NASCAR – Tecnologia Trickle Down – Il fattore di trickle down

I ragazzi della Nextel Cup non sono solo divertenti da vedere la domenica pomeriggio, ma anche il progetto di ricerca e sviluppo per la tecnologia da corsa in arrivo

Vedi tutte e 6 le fotoJeff HuneycuttwriterComp CamsphotographerMar 22, 2005

Negli ultimi anni i soldi e la competizione nella Nextel Cup Series sono saliti alle stelle, l’immagine di un costruttore di motori della Nextel Cup è cambiata: il vecchio meccanico che ha imparato a lavorare i motori nel garage di suo padre è ancora lì, ma a lavorare al suo fianco c’è un ingegnere meccanico che ha passato la sua giovinezza a studiare le leggi della termodinamica. È un mondo adifferente dei vecchi tempi (Maurice Petty una volta ci ha detto che scroccava rottami in cerca di pezzi di ricambio per le auto di Richard Petty), ma va bene così perché è quello che serve per continuare il ritmo dell’innovazione.

Gran parte di questa innovazione, tuttavia, non proviene dall’interno del negozio di motori, ma da fonti esterne. Molti dei progressi della tecnologia dei motori da corsa provengono in realtà dai produttori di componenti che lavorano a stretto contatto con i team di gara per dare loro ciò di cui hanno bisogno. Questa è la buona notizia per un pilota del sabato sera. Dopotutto, l’ultima cosa che il team della Nextel Cup vuole fare è trasmettere le sue scoperte a chiunque, ma un produttore di componenti innovativo può prendere ciò che impara in gara a livello di Nextel Cup e usare queste conoscenze per aiutare tutti a essere un po’ più veloci.

Per saperne di più su come le corse di fascia alta influenzano il piccoletto, abbiamo chiamato i ragazzi della Comp Cams e abbiamo fatto alcune domande personali. Comp Cams è un esempio perfetto di questo fenomeno, perché l’azienda produce una vasta gamma di parti di motore ed è un grande protagonista in tutto, dalla Nextel Cup, alle gare di drag racing, alle auto da stock del sabato sera, fino ai go-kart. È interessante notare che c’è molto di più di quanto pensassimo all’inizio.

Tecnologia degli alberi a camme

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“Quando si tratta di alberi a camme, le richieste dei team della Nextel Cup e della Indy Car con cui lavoriamo ci hanno richiesto di fare di tutto per soddisfare le loro specifiche”, dice Chris Brown, vicepresidente delle operazioni della Comp. Ma una volta capito come soddisfare le loro richieste, è stato relativamente facile continuare con questi miglioramenti anche per le altre camme”.

“La cosa più importante che abbiamo fatto è stato far lavorare il nostro team di progettazione degli alberi a camme con ogni tipo di motore. Abbiamo tre progettisti di camme, e invece di farli specializzare in certi tipi di motori, lavorano tutti su tutto, dalla Nextel Cup, alla TopFuel drag racing, alle auto da strada, alle auto da corsa ovali da pista. Si occupano anche delle camme per le gare di go-kart. Questo ci ha davvero ripagato per la profondità di conoscenza che quei ragazzi hanno acquisito. Comprendono molto di più quello che succede all’interno di un motore rispetto a qualcuno che ha accesso a un solo tipo di motore. Così ora, quando incontrano un problema per un motore da corsa del sabato sera, possono attingere alle loro esperienze con il modo in cui i corridori di drag o i corridori della Nextel Cup hanno risolto un problema simile.

“I ragazzi di livello superiore alzano sempre le specifiche di cui hanno bisogno per i loro prodotti. Ecco perché abbiamo acquistato una macchina Adcole che controlla le tolleranze delle camme. Ma quello che è successo è che i nostri ragazzi sulle smerigliatrici a camme manuali hanno iniziato ad usarla per mettere a punto le loro macchine e i loro metodi per tutte le loro cose. Negli ultimi due anni, sono passati da una finestra sulle specifiche di durata da 0,5 a 0,75 di un grado a 0,2 a 0,25. Senza doverlo dire, il loro orgoglio per il loro lavoro li ha portati su questa strada.

