Serie de motores Northstar

El motor Northstar es una familia de motores V8 de 90° de alto rendimiento producidos por General Motors entre 1993 y 2011. Considerado el motor técnicamente más complejo de GM, el diseño original de V8 con doble árbol de levas en cabeza , cuatro válvulas por cilindro y bloque/culata de aluminio fue desarrollado por el departamento de I+D de Oldsmobile, pero se asocia principalmente con la serie Northstar de Cadillac .

Con una cilindrada de 4,6 L (4565 cc; 278,6 pulgadas cúbicas) en su forma básica, la línea familiar directa pasó a versiones longitudinales y sobrealimentadas de 4,4 L (4371 cc; 266,7 pulgadas cúbicas) . Se utilizaron variantes en Oldsmobile (como el Aurora L47 V8 y el "Shortstar" LX5 V6 ), así como en varios Pontiac y Buick de gama alta de la década de 2000 .        

El sistema Northstar, del que Cadillac disponía de marca registrada, era un paquete de características de rendimiento introducido a mediados de 1992 que combinaba la transmisión 4T80E, un intervalo de servicio de 100.000 millas, suspensión con detección de la carretera, dirección asistida variable y frenos de disco en las cuatro ruedas con los motores Northstar de alto rendimiento y alto par de la división.

GM dejó de producir el Northstar en 2011. Los últimos autos en recibirlo, el Cadillac DTS , el Buick Lucerne y el Cadillac STS , salieron de la línea de producción en 2011. ^{[ 1 ]} Fue reemplazado por el motor GM LS small-block OHV , utilizado en modelos Cadillac V8 más nuevos como el CTS-V , lo que marcó un paso atrás a un diseño de motor de varillas de empuje más simple y confiable. Estos motores LS V8 fueron los únicos motores V8 utilizados por Cadillac durante los siguientes ocho años, hasta que el Blackwing V8 completamente nuevo fue presentado en 2018 en el Cadillac CT6-V 2019. Exclusivo de Cadillac, fue descontinuado después de solo dos años a principios de 2020.

GM inició el diseño del motor Northstar en el departamento de I+D de Oldsmobile en 1984, anticipándose a los avanzados motores V8 de doble árbol de levas en cabeza que sus competidores europeos y japoneses introducirían más adelante en la década. En aquel entonces, Cadillac utilizaba el motor V8 de válvulas en cabeza ( OHV) de aluminio, que GM impulsó rápidamente a la producción debido a que las normas CAFE de 1982 impedirían el uso del V8-6-4 de 1981. En ese momento, la política corporativa de GM era no trasladar el impuesto a los vehículos de alto consumo de combustible al consumidor.

Cadillac estaba desarrollando nuevos modelos con la esperanza de competir contra los mejores autos de lujo de BMW , Mercedes-Benz y rivales asiáticos como Lexus , Acura e Infiniti . GM desarrolló una larga lista de elementos para incluir en el Allanté y las versiones actualizadas del Eldorado y el Seville STS , incluyendo sofisticadas tecnologías de dirección, frenado y suspensión, y un motor exclusivo de "Cadillac" que los concesionarios de la división ansiaban. Este conjunto de características se conoció como el Sistema Northstar . Su elemento central era un motor V8 de alta tecnología con el rendimiento y la sofisticación necesarios para competir con una lista cada vez mayor de rivales importados.

Capaz de producir 300 hp (224 kW) a partir de su cilindrada de 4,6 L (4565 cc; 278,6 pulgadas cúbicas) , el Northstar presentaba un bloque V8 de aluminio fundido de 90° con una separación entre cilindros de 4 pulgadas (101,6 mm) dividido en dos mitades, superior e inferior. El conjunto del cárter inferior soportaba el cigüeñal sin las tapas de cojinetes principales convencionales. Una placa colectora de aceite con una junta de silicona integrada formaba el conducto de aceite debajo de esta. Un cambio de aceite típico requería entre 7,5 y 8 cuartos de galón estadounidenses (7,1 y 7,6 L; 6,2 y 6,7 cuartos de galón imperiales ) de aceite.             

GM especificó camisas de cilindro de hierro fundido y los pistones de aluminio fundido incluían holgura para las válvulas. El Northstar es un motor de interferencia : las válvulas golpearán los pistones si pierden la sincronización. Tiene bujes de pasador de pistón de bronce y pasadores de pistón flotantes. GM utilizó culatas de cilindro de aluminio fundido con 4 válvulas por cilindro. Las culatas utilizaban árboles de levas dobles en cabeza accionados a través de la caja de transmisión por cadena de distribución "libre de mantenimiento". Los árboles de levas actúan directamente sobre taqués hidráulicos en los extremos de las válvulas y se alimentan a través de un conducto de lubricación perforado longitudinalmente en la culata. Las válvulas de admisión están inclinadas a 25°, mientras que las de escape están inclinadas a 7° con bujías centrales con punta de platino. Las tapas de los árboles de levas son de magnesio para reducir el peso y amortiguar el sonido.

