A história, o mito e os fatos dos cabeçotes duplos da Dunn no motor LT-5 do C4 ZR-1

Debaixo do capô do nosso ZR-1 de 1995, carro número 360. Notem que belo é o LT-5. Até hoje arranca suspiros e é a parte mais bacana de mostrar desse carro. No canto direito inferior pode-se observar a caixa da ECU do motor do lado do reservatório do fluido de embreagem e logo do lado da caixa há o cilindro de vácuo do Cruise Control que fica logo acima da bateria,

O novo Corvette 2018 virá com um novo motor de 32 vávulas e 4 comandos de cabeçote que somente existiu uma vez no C4 ZR-1 também chamado LT-5. Por isso o nome atual em homenagem ao legendário motor projetado pela Lotus. Já publicamos alguns posts sobre o C4 ZR-1 porém é quase que impossível cobrir todos os detalhes. Às vezes é importante voltar e revisar, em especial, quando outros entusiastas lhe pergutam coisas que não foram devidamente discutidas anteriormente. No caso a pergunta recente foi: Porque os carros com duplo cabeçotres Dunn são tão importantes. De fato, uma ótima e importante pergunta. Por isso, quando se fala de Corvette ZR-1, uma dos principais temas é: qual o tipo de cabeçotes que o carro tem? Dessa forma justifica respondermos essa pergunta assim como revisar um pouco sobre a rica história desse modelo exclusivo que é o Corvette ZR-1 dos anos 90.


Mas o que significa isso?

Bem, para quem não leu a história do ZR-1 que pode ser conferida aqui, o motor LT-5 que é exclusivo do ZR-1 foi projetado pela Lotus (quando era de propriedade da GM) e construido pela Mercury Mariner nos EUA.

O Protótipo da Lotus para o que viria à ser o motor LT-5 do ZR-1. Notem a altura do cabeçote e a largura do motor. Isso se provaria inviável uma vez que, na linha de montagem, o motor teria que ser montado por baixo do carro assim como nos demais Corvettes.

O C4 ZR-1 era extremamente caro, custava pouco mais de 2 Corvettes "convencionais". Mas não era apenas pelo motor, haviam muitas diferenças entre os dois carros. O ZR-1 era bem mais largo, tinha pneus maiores, o parabrisa era único ao carro e todas as peças da carroceria, exceto pelo capô, eram completamente diferentes do Corvette normal uma vez que era um carro mais largo. Logo, portas, rockers, paralamas traseiros não são compatíveis entre os dois tipos de Corvettes da época. Podemos dizer que o ZR-1 foi o primeiro widebody de fábrica dos Corvette.

O desenho final do que seria o LT-5. Pode-se dizer que esse desenho foi praticamente o que deu a vida e a forma final ao motor.

O motor, LT-5, foi projetado pela Lotus enquanto era de propriedade da GM. Porém, como se tratava de uma edição limitada, a Chevrolet não queria comprar ferramental nem criar uma linha de montagem de motores para poucas unidades. Assim, foi decidido, que a Mercury Marine (também conhecida como Mercruiser) fosse contratada para fabricar e montar os lendários motores LT-5. Parte desses motores foram terceirizadas e algumas peças dos motores foram fabricadas e usinadas por terceiros. Os cabeçotes, especificamente, foram inicialmente fornecidos pela Birmal.

Aqui cabe um adendo. Voltamos então um pouco na história para falar da parte de desenvolvimento pré produção. Bem antes da Mercury Mariner começar à produzir os motores de série, todos os motores iniciais de testes foram fabricados e montados artesanalmente pela Lotus na própria Lotus na Inglaterra pelos técnicos e engenheiros da Lotus com a supervisão de engenheiros de motores da GM que trabalharam lá por um tempo.

O primeiro protótipo colocado em um carro denominado "Phase I" andou por 30 minutos em Primeiro de Maio de 1986! A Lotus recebeu um lote de carros sem motor para testes. Foram 25 Corvettes 1986 sem motor e com a carroceria convencional. Todos foram destruidos mas um conseguiu escapar clandestinamente.