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“Abbiamo anche imparato una finitura superficiale lotabout, cosa funziona meglio su un rullo (camma) e cosa funziona meglio su una punteria a tazza piatta. Abbiamo preso quello che abbiamo imparato dalla microlucidatura e l’abbiamo usato per testare diversi tipi di pietre da rettifica, in modo che la pietra stessa lasci una finitura diversa sui lobi delle camme. Questo ci ha aiutato a migliorare la finitura superficiale dei lobi per chi non vuole pagare per la microlucidatura. Tutta questa roba è direttamente correlata con le camme di fascia alta che abbiamo fatto per i team NASCAR perché spesso hanno messo una specifica sulla finitura superficiale.

“Una cosa che è piuttosto interessante è uno dei più grandi progressi per il corridore che corre con la punteria a tazza piatta non è stata fatta dai ragazzi della NASCAR, ma dal lavoro con il team di Indy Car. Quando abbiamo iniziato a lavorare con l’Indy Carprogram di Toyota qualche anno fa, ci hanno detto che le punterie dovevano essere nitrurate. E wesaid, ‘Cos’è la nitrurazione? “La nitrurazione migliora la finitura superficiale delle camme e, a quanto pare, non è solo un bene per le gare di Indy Car, ma è anche utile in qualsiasi applicazione di punteria piatta. Lo stiamo facendo sulle camme in lega in testa, e ha fatto una grande differenza nelle camme per i motori Ford da 2300cc. Quelle camme per i motori a quattro cilindri abbiamo usato tocall boomerang cams perché si poteva contare su tre su quattro ritorni. Non è colpa delle camme, ma di solito la colpa è di questo. Comunque, per farla breve, abbiamo iniziato a nitrurare le 2300 camme e siamo passati da un tasso di guasto del 70 per cento a un tasso di guasto del 2 per cento in due anni. La differenza è semplicemente incredibile, e può essere altrettanto utile anche per il V-8”.

Sollevatori

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“Nel corso degli anni abbiamo avuto due tipi di sollevatori a rulli pieni: migliori e più efficaci”, continua Brown. “I team NASCAR Busch e Truckteams hanno usato i “migliori” sollevatori e i corridori del sabato sera hanno usato i “migliori” sollevatori. Ma i vantaggi dei migliori sollevatori sono stati sfruttati fino a quando non c’è davvero molta differenza tra i due. Non c’è una sola cosa su cui si possa puntare. Sono solo cose diverse che sono state guadagnate e applicate ad altri sollevatori. Si tratta di cose come cambiare la dimensione dei cuscinetti a rullini nel rullo per ridurre il carico su di essi, praticare fori per l’olio nel corpo che iniettano l’olio in pressione direttamente nel gruppo del cuscinetto, e fare gli assi in acciaio per utensili piuttosto che in acciaio dolce. Sono solo un sacco di piccole cose che si sommano per rendere il sollevatore una parte più durevole con una vita più lunga.

“La stessa cosa è successa con i sollevatori idraulici a rulli. Molti dei corridori su strada e dei corridori a strascico devono usarli, e quello che abbiamo imparato può essere davvero utile per il corridore di tipo Street Stock che deve usare un sollevatore idraulico di tipo astock. Abbiamo imparato che controllando la posizione del sedile dell’asta di spinta in queste cose, possiamo ottenere un controllo migliore delle valvole. Siamo passati da una punteria che raggiungeva il massimo a 6.000 giri al minuto solo perché le cose andavano così fuori controllo, a cose che ora corrono a 7.200 giri al minuto. Limitiamo la quantità di movimento che il sedile dell’asta di spinta ha all’interno del sollevatore. Ciò che fa è impedire che si deprimano troppo e che la pressione idraulica dietro di essa sia sufficiente ad espandere la posizione della sede dell’asta di spinta, che terrebbe la valvola aperta un po’ più a lungo”.