La inyección secuencial de combustible se realizaba mediante ocho tubos termoplásticos. El encendido era sin distribuidor , con un sistema de chispa perdida. El módulo de control del tren motriz (PCM) controlaba la sincronización de la chispa y la inyección de combustible, así como los puntos de cambio de la nueva transmisión transversal GM 4T80 de cuatro velocidades . Todos los motores de esta familia comparten el mismo patrón de carcasa de embrague Northstar .

Una característica destacada que se anunciaba en aquel entonces era el modo de seguridad "limit home", que permitía que el motor siguiera funcionando durante un tiempo limitado sin refrigerante. Al suministrar combustible a un solo banco de cilindros a la vez, el motor enfriaba por aire el banco inactivo. Esta técnica, combinada con su construcción totalmente de aluminio y su gran capacidad de aceite, permite que el motor mantenga temperaturas seguras, lo que posibilita que un automóvil equipado con Northstar se conduzca sin refrigerante durante aproximadamente 161 km (100 millas ) sin sufrir daños. Otra característica inusual de algunos automóviles equipados con Northstar con gran cantidad de componentes electrónicos, como el Seville , el DeVille y el Eldorado, es un alternador refrigerado por líquido. Si bien esto se pretendía para prolongar la vida útil del alternador, GM volvió a una configuración tradicional de refrigeración por aire en 2001 para eliminar posibles puntos de fuga y tuberías innecesarias.  

Las mejoras posteriores incluyeron el encendido directo mediante bobina sobre bujía, taqués de rodillos y distribución variable de válvulas , que puede variar la admisión hasta 40° y el escape hasta 50°. La distribución variable de válvulas se diseñó para la versión longitudinal LH2 y no se utilizó en los motores de tracción delantera transversales debido a consideraciones de espacio.

El motor se introdujo a mediados de 1992 en el Cadillac Allanté de 1993 ; en 1996, el Northstar se convirtió en el motor estándar en todos los Cadillac excepto el Fleetwood, pero se eliminó gradualmente de todos los modelos Cadillac para 2011. El motor Northstar de 275 hp (205 kW) se usó en todos los Cadillac equipados con Northstar, mientras que el Deville Concours, el Eldorado ETC, el Seville STS y, en 2000, el Deville DTS, se equiparon con la versión de 300 hp (224 kW) . El Northstar Allanté original también introdujo el Sistema Northstar , que incluía control de tracción , suspensión adaptativa y frenos antibloqueo . Los primeros Northstar requerían gasolina de grado premium para maximizar el rendimiento.    

El Northstar fue vendido exclusivamente con ese nombre por Cadillac durante más de una década antes de ser introducido en el Pontiac Bonneville 2004-2005 y el Buick Lucerne 2006. Sin embargo, la variante Northstar V8 L47 de 4.0 L (3995 cc; 243.8 pulgadas cúbicas) se usó en el Oldsmobile Aurora y el LX5 V6 de 3.5 L en el Oldsmobile Intrigue y el Oldsmobile Shelby Serie 1. La variante del motor LH2 recibió un cigüeñal de acero forjado en octubre de 2003. Las variantes LD8 y L37 recibieron un cigüeñal forjado para el año modelo 2006. Cadillac había planeado introducir un Northstar V12 esta década, probablemente para usarlo en el Escalade , pero la economía y las nuevas normas CAFE acabaron con la idea.    

La mayoría de los motores Northstar producen entre 275 y 300 hp (205 a 224 kW) , alcanzando hasta 469 hp (350 kW) en el LC3 sobrealimentado . Para el año modelo 2000, los motores se revisaron con encendido por bobina en bujía y distribución de válvulas con rodillos para mejorar el consumo de combustible y reducir las emisiones. Si bien la potencia no varió, esta actualización hizo que el uso de gasolina premium fuera solo recomendable, en lugar de obligatorio.    

Todos los motores Northstar, excepto los sobrealimentados, tenían una cilindrada de 4,6 L (4565 cc; 278,6 pulgadas cúbicas ) con un diámetro y carrera de 93 mm × 84 mm (3,66 pulgadas × 3,31 pulgadas) . Para mejorar el sellado de la junta de culata entre los cilindros, la versión sobrealimentada se redujo a 91 mm (3,58 pulgadas) para una cilindrada total de 4,4 L (4371 cc; 266,7 pulgadas cúbicas ) . Se cree que el bloque es capaz de alcanzar una cilindrada de hasta 5,4 L, aunque nunca se ha fabricado un motor de este tipo.                 