A "mula" Amarela que foi "quase" destruida e acabou sendo recuperada, restaurada e hoje está na mão de um colecionador Britânico inclusive equipada com o LT-5 "Phase I" como mostramos em outra foto.

Na verdade, nem escapou, foi destruido (quase) e depois restaurado dos escombros da destruição "mal executada" (talvez proposital). O interessante foram os esforços em paralelo. Apesar do protótipo Phase I ter rodado apenas em Maio, já em Março a GM tinha fechado contrato com a Mercury Mariner de Stillwater, Oklahoma para ser a montadora desses motores.

Aqui o Corvette 1986 com o motor LT-5 "Phase I" totalmente restaurado. Incrível que é o mesmo carro mostrado como escombros na outra foto.

A GM também utilizou outra forma bastante peculiar de testes para o LT-5 e futuro ZR-1. Na época a Chevrolet tinha uma série da SCCA que competia com Corvettes. Era importante desenvolver um chassis melhor para o ZR-1 de forma à atender às novas exigências de performance e a maior potência do LT-5. Dessa forma a GM utilizou carros de competição da SCCA através da equipe Morrison Corvette. Então foram instalados smallblocks modificados para produzir 500 hp de forma à entender e pesquisar como fazer um chassis superior. Afinal, como sempre foi na história, não existe melhor forma de se testar um automóvel do que num ambiente de condições extremas que apenas as competições oferecem. Esses dois carros correram sob a Morrison em Daytona e Sebring e puderam coletar dados importantes que foram fundamentais para o desenvolvimento do ZR-1.

Um dos carros da Morrison com 500 hp para ajudar nos testes e desenvolvimento de um chassis superior para a plataforma C4 que iria ser fundamental para o ZR-1.

Depois que o período de desenvolvimento e testes foi concluido, a primeira safra de protótipos de ZR-1 foi terminada em Bowling Green. Esses foram os primeiros protótipos com o wide body e pneus de 11 polegadas de largura na traseira que viria à ser uma das marcas registradas do modelo. Em Junho de 1988 a Chevrolet convidou a imprensa especializada para a pista de Riverside para testar o que viria à ser o ZR-1 de 1989. Carro esse que nunca existiu nem seria lançado sendo que o primeiro ano do ZR-1 foi em 1990.

O interior de um dos últimos 25 protótipos do ZR-1 já com o wide body mas com o primeiro painel digital do C4. Notem no console a chavinha de potência para manobrista que ficou tão famosa no ZR-1 dessa geração. Notem também o motor LT-5 no cofre e os bancos de tecido que eram de série e standard nessa época nos C4.

O interessante desses protótipos é que eles ainda tinham o primeiro interior dos Corvettes que foi quase inalterado até 1989 com o painel totalmente digital. Em Março de 1989 um ZR-1 Amarelo e um carro cortado foram mostrados no salão de Genebra. Além disso mais 25 protótipos foram enviados para a Europa durante 4 semanas para um grupo da imprensa especializada cuidadosamente selecionado. Isso ficou famoso com as fotos dos ZR-1 na França. Novamente, a imprensa adorou o modelo e ficou altamente impressionada.

Outro dos 25 protótipos finais que sobreviveu com o painel e interior da primeira versão do C4. Esse aqui exposto no museu do Corvette.

A produção do ZR-1 começou em 1989, já com o painel e interior definitivo, mas decidiram parar para lançar o modelo 90 do Corvette que viria junto com o ZR-1 de forma à ter os novos interiores com o painel analógico e digital.

Um raio-X da versão final do primeiro ano de produção do ZR-1 de 1990.

Quanto aos 25 protótipos finais do ZR-1 acabaram destruidos ou como carros de testes. Um deles ficou famoso pois a GM o mandou para a Califórnia onde aumentou a distância sobre eixos e criou o ZR-12 Conan com o motor V-12 do Ryan Falconer como contamos aqui alguns anos atrás. Hoje o "Conan" é exposto no museu do Corvette do lado da fábrica em Bowling Green Kentucky.

