones eran de acero de aleación forjado, tenía seis vueltas 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 cuerpo del cilindro. El motor se ganó la reputación de tener fugas de aceite más allá de los sellos de los tubos de las varillas de empuje. Unos nuevos sellos de Viton resolvieron el problema. [12] [13] [14]

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

La refrigeración primaria se realiza mediante un ventilador de refrigeración envuelto montado horizontalmente en la parte superior del motor. Los ventiladores se revisaron a lo largo de la producción, con ventiladores tempranos hechos 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 hace dos vueltas de 90° para llegar al ventilador, lo que da como resultado cuatro vueltas de 90°. Un problema inicial con la correa de transmisión del ventilador que se salía de las poleas se resolvió haciendo la ranura en la polea tensora más profunda y agregando guías para la correa. Un termostato de fuelle metálico modulaba una válvula de anillo en los primeros motores o un conjunto de compuertas 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 producción. [5] : 44 

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

Cabe destacar la disposición de las válvulas de admisión y escape en el Turbo-Air 6, 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 una concentración de calor en estas ubicaciones. [17]

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

Turboalimentación

Motor Corvair turboalimentado

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

Muchos de los componentes internos fueron reforzados o revisados ​​de alguna otra manera para lidiar con las tensiones de la inducción forzada . El motor recibió cojinetes de biela y de bancada de alta resistencia, anillos de pistón superiores cromados y válvulas de escape de aleación de níquel/cromo. El cigüeñal en el motor turboalimentado estaba hecho de acero cromado 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 carburador múltiple fue reemplazado por un carburador Carter YH de tiro lateral único. [23]

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

El motor turboalimentado Corvair no utilizaba una válvula de descarga para limitar la presión de sobrealimentación. En cambio, la sobrealimentación se controlaba mediante un sistema de escape diseñado para crear una contrapresión suficiente para limitar la sobrealimentación máxima. [5] : 62, 63, 64  Para evitar que el motor funcionara con una mezcla demasiado pobre, se seleccionaron una varilla de medición 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 las 4000 rpm. Para evitar el encendido previo, un diafragma en el distribuidor proporcionaba una función de retardo de presión en lugar de un avance de vacío, y podía retardar 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 la potencia de salida de 102 hp (76,1 kW) del motor de aspiración natural. El par motor también se incrementó en un 58 % hasta 210 lb⋅ft (285 N⋅m).

Cambios en la ejecución de la producción

1960

1961

1962

1963

1964

1965

1966

1967

1968

1969

Versiones experimentales

Construcción modular

En enero de 1960, Frank Winchell, que había participado en la adaptación de la transmisión Powerglide al Corvair, fue nombrado jefe del grupo de Investigación y Desarrollo de Ingeniería de Chevrolet . [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 del nuevo motor estaban el aumento de potencia y la eliminación de algunos de los problemas encontrados con el diseño original, como fallas en la junta de culata y fugas de aceite. [31]

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

Al igual que con el motor anterior de Winchell, el diámetro y la carrera se aumentaron a 3,56 pulgadas (90,4 mm) y 2,94 pulgadas (74,7 mm) respectivamente. [29] La combinación de cañón y cabeza 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 la trayectoria de la varilla de empuje, eliminando los tubos de la varilla de empuje del diseño anterior. Las tapas de válvulas se mantenían 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 reemplazado por tres ventiladores verticales en un eje común.

Los problemas con la distorsión térmica de las primeras unidades de cilindros de aleación de cuerpo y cabeza llevaron a un rediseño posterior que incluyó aletas de enfriamiento en un ángulo de 45° para eliminar los recortes necesarios para acceder a los pernos que sujetaban los cilindros al cárter y la reintroducción de tubos de varilla de empuje.

El motor era "modular" en el sentido de que las unidades individuales de cilindro/cabezal 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 produjo alrededor de 120 hp (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 Giuliettas . La versión de 10 cilindros se llamó P-10 y se instaló en un Chevrolet Impala de 1962 convertido a tracción delantera . Este motor produjo 200 hp (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 flat-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 prototipo Firebird IV. El proyecto XP-787 se canceló. Se diseñaron motores de 8 y 12 cilindros, pero no se construyeron.

Un propietario privado de un Corvair compró una colección de motores y piezas e instaló un motor modular funcional 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 de 1964 a 1966, con el proyecto SOHC rezagado respecto del motor modular por aproximadamente un año.