El motor Northstar figuró en la lista de los 10 mejores motores de Ward en 1995, 1996 y 1997.

El motor V8 de 4.6 litros presente en los modelos de 1995 a 2005 era conocido por fallar debido a un defecto de diseño relacionado con el uso de pernos de torsión controlada en la junta de culata . ^{[ 2 ]} Básicamente, este tipo de pernos se estiran más allá de su elasticidad durante la instalación, lo que aumenta el desgaste y la fatiga del perno y disminuye su vida útil. La alta carga del motor eventualmente hacía que estos pernos se debilitaran y se aflojaran en sus roscas, rompiendo el sello y, a su vez, dañando la junta de culata.

Sistema Northstar

El sistema Northstar era la marca registrada de Cadillac para un paquete de características de rendimiento automotriz presentado a mediados de 1992 en el Cadillac Allanté de 1993 y más tarde en el Seville y el Eldorado de 1993 .

El sistema Northstar incluía los siguientes componentes:

• L37 de alto rendimiento: 300 hp (224 kW) y 295 lb⋅ft (400 N⋅m)    
• LD8 de alto par motor de 275 hp (205 kW) y 300 lb⋅ft (407 N⋅m)    
• La distribución variable de válvulas (VVT, por sus siglas en inglés), un sistema que varía continuamente en todo el rango de revoluciones por minuto, aumenta el ahorro de combustible.

Los motores de GM utilizan un sistema de doble árbol de levas en cabeza , variando tanto la admisión como el escape para un mejor rendimiento.

• Transmisión automática GM 4T80-E de 4 velocidades
• El sistema de suspensión con detección de la carretera (RSS, por sus siglas en inglés) monitorizaba la tasa de amortiguación de los amortiguadores cada 15 milisegundos, seleccionando entre dos configuraciones.

La señal RSS estaba disponible tanto en sistemas estándar como en sistemas CV-RSS (de variación continua).

• Frenos de disco en las cuatro ruedas con sistema antibloqueo Bosch.
• La dirección asistida Magnasteer , de velocidad variable , combina la dirección asistida hidráulica convencional con "rosquillas" magnetizadas montadas alrededor del eje de salida, que endurecen la dirección a medida que aumenta la velocidad del vehículo.

Las versiones posteriores del motor Northstar incluyeron el LH2 de 4.6 litros , 320 hp (239 kW) y 315 lb⋅ft (427 N⋅m) , que se introdujo en 2004, y el LC3 sobrealimentado de 4.4 litros y 469 hp (350 kW) creado para el STS-V, que se detallan a continuación.      

LH2 (VIN "A")

El motor Northstar de 4.6 L (4565 cc; 278.6 pulgadas cúbicas ) fue diseñado originalmente para aplicaciones de tracción delantera transversal . En 2004, se modificó sustancialmente para su uso en tracción trasera longitudinal y tracción total en los modelos STS , SRX y XLR , además de incorporar distribución variable continua tanto en la admisión como en el escape. El Northstar de tracción trasera ( LH2 ) produce 320 hp (239 kW) y 315 lb⋅ft (427 N⋅m) . La incorporación de la distribución variable permite la mayor parte del aumento de potencia con respecto a los motores Northstar L37 y LD8.        

L47

El motor L47 Aurora era un V8 especial diseñado para el Oldsmobile Aurora , basado en el motor Northstar, utilizado durante los años modelo 1995-1999 y 2001-2003. Es un V8 DOHC de 4.0 L (3995 cc; 243.8 pulgadas cúbicas) que producía 250 hp (186 kW) y 260 lb⋅ft (353 N⋅m) de torque. El diámetro y la carrera eran de 87 mm × 84 mm (3.43 in × 3.31 in) . El L47 tenía una relación de compresión de 10.3:1 y usaba gasolina premium.              

Aunque la mayoría de las características del Northstar, incluido el sistema de control de pérdida de refrigerante, se mantuvieron intactas, la reducción del diámetro del cilindro aumentó el peso de forma inaceptable. Para reducirlo, Oldsmobile utilizó un colector de admisión termoplástico reforzado con fibra de vidrio de una sola pieza y simplificó la inyección secuencial de combustible AC Rochester . Un nuevo cárter de aceite estructural de aluminio fundido a presión incorporó deflectores para reducir la falta de lubricación en condiciones de conducción exigentes. Un sistema de bloqueo del motor de arranque impedía que este se activara si el silencioso L47 ya estaba en marcha.