Um raio-X do motor final de série LT-5 de 4 comandos e 32 válvulas do ZR-1.

Esse carro é uma mula de testes usada na Europa com o motor LT-5 "Phase I". A foto é um Corvette amarelo desses 25 carros (único que sobreviveu das 25 mulas) que hoje está nas mãos de um colecionador Britãnico. Quem sabe podemos descobrir com nossos amigos lá como ele conseguiu esse carro.

Quase todos os motores de produção, menos os últimos motores montados, tinham cabeçotes da Birmal. Inicialmente os ZR-1 produziam 375 HP de potência. Mas com a anunciada chegada do Viper em 1991 e os 400 HP de potência do V10 de pickup que o Viper usaria fez com que a GM, por questões de marketing e imagem, melhorasse a potência do LT-5 do ZR-1 que era o seu "halo car" assim como o Viper seria para a Chrysler. Portanto, 1993 foi o primeiro ano no qual o ZR-1 saia de fábrica com o motor de 405 HP nominais. Nessa época 400 HP era o final do mundo! Hoje em dia um supercarro precisa ter pelo menos 600 HP para ser considerado como não convencional. Como comparação, é importante notar que a Ferrari Testarossa da época tinha 385-390 HP que era o topo de linha da Ferrari e muito mais caro que o ZR-1.

A comparação de um ZR-1 vermelho e um Corvette normal, ambos 1990 lado à lado. Notem como é bem mais larga a carroceria do ZR-1.

Com os motores LT-5 originais do ZR-1 a única forma de aumentar a potência seria aumentar a duração no segundo lóbolo do comando de vávulas e aumentar o curso da válvula. Internamente se referia à isso como mudar o perfil 'B' dos comandos das válvulas para 'RB' que colocaria 10 graus à mais de duração. Isso faria com que os motores conseguissem a maior potência desejada porém o efeito colateral seria uma redução no low end torque que era algo onde o LT-5 já era criticado pela imprensa que estava acostumada à Corvettes de bloco central que, como todos os motores tradicionais V8 Americanos, produzem muito mais torque em baixa.

Usinando as portas das vávulas no cabeçote do LT-5.

A primeira notável tentativa de aumentar a potência do ZR-1 foi através dos preparadoes Doug Rippie e Gary Cline o último sendo o engenheiro chefe do programa do LT-5 dentro da Mercury Mariner. Ambos começaram à trocar idéias de como modificar o LT-5 original com 375 HP para ganhar mais potência uma vez que alguns clientes queriam algo "especial" e exclusivo de forma à procurarem a própria Mercury Mariner para a tarefa. Para atender esses clientes, um lote de 8 ZR-1s foram enviados para a Mercury Mariner para serem desmontados e ganharem modificações tipo competição. Também includo estava a usinagem do cabeçote e polimento, novos injetores e um novo throttle body foram adicionados. Tudo para atender alguns clientes especiais. Também fizeram comandos de válvulas especiais e o mapeamento do ECU foi alterado. O interessante é que a cada carros dos 8 modificados o resultado final seria cada vez melhor. Dessa forma a potência de alguns desses carros subiu de 375 HP para 450 HP sendo que um ou dois motores chegaram à 475 HP no dinamometro e um deles à impressionantes 525 HP. Também foram efetuadas modificações em alguns desses carros incluindo melhorias na suspensão e freios Willwood de maior capacidade. Para diferenciar esses carros dos ZR-1s "normais", uma pintura preta especial com letras em vermelho foi aplicada nesses motores o que fez com que um dos proprietários o apelidasse de Black Widow (viúva negra) nome esse que ficou. O Black Widow foi bastante útil à GM e a Mercury Mariner para atualizar o motor do ZR-1 e aumentar sua potência para 405 HP na sua primeira revisão.