Aste di spinta

“Le aste di spinta non sono più semplici aste di metallo delle dimensioni di una matita”, afferma Brown. “Ora sono disponibili in una varietà di diametri e forme con diversi spessori di parete. Questo perché abbiamo imparato che le aste di spinta sono importanti per il controllo delle armoniche, oltre a fornire semplicemente un collegamento tra il sollevatore e il bilanciere. Tutto questo è direttamente correlato dai test approfonditi sugli spintron. Per esempio, il motore LS1 della fabbrica ha un terribile problema con la piegatura delle aste di spinta se si esagera. Beh, semplicemente passando dalle aste di spinta di fabbrica ad un’asta di spinta monoblocco con uno spessore di parete di 0,080, abbiamo eliminato questi problemi e abbiamo guadagnato circa 500-700 (giri al minuto) sul redline. La stessa cosa sta succedendo nei motori da corsa, dove si può aggiungere un po’ di peso alle aste di spinta e si guadagna ancora molto, perché si ottiene un aumento della flessione e si limitano le armoniche. Solo cinque anni fa, i piloti correvano con aste di spinta da 5/16 pollici di diametro e 0,080 di parete, e ora usano aste di spinta da 7/16 pollici di diametro. Sembra un login Lincoln, ma funziona”.

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ValveSprings

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“Le impronte delle valvole sono un’area di sviluppo piuttosto interessante perché le sorgenti in stile alveare stanno davvero prendendo piede”, dice Brown. “La prima molla ad alveare che abbiamo realizzato era per un’applicazione NASCARrestrictor-plate, e ora sono ovunque. Stiamo anche utilizzando una molla a filo ovale in cui il filo stesso è di forma ovale invece della tradizionale sezione circolare. La superficie extra del filo gli conferisce una maggiore resistenza senza aggiungere peso in eccesso.

“La forma dell’alveare ha anche un paio di vantaggi. In primo luogo, poiché ogni bobina ha un diametro diverso da quello sopra e sotto di essa, tutte hanno frequenze naturali diverse. Sono più indulgenti quando si tratta di armoniche che di una molla di forma convenzionale. Inoltre, il diametro più piccolo nella parte superiore significa che si usa un fermo più piccolo, e che può risparmiare circa cinque grammi per molla.

“L’unico problema con una molla per alveare è che non è possibile far funzionare una molla interna, il che limita la massima pressione della molla. Questo non dovrebbe essere un problema per troppo tempo. In realtà, non sarà possibile farlo prima di avere una singola molla dell’alveare ovale che si può far funzionare il sabato sera, con una camma a rulli da 0,700”.

Distributore Ingranaggi

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“Tradizionalmente, gli ingranaggi sulla camma per girare il distributore vengono tagliati con una macchina chiamata piano cottura”, afferma Brown. “Ma per fare un buon lavoro, il piano cottura ha bisogno di un’ampia gamma di movimenti. Questo non è possibile con gli ingranaggi del distributore su una camma perché sono seduti proprio accanto a un diario, il che limita l’accesso del piano cottura. Abbiamo iniziato a usare una seconda macchina chiamata shaper dopo il piano cottura, e questo ha migliorato la qualità degli ingranaggi di accensione, ma non era ancora abbastanza per i ragazzi dellaNASCAR. La fasatura dell’accensione è fondamentale per loro a causa della quantità di tempo che i loro motori passano ad alti regimi. Volevano ridurre la quantità di scintille praticamente a zero.

“Spargimento di scintille” è semplicemente una variante del tempismo della scintilla. Diciamo che si fa funzionare un motore a 9.000 giri al minuto e si mette una luce di fasatura. Quando si guarda la fasatura con l’albero a camme atipico e la configurazione del distributore, si salta con circa cinque gradi di varianza. Normalmente, è l’allentamento, o il gioco, tra gli ingranaggi della camma e l’albero del distributore che permette questa varianza nella fasatura. Una soluzione è stata quella di premere l’ingranaggio del distributore nell’ingranaggio della camma in modo che non ci sia nessun allentamento, ma se l’ingranaggio è un po’ fuori concentricità, farà sì che il gioco si leghi e ucciderà l’ingranaggio del distributore.