Una versión temprana o prototipo de este motor se usó en el Oldsmobile Aerotech de segunda generación. Una versión altamente modificada de 650 hp (485 kW) de este motor fue utilizada por la división de carreras de General Motors inicialmente para la competencia de autos deportivos IMSA en un Oldsmobile Aurora GTS-1 y prototipos Riley&Scott LMP en 1995, competencia de Indy Racing League a partir de 1997, luego se usó más tarde en el programa Cadillac Northstar LMP en 2000. Ambos motores conservaron el desplazamiento de 4.0 L, pero la versión Northstar LMP era biturboalimentada. ^{[ 4 ]} El Aurora también se usó en el auto Shelby Series 1. En la temporada inaugural del DTM , Opel debutaría su Astra con un V8 derivado del L47.  

El motor Aurora se presentó en 1994 para el modelo del año 1995, y General Motors no ha vuelto a utilizar este motor desde la retirada de Oldsmobile en 2004.

El LX5 es un motor V6 DOHC de Oldsmobile , presentado en 1999 con el Intrigue . Fue producido por el grupo de motores Premium V de GM y, por lo tanto, se le denominó Premium V6 o PV6 durante su desarrollo. Está basado en el motor V8 L47 Aurora , que a su vez se basa en el motor Northstar. Una propuesta inicial para su nombre fue Proton , y algunos miembros del equipo utilizaron brevemente el nombre Shortstar, pero finalmente se le denominó internamente PV6 , aunque los fanáticos de Oldsmobile lo han bautizado como Shortstar .

Aunque tiene un ángulo en V de 90° como el Northstar, el bloque del motor fue diseñado desde cero, por lo que los centros de los cilindros son diferentes. Tiene árboles de levas dobles en cabeza accionados por cadena y cuatro válvulas por cilindro, pero es un diseño de encendido uniforme con un cigüeñal de pasador partido similar al motor Buick 3800. El LX5 tenía una cilindrada de 3.5 L (3,473 cc ; 211.9 in) y producía 215 hp (160 kW) a 5,600 rpm y 234 lb⋅ft (317 N⋅m) a 4,400 rpm. El diámetro y la carrera son 89.5 mm × 92 mm (3.52 in × 3.62 in) . También fue uno de los primeros motores de GM en usar encendido de bobina en bujía. La relación de compresión es 9.3:1.                

El coste de fabricación de este motor era elevado y no se utilizó en muchos vehículos. En aquel momento se decía que le seguiría una familia de motores V6 de alta gama, con cilindradas que iban desde los 3,3  L hasta los 3,7  L, pero solo se produjo el LX5 antes de que GM descontinuara el Shortstar en favor de su actual motor V6 insignia, el High Feature , en 2004.

El LX5 era completamente diferente a cualquier otro V6 en el inventario de GM: los únicos otros motores V6 DOHC que GM haya ofrecido fueron el Chevrolet Twin Dual Cam producido entre 1991 y 1997, que se creó modificando el tradicional bloque V6 OHV de 60 grados de Chevy para los árboles de levas en cabeza dobles en lugar de construir un motor DOHC desde cero, y el Cadillac/Holden HFV6 disponible desde 2004 hasta la actualidad. Estos tres diseños no tienen ninguna relación y dejan dos lagunas en 1998 y 2003 en las que GM no ofreció ningún V6 DOHC (excepto el Opel V6 de 54 grados utilizado principalmente en la primera generación del Cadillac CTS en su lanzamiento, así como en la Serie L de Saturn y el Catera). Esto contrasta marcadamente con las prácticas de la competencia de desarrollar la ingeniería a través de múltiples diseños en constante mejora. Al igual que con el Aurora V8, la producción se detuvo con la desaparición de Oldsmobile.

El motor LX5 de 3.5 litros figuró en la lista de los 10 mejores motores de Ward en 1999 y 2000.

• Frank Markus. "Aspectos técnicos destacados de 1993". Car and Driver (octubre de 1992): 59–60 .
• "Aspectos técnicos destacados". Car and Driver (octubre de 1993): 115.
• Joel D. Pietrangelo. "Northstar es el corazón de la renovación del Allante para el '93: motor V-8, el nuevo roadster de la división Cadillac Motor Car de General Motors". Ward's Auto World (febrero de 1992).
• Young, Anthony (2016). El Cadillac Northstar V-8: Una historia . McFarland. ISBN 978-0786471188.

• Motor Northstar - sitio web oficial
• Artículo técnico de AutoSpeed
• Patente Wiebe n.° 8.740.532, kit de espárragos para la culata del motor Northstar.