Los árboles de levas eran accionados por una correa de distribución desde el cigüeñal . Las válvulas eran accionadas por balancines. El motor utilizaba tres ventiladores de refrigeración, cada uno dirigiendo el aire a un par de cilindros opuestos. La admisión de aire/combustible utilizaba un carburador de tres cuerpos diseñado por Chevrolet por lado. Se mantuvo la carrera original de 2,94 pulgadas (74,7 mm), mientras que el diámetro se aumentó a 3,56 pulgadas (90,4 mm), lo que dio un desplazamiento total de 175 pulgadas cúbicas (2,9 L). Los pistones eran de tipo techo inclinado y la forma de la cámara de combustión se aproximaba a un hemisferio. La relación de compresión era de 10,5:1. Si bien la potencia declarada era de 240 hp (179,0 kW) a 7200 rpm, ninguno de los tres motores prototipo desarrollaba 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 mejoras en la refrigeración. Se informó que las pérdidas de potencia del 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 , lo que reduciría la potencia útil a cerca de los 140 hp (104,4 kW) del motor atmosférico.

Uno de los motores SOHC se exhibió junto al concept car Astro I, aunque se informó que nunca se instaló en el automóvil. [34] Se cree que los tres motores prototipo fueron 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 1,7 pulgadas (43 mm) y escape de 1,38 pulgadas (35 mm). Un árbol de levas de Iskendarian proporcionó alta elevación y mayor duración. Después del estudio de viabilidad inicial, el desarrollo serio comenzó el 12 de febrero de 1963.

Se realizaron pruebas exhaustivas de los sistemas de admisión. Finalmente, el equipo se decidió por 1+Tubos de admisión de 44 mm de diámetro  y 640 mm de largo cada uno, y una cámara de distribución central. Esta configuración se probó con un motor turbo de 1963 y 1964, así como con motores con seis carburadores individuales y dos Weber de tres cuerpos . La potencia del motor de inyección 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 5 de noviembre de 1963 se comparó el rendimiento del motor de desarrollo más reciente con un motor 4X1 de 140 hp (104,4 kW); el motor con inyección produjo aproximadamente 14 hp (10,4 kW) más. Otra evaluación exhaustiva de pruebas en carretera comenzó el 15 de noviembre de 1963. Durante octubre y noviembre de 1964 se construyeron cuatro motores con inyección más, uno de los cuales se sometió a pruebas en carretera. El 2 de febrero de 1965, el motor con inyección producía 180 hp (134,2 kW) brutos y 147 hp (109,6 kW) netos. El 24 de febrero de 1965 se realizó una comparación final en el laboratorio, que concluyó el programa de desarrollo de 30 meses. El costo adicional de la inyección de combustible no podía justificarse en función de 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

Aunque no fue un proyecto de Chevrolet, al menos un Turbo-Air 6 refrigerado por agua fue construido por el diseñador de motores independiente Lloyd Taylor. [38]

Otras aplicaciones

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

Prototipos y ejercicios de estilismo

Tanto General Motors como algunas de las principales automotrices han utilizado el motor en varios concept cars y coches de exhibición basados ​​en el Corvair.

Corvairs especialistas

Algunas empresas modificaron los Corvair de serie para crear vehículos que ofrecían un rendimiento mejorado o una apariencia individualizada que se vendían bajo los nombres de los personalizadores o proveedores de piezas.

Hot rods y coches personalizados

Los hot rodders privados y algunas pequeñas empresas construyeron coches únicos, algunos destinados a una producción en serie que nunca se materializó, que utilizaban 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 chasis totalmente personalizados.

Coches de carreras en carretera

El Turbo-Air 6 propulsó varios automóviles de diferentes tipos que fueron construidos específicamente para competir en pavimento.

Motocicletas

Varios fabricantes y talleres de motos han construido varias motocicletas con motor Corvair. A continuación, se enumeran algunas de las más conocidas.

Vehículos todoterreno

Conversiones de Volkswagen

Existían varias opciones para adaptar el motor Turbo-Air 6 al transeje en los 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 de 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 casera . Algunos aviones, como el Pro-Composites Personal Cruiser, han sido diseñados específicamente para ellos. [3] La extinta empresa estadounidense Hegy Propellers , que tenía su sede en Marfa, Texas , producía hélices específicamente para motores Corvair. [128]

Una variación del motor de seis cilindros es una versión bicilíndrica opuesta basada en el seis cilindros tipo panqueque del Corvair. [129] [130] Algunas personas también han experimentado con configuraciones de tres cilindros en línea basadas en la mitad de un seis cilindros Turbo-Air. [131]

Aplicaciones en aeronaves

Códigos de números de serie del motor

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

Términos

Véase también

Referencias

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