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Apr 28, 2024

Cadillacs großer Race V-Saugmotor

Der leitende Antriebsingenieur Adam Trojanek erklärt, warum Cadillac gegen den Strich ging und dabei einen der coolsten Motoren im Motorsport entwickelte. Nur der Camaro war in Le Mans lauter.

Der leitende Antriebsingenieur Adam Trojanek erklärt, warum Cadillac gegen den Strich ging und dabei einen der coolsten Motoren im Motorsport entwickelte.

Nur der Camaro war in Le Mans lauter. Der Cadillac V-Series.R sang an der Sarthe ein bekanntes amerikanisches Lied, sein V-8 kreischte wie so viele der Großen, die dieses Land zuvor hervorgebracht hat. Kein anderes Hypercar bot auch nur annähernd einen vergleichbaren Klanggenuss.

Cadillac entwickelte einen neuen Motor für die V-Series.R, ein Auto, das nach IMSA und den LMDh-Vorschriften des ACO gebaut wurde. Der LMDh-Regelsatz verfolgt einen interessanten Ansatz für den Verbrennungsmotor (ICE). Es ist nicht erforderlich, dass der Verbrennungsmotor auf einem Serienautomotor basiert, es muss sich lediglich um einen Viertakt-Benzinmotor mit einer Drehzahl von nicht mehr als 10.000 U/min handeln. (Es ist auch nicht erforderlich, Kolben zu verwenden. Wenn ein Autohersteller also einen Wankelmotor entwickeln möchte, könnte er dies tun.) Der Radstand eines LMDh-Autos ist fest und daher ist die Motorlänge auf 25,2 Zoll begrenzt, und es gibt auch einen 396,8 Zoll -Pfund-Gewichtsbeschränkung. IMSA und ACO haben auch Beschränkungen für einige exotische Materialien, und alle Motoren müssen mit dem LMDh-Hybridsystem kombiniert werden, das aus einem Bosch-Elektromotor besteht, der in ein Xtrac-Getriebe integriert ist. Die kombinierte Leistung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors darf je nach Balance of Performance (BoP) zwischen 644 und 697 PS nicht überschreiten, und obwohl es eine maximale Leistung für den E-Motor gibt, gibt es kein Minimum.

Die Idee für Cadillac und alle anderen besteht darin, mit dem Verbrennungsmotor genügend Leistung zu erzeugen, um allein die maximale Hinterachsleistung zu erreichen. „Solange man diese Leistung zuverlässig bereitstellen kann“, sagt Adam Trojanek, leitender Antriebsingenieur für das Cadillac-LMDh-Programm, „man fängt an, sich vom Fokus, so viel Leistung wie möglich zu erzeugen, zu lösen und dann zu schauen, was am meisten ist.“ effizienter Weg, diese Energie zu erzeugen?' Nicht nur im Hinblick auf die Mechanik eines Verbrennungsmotors und dessen Effizienz, sondern auch im Hinblick auf einen Rennwagen. Was ist der beste Weg, diese Energie zuverlässig bereitzustellen ... mit der geringsten Menge an Gegenständen, die möglicherweise an einem Auto kaputt gehen?“

Die Ingenieure entschieden, dass ein maßgeschneiderter 5,5-Liter-V8-Saugmotor mit dem Codenamen LMC55R hier die richtige Entscheidung war. Es ist viel größer als alles, was die Konkurrenz mit Motoren von 2,4 bis 4,6 Litern verwendet, und es ist das einzige LMDh-Auto ohne Turbolader. Das einzige andere Auto mit Saugmotor, das in der Hypercar-Klasse in Le Mans fährt und an dem nach den LMH-Regeln gebaute Autos teilnehmen, ist der Vanwall Vandervell, der einen serienmäßigen V-8-Motor des langjährigen Rennsportausrüsters Gibson verwendet.

„Wenn man sich mit Turboanwendungen befasst, sagt jeder: ‚Oh, wissen Sie, Turbos sind effizienter und solche Sachen‘“, sagt Trojanek. „Aber die Verbrennungseffizienz von N/A-Motoren ist mittlerweile so weit, dass es sich lohnt, auf einen Saugmotor zu setzen, um das Gewicht eines Turbos und eines Ladeluftkühlers zu sparen.“

Trojanek sagt, dass das Gewichtsziel von 396,8 Pfund für den Motor – zu dem auch Kühl- und Abgaskomponenten gehören – für sich genommen ein „aggressives“ Ziel sei, so dass es selbst ohne Turbos immer noch eine Herausforderung sei, diesem Wert auch nur annähernd nahe zu kommen wie möglich. Aber es gibt auch ein Mindestgewichtsziel für das gesamte Auto und der Verzicht auf Turbos gibt Cadillac etwas mehr Freiheit, wenn es um Ballast und andere notwendige Komponenten geht. Mit anderen Worten: Das durch die natürliche Ansaugung eingesparte Gewicht fließt nicht direkt in den Motor selbst zurück. Der Betrieb ohne Turbo kann theoretisch auch die Zuverlässigkeit verbessern, da weniger Teile kaputt gehen.

