General Motors компаниясының 90° V қозғалтқыштарының отбасысы

Кіріспе

Northstar қозғалтқышы – General Motors компаниясы 1993 және 2011 жылдар аралығында шығарған жоғары өнімділіктегі 90° V қозғалтқыштар отбасы. GM-нің ең күрделі техникалық қозғалтқышы саналатын, бастапқы екі жоғарғы камералы, цилиндрге төрт клапанды, алюминий блок/алюминий бас V8 дизайны Oldsmobile R&D бөлімінде әзірленді, бірақ көбінесе Cadillac-тің Northstar сериясымен байланысты. Бастапқы түрінде, қозғалтқыш көлемі, тікелей туыстық желі бойлық және турбожүктегішті (суперзарядталған) нұсқаларға көшті. Ол Oldsmobile (Aurora L47 V8 және "Shortstar" LX5 V6 ретінде), сондай-ақ 2000-жылдардың бірнеше Pontiac және Buick модельдерінде қолданылды. Northstar жүйесі – Cadillac компаниясының 1992 жылдың ортасында таныстырған, 4T80E беріліс қорабы, 100 000 мильдік техникалық қызмет көрсету аралығы, жол сезгіш серіппелер, өзгермелі күшті руль және 4 дөңгелекті дискілі тежегіштер жиынтығы, бұл мүмкіндіктерді дивизияның жоғары қуатты және жоғары серпімді Northstar қозғалтқыштарымен үйлестірді. GM 2011 жылы Northstar өндірісін тоқтатты. Оны алған соңғы автомобильдер – Cadillac DTS, Buick Lucerne және Cadillac STS, 2011 жылы конвейерден түсті. Оның орнына GM LS кіші блокты OHV қозғалтқышы келді, ол CTS V сияқты жаңа Cadillac V8 модельдерінде қолданылды, бұл қарапайым және сенімді қозғалтқыш дизайнына оралуды білдірді. Бұл LS V8 қозғалтқыштары келесі сегіз жыл бойы Cadillac компаниясы қолданған жалғыз V8 қозғалтқыштары болды, 2018 жылы 2019 жылғы Cadillac CT6 V моделінде жаңа Blackwing V8 қозғалтқышы енгізілгенге дейін. Cadillac компаниясына тән эксклюзивті модель, ол 2020 жылдың басында екі жылдық өндірістен кейін тоқтатылды.