O LT-5 Black Widow

Por causa do desejo em não diminuir mais ainda o torque em baixa somado à experiência com o Black Widow, foi decido que o perfil original dos comandos de vávulas seriam mantidos, o tempo do comando seria optimizado e o diâmetro das camâras de combustão e exaustão assim como as janelas nos cabeçotes seriam usinados para terem um fluxo maior o que aumenta a potência. Nos EUA e no Reino Unido, porting é o termo usado quando se usina as janelas das válvulas nos cabeçotes para aumentar o fluxo de ar e combustível nos cilindros. Pode-se fazer isso tanto na admissão quanto na exaustão. Um motor convencional de 4 tempos tem duas vávulas, uma de admissão e outra de exaustão. No caso do LT-5 duas são de admissão e duas são de exaustão. Em geral as vávulas de exaustão são maiores pois os gases de exaustão tendem à ter volumes maiores. Outra curiosidade são os motores antigos de gasolina com chumbo. Como o chumbo serve como um amortecedor, tanto as bases das vávulas quanto às janelas desses motores são diferentes. Assim, quando se converte um carro antigo cujo motor requeria gasolina com chumbo para a gasolina atual sem chumbo, o que se faz é trocar as vávulas e usinar as janelas do cabeçote. Preparar o cabeçote é algo muito importante em qualquer carro de competição. Isso, claro, não é o mesmo que rebaixar o cabeçote mas sim usina-lo. Rebaixar o cabeçote seria alterar o volume das câmeras de admissão e exaustão. A operação nos cabeçotes do LT-5 seriam feitas à mão em cada cabeçote e em cada motor, como as figuras à seguir mostram. Tudo isso aconteceria na montagem no motor e seriam feitas pela Mercury Mariner.

Ferramentas usadas para usinar cabeçotes. Esse é um cabeçote de 2 válvulas por cilindro não é um LT-5.

Processo de usinar os cabeçotes à mão. Esse não é um LT-5 notem apenas 2 vávulas por cilindro e não 4. Observe que a ferramenta está lixando a base das janelas onde ficam as válvulas. Nessa figura o operador está trabalhando numa janela de válvula de exaustão que tem diâmetro maior no caso de um cabeçote com duas válvulas por cilindro.

O responsável pelas modificações no LT-5 foi o engenheiro Graham Behan. Segundo Behan, ele não gostava de chamar a operação de CNC porting (CNC sendo a máquina de usinagem que corta atrás de um computador de controle numérico por isso a signa CNC - Computer Numeric Control). Isso porque para ser de fato uma CNC porting teria que empregar a CNC propriamente dita e isso implicaria em mudanças no design das portas de cabeçote originais o que, na verdade, nunca alterou o design original. Todos essas mudanças e revisões no LT-5 estavam acontecendo no começo de 1991, nessa mesma época a Birmal notificou à GM que não tinha mais desejo em produzir esses cabeçotes para o LT-5 uma vez quer não era viável para eles já que era um contrato de pequeno volume e temporário sem nenhuma perspectiva de faturamento futuro.

Da esqueda para direita: Gordon Killebrew, Gib Hufstader e Dave McLellan. Todos integrates da equipe de desenvolvimento e engenharia do ZR-1. Killebrew foi o autor dos manuáris técnicos do carro, Hufstader foi o engenheiro responsável pelo arquitetura e localização dos componentes do LT-5 e McLellan que foi o engenheiro chefe do Corvette na época. McLellan sucedeu Arkus-Duntov em 1975 e o C4 foi a primeira geração sob seu comando. Dentre as contribuições mais notáveis de McLellan para o Corvette, podemos citar duas: O câmbio ZF de 6 marchas projetado exclusivamente para o Corvette para substituir o antigo Doug and Nash 4+3 e, claro, o C4 ZR-1.