Auch für Cadillac und GM insgesamt fühlte sich ein N/A-V8 einfach richtig an. „Ein weiterer Teil des Rennsports besteht darin, dass OEMs wirklich hart arbeiten, um sicherzustellen, dass die Rennwagen auch mit dem übereinstimmen, was wir in unseren Straßenfahrzeugen haben, und versuchen, die gewonnenen Erkenntnisse zu nutzen“, sagt Trojanek. „Ein großer Vorteil und ein guter Lernvorteil des V-8-Saugmotors besteht also darin, dass er sich auf andere Portfolioprodukte erstreckt, die General Motors anbietet.“

Während GM mit dem LT6, der in der Chevrolet Corvette Z06 zum Einsatz kommt, seinen ersten modernen Flat-Plane-Kurbel-V-8 auf den Markt gebracht hat, hat das Unternehmen eine viel längere Verbindung zu Cross-Plane-Kurbelwellen. Typischerweise dreht ein Flat-Plane-V8 höher und leistet daher mehr Spitzenleistung als sein Cross-Plane-Pendant, da die Kurbelwelle selbst leichter ist. Dies geht zu Lasten der Vibrationen, da ein Flat-Plane-V8 von Natur aus unausgeglichen ist, weshalb man sie nur bei Hochleistungs-Straßen- und Rennanwendungen sieht. Außer dem Camaro in Le Mans hatten die Cadillacs die einzigen anderen Cross-Plane-V8-Motoren im Feld. Trojanek sagt, dass es dem Cadillac-Team gelungen sei, eine Cross-Plane-Kurbelwelle zu entwickeln, die etwas weniger wog als einige der von ihm evaluierten Flat-Plane-Optionen, der Motor aber immer noch auf 8800 U/min dreht. Darüber hinaus verlieh die Cross-Plane-Kurbel der V-Series.R ihre einzigartige akustische Signatur, sodass sie auf jedem Raster, auf dem Sie sie finden, leicht zu unterscheiden ist.

Die Vibrationen eines Flat-Plane-V8 werden mit zunehmender Motorgröße schlimmer, und da GM sich für 5,5 Liter entschieden hat, um die erforderliche Leistung und das erforderliche Drehmoment bereitzustellen, wäre es äußerst schwierig, die Unausgeglichenheit eines Flat-Plane-Designs zu bändigen. Bei der V-Series.R ist der Motor, wie bei allen modernen Prototyp-Rennwagen, direkt mit dem zentralen Monocoque verschraubt und somit ein Strukturelement des Fahrzeugchassis. Diese Vibrationen könnten sich auf andere Teile des Autos, beispielsweise auf die Federung, übertragen und verheerende Schäden anrichten. Beim Straßenwagen Corvette Z06 und beim Rennwagen C8.R stellt dies kein Problem dar, da ihre V-8-Motoren keine Strukturelemente sind.

Dieser Motor bricht mit der Tradition, die GMs berühmtester Cross-Plane-V8, der Small Block, begründet hat, da er über zwei obenliegende Nockenwellen und vier Ventile pro Zylinder verfügt. Laut Trojanek hat das Team über einen Pushrod-V8 nachgedacht, der die Linie des DPi-VR-Prototyps der Marke fortgeführt hätte, der über einen V8-Motor auf Small-Block-Basis verfügte. „Im Großen und Ganzen kann ein Schubstangenmotor etwas mehr Gewicht einsparen“, sagte er, „aber wir waren ziemlich zuversichtlich, dass dieser Motor mit zwei obenliegenden Nocken aufgrund seiner besseren Strömungseigenschaften die Leistung etwas leichter machen würde.“ Die Herstellung eines Vierventilmotors mit Stößelstange ist zwar möglich, aber kompliziert, weshalb es niemand macht. Ein Vierventil-Zylinderkopf verfügt über eine größere Gesamtventilfläche, was einen besseren Luftstrom ein- und ausströmt. Das zusätzliche Gewicht war den Kompromiss wert.

Und natürlich gibt es die Hybridkomponenten. Während die Hardware für das LMDh-Hybridsystem von allen Wettbewerbern gemeinsam genutzt wird, wird die Software vom Teilnehmer definiert. Die erste Welle hybrider Straßen-Hyperautos – Porsche 918, McLaren P1 und Ferrari LaFerrari – nutzte alle eine Strategie namens „Torque Fill“, bei der das Hybridsystem dazu diente, die Drehmomentlücken eines leistungsstarken Verbrennungsmotors auszugleichen. Bei der V-Series.R macht Cadillac das nicht. „Was den Einsatz angeht, wissen Sie es, wir nutzen ihn eigentlich nur als Chance, nicht etwa Defizite auszugleichen, sondern irgendwie eine gute Energiebilanz herzustellen“, sagt Trojanek. „Wir versuchen also zu optimieren, wo auf der Strecke wir mehr Hybrid- und weniger Verbrennungsmotoren einsetzen sollten oder umgekehrt.“ Es wird sowohl durch die Fahrzeugdynamik als auch durch die Rennstrategie definiert. „Letztendlich ist es nicht so, dass die Hybridsysteme zum Motor additiv wirken … Man muss eine Achsleistungszahl eingeben und das war’s.“

Der amerikanische Stil mag bekannt sein, aber der LMC55R-Motor ist ein ganz eigenes Biest. Trojanek sagt, dass er bis auf ein paar Befestigungselemente nichts mit anderen Motoren von General Motors gemeinsam hat. Bisher schneidet es in der V-Series.R gut ab, das Auto konnte in Sebring und Laguna Seca Siege einfahren und in Le Mans auf dem Podium landen. Und was die Zuverlässigkeit angeht, konnte bisher nur ein V-Series.R ein Rennen nicht beenden.

Es ist also nicht nur der Klang, der Eindruck hinterlässt.

Chris Perkins ist seit seiner Kindheit ein Autoliebhaber und der Technik-Nerd und Porsche-Apologet von Road & Track. Er trat 2016 in die Belegschaft ein und niemand hat seitdem einen Weg gefunden, ihn zu entlassen. Er parkt einen Porsche Boxster in Brooklyn, New York, auf der Straße, sehr zum Entsetzen aller, die das Auto sehen, nicht zuletzt des Autors selbst. Er besteht auch darauf, dass er kein Cabrio-Typ ist, obwohl er drei besitzt.

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