Даму және ерекшеліктері

GM 1984 жылы Oldsmobile R&D-де Northstar дизайнының бастамасын берді, бұл онжылдықтың соңында еуропалық және жапондық бәсекелестер енгізетін озық екі білікте V8 қозғалтқыштарын күтіп тұрды. Ол кезде Cadillac алюминийден жасалған HT Overhead Valve (OHV) V8 қозғалтқышын пайдаланды, GM оны асығыс түрде өндіріске енгізді, себебі 1982 жылғы CAFE стандарттары 1981 жылғы V8 6.4 қозғалтқышын пайдалануға мүмкіндік бермейді. Ол кезде GM корпоративтік саясаты бойынша жанармайды көп жейтін көліктерге салынатын салықты тұтынушыға ауыстырмау қабылданды. Cadillac BMW, Mercedes Benz және Lexus, Acura және Infiniti сияқты азиялық бәсекелестермен бәсекелесе алатын жаңа модельдерді әзірледі. GM Allanté үшін қажетті жабдықтардың тізімін жасады, сондай-ақ Eldorado және Seville STS модельдерін жаңартты, олардың ішінде күрделі рульдік басқару, тежегіш және серпімділік жүйелері, сонымен қатар "Cadillac" бөлімінің дилерлері сұраған "Cadillac" үшін арнайы қозғалтқыш болды. Бұл мүмкіндіктер жиынтығы Солтүстік Жұлдыз жүйесі деп аталды. Оның негізгі элементі – өнімділігі мен күрделілігі импорттық бәсекелестердің үнемі өсіп келе жатқан тізімімен бәсекелесе алатын жоғары технологиялық V8 қозғалтқышы. Northstar 90° V8 блогымен жабдықталған, оның цилиндрлік аралықтары жоғары және төменгі бөліктерге бөлінген. Картердің төменгі бөлігі коленвалды дәстүрлі білік қақпақтарынсыз ұстап тұрды. Мұнай коллекторының пластинасы, ендірілген силикон тығыздауы бар, оның астында мұнай галереясы орналасқан. Типтік май ауыстыру кезінде майдың белгілі бір мөлшері қолданылды. GM құйма темірден жасалған цилиндр қаптамаларын және клапан аралығын қамтитын құйма алюминий поршеньдерін пайдаланды. Northstar – кедергілі қозғалтқыш: уақыттан шығып кетсе, клапандар поршеньдерге тиеді. Онда қоладан жасалған поршень сақиналары мен бос поршень сақиналары бар. GM цилиндрде 4 клапанды қамтамасыз ететін құйма алюминийден жасалған цилиндр бастары қолданды. Бастар "техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейтін" тізбекті жетек арқылы қоздырылатын қос біліктегі камераларды пайдаланды. Камералар клапан ұштарында орналасқан гидравликалық иінтірлерге тікелей әсер етеді және цилиндр басының бойымен бұрғыланған майлау арнасы арқылы маймен жабдықталады. Қабылдау клапандары 25° бұрышпен, ал шығару клапандары 7° бұрышпен орналасқан, олардың ортасында платина ұшы бар шамдар орналасқан. Жеңіл салмақ пен шуды азайту үшін камера қақпақтары магнийден жасалған. Отын сегіз термопластикалық түтік арқылы тізбекті инжекторлар арқылы берілді. Жану жүйесі дистрибьюторсыз, қалдық ұшқышпен жабдықталған. Қозғалтқышты басқару модулі (PCM) жаңа төрт жылдамдықты GM 4T80 берілісінің от жағу және отын инжекторларын, сондай-ақ ауысу нүктелерін басқарды. Бұл отбасының барлық қозғалтқыштары бірдей Солтүстік Жұлдыз қоңырау схемасын пайдаланады. Сол кезде жарнамаланған ерекшеліктердің бірі – "апаттық режим", ол қозғалтқышты салқындатқышсыз шектеулі уақыт бойы жұмыс істеуге мүмкіндік берді. Отын тек бір қатар цилиндрлерге беріп, қозғалтқыш жұмыс істемейтін қатарды "ауамен салқындатады". Бұл техника, алюминийден жасалған конструкциясымен және үлкен май сыйымдылығымен бірігіп, қозғалтқышты қауіпсіз температурада ұстауға мүмкіндік береді, бұл Northstar қозғалтқышы бар көлікті салқындатқышсыз 161 км (100 миль) зақымдаусыз жүргізуге мүмкіндік береді. Seville, DeVille және Eldorado сияқты электронды жүйелермен жабдықталған кейбір Northstar қозғалтқыштарында сұйықпен салқындатылатын генератор орнатылған. Бұл генератордың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін жасалған, бірақ GM 2001 жылы ықтимал ағып кету орындарын және қосымша түтіктерді жою үшін дәстүрлі ауамен салқындатылатын жүйеге қайта оралды. Кейінгі жетілдірулерге тікелей катушкалы жану жүйесі, роликті иінтірлер және айнымалы клапан уақыты кірді, олар қабылдау клапанын 40° дейін және шығару клапанын 50° дейін өзгерте алады. VVT бойлық LH2 нұсқасы үшін әзірленген, ал алдыңғы жетектегі қозғалтқыштарда орамдық шектеулерге байланысты қолданылмады.