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“Così ci è venuta finalmente l’idea di una camma Chevrolet per togliere il diario posteriore e l’ingranaggio del distributore dalla camma e lasciare lì una patata. Poi possiamo lavorare l’ingranaggio a camme con tolleranze molto strette e premere e riaccendere il giornale. Ora tutto è localizzato e la dispersione della scintilla è ridotta a due gradi al massimo. In più, si riacquista la capacità di indexare l’ingranaggio del distributore in entrata e in uscita dalla camma in modo da poter inchiodare perfettamente il gioco”.

Allora, cos’è Nitriding, esattamente?

Di tutte le innovazioni che Brown ha sottolineato, ha detto che gli alberi a camme nitrurati saranno probabilmente uno dei progressi più utili per i corridori notturni del sabato. Per ulteriori informazioni sulla nitrurazione e su cosa significa per te, passa un po’ di tempo con Billy Godbold, uno dei progettisti di alberi a camme di Comp Cams.

“La nitrurazione è la cosa migliore per i corridori che usano alberi a camme a punteria piatta, perché è utile solo per ridurre l’attrito di scorrimento”, spiega. “Il problema più grande per una punteria a camme piatte è la rottura del lobo: il sollevamento del lobo può essere eseguito solo fino a un certo punto, prima che il lobo diventi totopinty e che il naso si logori. C’è un limite massimo di molle che si può correre prima che il naso si logori. E c’è il limite di velocità quando si eseguono sollevatori a punteria piatta. Tutti questi limiti hanno a che fare con l’usura.

“L’usura è un problema anche nelle classi di ascensore limitate. In questa situazione, si cerca di aprire la valvola il più rapidamente possibile, di tenerla vicino al massimo dell’ascensore il più a lungo possibile, e poi di chiudere la valvola all’ultimo minuto. Ciò che si ottiene è un lobo a camma con angoli su entrambi i lati del lobo a camma, e sono quegli angoli che possono essere danneggiati in condizioni difficili.

“Quindi, quello che stiamo davvero cercando di fare è di evitare che queste cose si consumino. Ci sono due soluzioni che possono diminuire l’usura – aumentare la durezza della camma e aumentare la sua lubrificazione – e guidare la camma fa entrambe le cose.

“Il tipo di nitrurazione che usiamo si chiama nitruro al plasma. L’altro metodo è la nitrurazione a bagno di sale, ma che produce solo un caso molto sottile, a volte meno di 0,001 pollici.La nitrurazione al plasma può produrre profondità di caso spesse, circa 0,01 pollici, che è dieci volte la capacità di un bagno di sale.

“Quello che state facendo è mettere l’albero a camme in un grande recipiente per il vuoto. Si prende la maggior parte dell’airout e si pompa in azoto. Poi si mette l’albero a camme e le pareti del contenitore a potenziale diverso, come attraverso una batteria. L’azoto si cuoce da solo e forma aghi. Questi aghi di azoto si accelerano rapidamente e poi si schiantano sulla superficie dell’albero a camme. È molto simile allo shot-peening, solo che invece di sparare si bombarda la superficie dell’albero a camme con l’azoto, che si insinua nella struttura atomica del materiale.

“L’azoto si comporta come il carbonio. Dà alla camma una superficie molto dura e liscia. È quasi come un piccolo cuscinetto a sfera lungo la superficie dei lobi della camma. Questo significa che l’albero a camme durerà molto più a lungo. I costruttori di motori possono usare lobi più aggressivi che non potevano usare prima, e l’usura si riduce drasticamente. Non è il doppio o il triplo del tempo per una camma atipica rispetto a una camma nitrurata; è 10 o 12 volte più duraturo. Ottenere una camma nitrurata costerà circa 150 dollari, ma visti i vantaggi, penso che sia un aggiornamento molto conveniente”.

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