Inicialmente se planejada uma produção bem maior do ZR-1 de forma que quando a produção foi reduzida à números bem menores acreditava-se que haviam cabeçotes suficientes. Porém antes de pensar em reduzir à produção do ZR-1, a engenharia do Corvette foi procurar um outro fornecedor. Eis que foi escolhida a A.L. Dunn e todo o ferramental foi transferido da Birmal para a Dunn. Já que as portas dos cabeçotes Birmal existentes tinham que ser usinados e que seria necessário mais novos cabeçotes (o que acabou sendo bem reduzido) feitos pela Dunn foi decidido que o que as portas do cabeçote seria finalmente redesenhadas com um novo design de forma à eliminar a necessidade de se usinar à mão os novos cabeçotes que seriam fornecidos pela Dunn, uma operação que era cara e realizada durante a montagem na Mercury Mariner.

Foto do cabeçote motor do carro do Autor com a estampa da Dunn.

Por causa do novo e optimizado design, os cabeçotes Dunn tinham um fluxo bem melhor que os originais Birmal e os Birmal usinados à mão. Depois que tudo foi resolvido e a Dunn começou a se preparar para fornecer os cabeçotes, a Chevrolet (devido à vendas menores do ZR-1 do que o estimado pela situação econômica) cortou a projeção de produção da quantidade de ZR-1s feitos por ano.

O outro cabeçote do carro do autor, também Dunn.

Outra mudança foi implementada com os cabeçotes da Dunn. O reservatório do tensor de corrente  do lado direito dos motores foi revisado e melhorado. Estima-se que a Dunn fabricou 200 cabeçotes sendo que apenas 130 carros foram equipados com cabeçotes Dunn dos dois lados. Estima-se que, os carros com duplo cabeçotes Dunn, produzem entre 5 à 8 HP à mais que os 405 HP declarados pela GM quando da revisão do LT-5 para o ano modelo de 1993.

O LT-5 "cortado" que foi mostrado no salão de Genebra.

Um fato interessante foi que o estoque existente de cabeçotes entregues pela Birmal era maior do lado direito do motor que do esquerdo. Assim os cabeçotes do lado esquerdo acabaram primeiro fazendo com que alguns carros viessem com cabeçote esquerdo da Dunn e cabeçote direito da Birmal usinado à mão. Dessa forma todos os ZR-1s de 1995 tem os cabeçotes esquerdos da Dunn e alguns ainda tem o direito da Birmal sendo que apenas 130 carros de 1995 tem ambos da Dunn que fazem com que sejam mais raros e mais desejáveis além de serem motores superiores aos hibridos com cabeçotes diferentes em cada lado.

Desenho em corte do LT-5

Os poucos ZR-1s com motores com os dois cabeçotes Dunn são bem mais desejáveis porque tem mais potência, respiram melhor e contam com uma revisão de projeto nas portas do cabeçote. Além disso, claro, conta o fator raridade uma vez que apenas 130 foram feitos.

Detalhe do adesivo no vidro do hatchback do carro do autor que é também um membro da NCRS. Notem o adesivo da ZR-1 Net Registry. As vezes pequenos detalhes como esse fazem uma grande diferença.

Devido à importância histórica do ZR-1 criou-se um ZR-1 Net Registry em 2004 (um registro online de todos esses ZR1s feitos por cada proprietário).

De acordo com o ZR-1 Registry os seguintes carros de 1995 (único ano dos dois cabeçotes Dunn) foram efetivamente confirmados como tendo cabeçotes Dunn dos dois lados, são (pelos 3 números finais do chassis):

#117, #118, #161, #186, #188, #205, #207, #208, #211, #220, #227, #228, #229, #235, #236, #249, #258, #275, #278, #283, #287, #293, #308, #310, #316, #323, #344, #357, #360, #361, #368, #375, #389, #390, #392, #393, #394, #398, #409, #416, #418, #420, #425, #428, #432, #435, #442, #444.

Esquema de refrigeração do LT-5.