GM initiated what ultimately became the Northstar's design at Oldsmobile R&D some time in 1984 in anticipation of the advanced dual overhead cam V8 engines to be introduced by European and Japanese competitors later in the decade. At that time, Cadillac was using the aluminum HT Overhead Valve (OHV) V8 which GM pushed hastily into production because the CAFE standards for 1982 would preempt using 1981's V8 6 4. At the time it was GM's corporate policy not to pass the gas guzzler tax on to the consumer. Cadillac was developing new models which they hoped would compete against the best luxury cars from BMW, Mercedes Benz, and Asian rivals like Lexus, Acura, and Infiniti. GM developed a laundry list of items to be included in the Allanté and updated Eldorado and Seville STS, including sophisticated steering, braking, and suspension technologies, and an engine exclusive to "Cadillac" the Division's dealers were clamoring for. This group of features became known as the Northstar System. Central to it was a high tech V8 with the performance and sophistication to compete with an ever expanding list of imported challengers. Capable of producing out of its displacement, the Northstar featured a cast aluminum 90° V8 block with bore spacing split into unitary upper and lower halves. The lower crankcase assembly supported the crankshaft without conventional main bearing caps. An oil manifold plate with an integrated silicone gasket forms the oil gallery under this. A typical oil change used of oil. GM specified cast iron cylinder liners and the cast aluminum pistons included valve clearance. Northstar is an interference engine: the valves will strike the pistons if they lose timing. It has bronze piston pin bushings and free floating piston pins. GM used cast aluminum cylinder heads featuring 4 valves per cylinder. The heads used dual overhead cams driven through the "maintenance free" cam drive chain case. The cams act directly on hydraulic lifters on the ends of the valves and are fed with a lubrication passage drilled through the cylinder head lengthwise. The intake valves are inclined at 25°, while the exhaust valves are canted to 7° with center mounted platinum tipped spark plugs. The cam covers are magnesium for light weight and sound damping. Sequential fuel injection was delivered via eight thermoplastic tubes. Ignition was distributorless, with a waste spark setup. The powertrain control module (PCM) controlled spark and fuel injection timing as well as the shift points for the new four speed, transverse GM 4T80 transmission. All engines of this family share the same Northstar bellhousing pattern. One notable feature advertised at the time was the "limp home" fail safe mode, which allowed the engine to continue running for a limited time without any coolant. Supplying fuel to only one cylinder bank in turn, the engine would "air cool" the inactive bank. This technique, combined with its all aluminum construction and large oil capacity, allows the engine to maintain safe temperatures, allowing a Northstar equipped car to be driven with no coolant for about 100 mile (161 km) without damage. Another unusual feature of some heavily electronic laden Northstar equipped cars such as the Seville, DeVille, and Eldorado is a liquid cooled alternator. Although this was intended to prolong alternator life, GM reverted to a traditional air cooled setup for 2001 to eliminate potential leak points and extraneous tubing. Later developments included direct coil on plug ignition, roller lifters, and variable valve timing, which can vary intake by up to 40° and the exhaust by up to 50°. VVT was devised for the longitudinal LH2 version, and was not used on the transverse front wheel drive engines due to packaging considerations.

Солтүстік жұлдыз сериясы

Қозғалтқыш 1992 жылдың ортасында 1993 жылғы Cadillac Allanté моделінде пайда болды; 1996 жылы Northstar Fleetwood-тан басқа барлық Cadillac автомобильдерінде стандартты қозғалтқыш ретінде қолданылды, бірақ қазіргі таңдағыда барлық Cadillac модельдерінен алынып тасталды. Northstar қозғалтқышы Northstar жабдықталған барлық Cadillac автомобильдерінде қолданылса, Deville Concours, Eldorado ETC, Seville STS және 2000 жылғы Deville DTS модельдері осы нұсқамен жабдықталды. Алғашқы Northstar Allanté сонымен бірге Northstar жүйесін де енгізді, ол жүйеге сырғуды бақылау, бейімделетін серпімділік және тежегіштердің құлыпталуына қарсы жүйе кірді. Northstar қозғалтқышының алғашқы нұсқалары қауіпсіз жұмыс істеу үшін жоғары октанды бензин талап етті. Northstar 2004 және 2005 жылғы Pontiac Bonneville және 2006 жылғы Buick Lucerne автомобильдерінде пайда болғанға дейін Cadillac компаниясымен он жылдан астам уақыт бойы осы атаумен ғана сатылды. Дегенмен, L47 V8 Northstar нұсқасы Oldsmobile Aurora, Oldsmobile Intrigue және Oldsmobile Shelby Series 1 автомобильдерінде, ал 3.5L LX5 V6 нұсқасы Oldsmobile Intrigue және Oldsmobile Shelby Series 1 автомобильдерінде қолданылды. LH2 қозғалтқыш нұсқасы 2003 жылдың қазан айында жасалған ұрып төтелген болаттан жасалған коленвалды алды. LD8 және L37 нұсқалары 2006 жылғы модель үшін ұрып төтелген коленвалды алды. Cadillac осы онжылдықта V12 Northstar қозғалтқышын шығаруды жоспарлаған, мүмкін Escalade моделінде пайдалану үшін, бірақ экономикалық жағдайлар мен жаңа CAFE стандарттары бұл жобаны тоқтатты. Northstar қозғалтқыштарының көпшілігі қуаттылықты қамтамасыз етеді, ал қуаты LC3 суперкомпрессорлы нұсқасында ең жоғары деңгейге жетеді. 2000 жылы қозғалтқыштар қайта жаңартылды, оларға отынның тиімділігін арттыру және шығарындыларды азайту үшін катушкалы тұтану және роликтермен жабдықталған клапан механизмі қосылды. Қуаттылығы өзгермегенмен, бұл жаңарту арқасында жоғары октанды бензин тек ұсынылатын болды, міндетті емес. Northstar қозғалтқыштарының барлығы, суперкомпрессорлы нұсқалардан басқасы, бірдей көлемге ие болды. Цилиндрлер арасындағы бас тығыздаманың жақсырақ бекітілуі үшін суперкомпрессорлы нұсқасының диаметрі кішірейтіліп, жалпы көлеміне дейін азайтылды. Блоктың 5.4 литрге дейін кеңейтілуге қабілетті екеніне сенім бар, бірақ мұндай қозғалтқыш әлі шығарылмаған. Northstar 1995, 1996 және 1997 жылдардағы Ward's 10 үздік қозғалтқыштары тізіміне енді. 1995-2005 жылдардағы модельдерде қолданылған 4.6 литрлік V8 қозғалтқышы конструкциялық ақаулықтан жиі бұзылып жатты, ол бас тығыздамадағы бұрандаларды пайдаланумен байланысты болды. Аталған бұрандалар орнатылған кезде олардың серпімділігінен асып кетеді, соның салдарынан бұрандалар тозып, шаршап, қызмет ету мерзімі қысқарады. Қозғалтқыштың жоғары жүктемесі бұл бұрандалардың әлсіреуіне және жіптерінің босауына себеп болып, тығыздаманы бұзып, бас тығыздаманың үзілуіне әкелді.

The engine was introduced in mid 1992 in the 1993 Cadillac Allanté; in 1996 the Northstar became the standard engine on all Cadillacs except the Fleetwood, but is now phased out of all Cadillac models. The Northstar engine was used on all Northstar equipped Cadillacs while the Deville Concours, Eldorado ETC, Seville STS, and in 2000 the Deville DTS, were fitted with the version. The original Northstar Allanté also introduced the Northstar System which included traction control, adaptive suspension, and antilock brakes. Early Northstar required premium grade gasoline to run safely. The Northstar was sold exclusively by that name by Cadillac for over a decade before being introduced in the 2004 2005 Pontiac Bonneville and 2006 Buick Lucerne. However, the L47 V8 Northstar variant was used in the Oldsmobile Aurora the 3.5L LX5 V6 in the Oldsmobile Intrigue and Oldsmobile Shelby Series 1. The LH2 engine variant received a forged steel crankshaft in October 2003. The LD8 and L37 variants received a forged crankshaft for the 2006 model year. Cadillac had planned to introduce a V12 Northstar this decade, likely for use in the Escalade, but economics and new CAFE standards killed the idea. Most Northstar engines produce , with power reaching as high as in the supercharged LC3. The engines were revised for 2000 with coil on plug ignition and roller follower valvegear for improved fuel economy and reduced emissions. Though power output did not change, this update made premium fuel merely recommended, rather than required. All but the supercharged Northstars displaced with a bore and stroke. For better head gasket sealing between cylinders, the supercharged version is de bored to for a total displacement of The block is believed to be capable of expansion up to 5.4 L, though no such engine has been produced. The Northstar was on the Ward's 10 Best Engines list for 1995, 1996, and 1997. The 4.6L V8 engine found in models from 1995 2005 were notorious for failure due to a design flaw involving the use of torque to yield bolts in the head gasket. Essentially, these type of bolts are stretched beyond their elasticity upon installation, ultimately increasing wear and fatigue on the bolt and decreasing its service life. The high load of the engine would eventually cause these bolts to weaken and loosen in their threads, rupturing the seal and in turn blowing the head gasket.