O carro do autor é o de número 360. Os números de série não necessariamente significavam números sequênciais assim é possivel que o numero 375, por exemplo, tenha sido um carro terminado antes do número 360. Foram feitos 448 ZR-1s em 1995 todos numerados de acordo. Notem que na lista não há os 130 carros estimados mas apenas 48 do total listado!

Foto recente do ZR-1 de número 360 de propriedade do autor.

A produção do ZR-1 se deu na sequinte quantidade por ano:

1990 = 3.032
1991 = 2.044
1992 = 502
1993 = 448
1994 = 448
1995 = 448

No total foram feitos 6.922 ZR-1. Por isso os 130 possíveis carros com duplo cabeçote Dunn são tão importantes. Note que de 1993 até 1995 foram feitos exatamente a mesma quantidade de carros. De 1993 em diante os motores LT-5 tinham pelo menos 405 HP nominais sendo que os carros de duplo cabeçotes Dunn tinham pelo menos entre 5 à 8 HP à mais. Porém, oficialmente pela GM na época foi afirmado que absolutamente não haviam diferenças isso para não criar confusões entre os exclusivos clientes e concessionários. Hoje sabemos que não é o caso e os colecionadores reconhecem a importância dos carros com dois cabeçotes da Dunn.

Alguns fatos interessantes sobre o ZR-1 de quarta geração (C4):

1. O LT-5 era feito todo em alumínio: bloco e cabeçote.
2. O LT-5 tinha um limite de rotação mais elevado e uma faixa mais larga de potência entre as rotações do motor tornando o veículo de produção mais rápido da sua época.
3. A cilindrada correta do LT-5 era 349ci e não 350ci como foi arredondado como o número sempre padrão dos últimos small block Chevrolet da época.
4. Mancais com 2 parafusos para cada pistão em 1990 apenas.
5. Mancais com 4 parafusos e não dois como é o padrão de 1991 à 1995
6. Há 3 versões de cabeçotes do LT-5 como explicamos. Birmal, Birmal ported e Dunn.
7. Os cabeçotes do LT-5 são exclusivo do LT-5.
8. A cor mais fabricada foi a vermelha com 2.380 unidades entre 1990 e 1995.
9. A cor menos fabricada foi roxo escuro metálico, Dark Purple Metallic, com 25 unidades todas em 1995 o último ano.
10. Em 1991 cinco ZR-1s pretos com interior azul azul foram fabricados.
11. Em 1993 um ZR-1 na cor Black Rose Metallic foi fabricado com interior branco.
12. Em 1994 um ZR-1 na cor Admiral Blue foi fabricado com interior vermelho e um Amarelo também foi feito com interior vermelho.
13. Acredita-se que foram fabricados dois ZR-1 Amarelos com interior vermelho.
14. Todos os ZR-1 de 1995 tem cabeçotes Dunn do lado esquerdo.
15. A maioria dos ZR-1 de 1995 dos 448 fabricados tem cabeçotes Birmal do lado direito sendo apenas 130 com cabecótes Dunn também do lado direito.

Ferrari Testarossa à esquerda do Corvette ZR-1.

Comparação entre o ZR-1 e a Ferrari Testarossa:

• Velocidade máxima: Ferrari 290 km/h, ZR-1 284 km/h.
• Aceleração de 0 à 100 km/h: Ferrari 5.8 segundos, ZR-1 5.2 segundos.
• Tempo para o quarto de milha (400 metros: Ferrari 13.7 segundos, ZR-1 13.3 segundos.
• Câmbio: Ferrari 5 marchas + ré, ZR-1 6 marchas + ré.
• Toque: Ferrari 490 Nm @ 4500 RPM, ZR-1 522 Nm @ 3200 RPM.
• Potência/Peso: Ferrari 4.3 Kg/PS, ZR-1 4 Kg/PS onde PS é cavalo potência na unidade métrica.
• Retomada de 40 km/h para 140 km/h: Ferrari 7.5 segundos, ZR-1 6.9 segundos.
• Peso: Ferrari 1694 Kg, ZR-1 1664 Kg.

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