En el concepto, el 409 se suponía que era simplemente un 348 agujereado con una carrera más larga. Sin embargo, la unidad de producción acabó teniendo pocas piezas intercambiables. Sin embargo, los bloques de cilindros y las culatas de ambos motores se mecanizaban en las mismas líneas, lo que supuso una ayuda vital desde el punto de vista de los costes. Al perforar el bloque del 348, Chevy evitó cuidadosamente cualquier cambio en la fundición. Por un lado, se consideró imperativo mantener las camisas de agua de círculo completo alrededor de los orificios. Esto limitó el aumento máximo del diámetro a 3/16 pulgadas (0,1875 pulgadas), dando una dimensión final de 4,3125 pulgadas. La carrera se aumentó de 3,25 a 3,50 pulgadas, lo que requirió un nuevo cigüeñal. Tanto el 348 como el 409 tenían cigüeñales de acero forjado, aunque este último tenía mayor recorrido. También se compartían los tamaños de los cojinetes: 2,50 pulgadas de diámetro para la culata y 2,20 pulgadas de diámetro para las muñequillas del cigüeñal. Sin embargo, el cigüeñal del 409 requería contrapesos más pesados y, en consecuencia, pesaba 8,2 libras más, con un total de 67 libras.
Para mantener la misma altura de la cubierta, fue necesario acortar las bielas. Esto tenía el inconveniente de aumentar la angulosidad máxima de las bielas y, por tanto, el empuje lateral sobre el pistón. Mientras que el 348 tenía pistones de aluminio fundido en molde permanente, el 409 estaba equipado con pistones de aluminio forjado para una mayor resistencia al calor. El 348 empleaba bulones de pistón desplazados, lo que tenía la ventaja de reducir el golpeteo de la falda del pistón tras un arranque en frío. Esto hace que un motor de camión sea más civilizado, pero no tiene importancia real para un coche de alto rendimiento. El 409, sin embargo, no tenía desplazamiento de los pistones, por lo que no había necesidad de separar las izquierdas y las derechas. En el 348, las cavidades de alivio de las válvulas estaban en lados opuestos de la parte superior. Los pistones del 409 tenían alivios de válvula fresados, todos en el mismo lado.
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Como toda la disposición básica, el diseño del engranaje de la válvula para el 348 fue tomado del motor de bloque pequeño. Esto significaba balancines de acero estampado, montados con pasadores de bolas, y válvulas dispuestas en línea con una inclinación de 12 grados sobre cámaras de combustión en forma de cuña. Las culatas del 348 y del 409 se fabricaban con las mismas piezas de fundición, pero el 409 tenía los orificios de las varillas de empuje más anchos y las caras de los muelles de las válvulas eran diferentes. También tenía muelles de válvula más fuertes que el 348 para asegurar el cierre a altas rpm, así como varillas de empuje más fuertes y gruesas. El 409 utilizaba un solo muelle helicoidal con un amortiguador de acero plano por válvula, mientras que el 348 tenía muelles de válvula dobles. Tanto las válvulas de admisión como las de escape del 409 se heredaron del 348, midiendo las de admisión 2,066 pulgadas a lo largo de la culata y las de escape 1,72 pulgadas.
Al ser un 348 modificado, el 409 presentaba naturalmente una mayor compresión (11,25:1) y un árbol de levas más salvaje. La elevación de las válvulas de admisión pasó de 0,406 a 0,440 pulgadas, y la de las de escape de 0,412 a las mismas 0,440. La duración de la apertura de las válvulas de admisión se amplió de 287 a 317 grados, y el solapamiento (el período durante el cual ambas válvulas están abiertas) de 66 a 70 grados.
En 1960 el 348 se ofrecía con una configuración de triple carburador de dos barriles que aumentaba la potencia nominal de 340 a 350 CV. Para la versión inicial del 409 no se diseñaron colectores con varios carburadores, ya que su gran Carter de cuatro barriles tenía casi el mismo volumen de flujo de aire que tres deuces.
El 409 debutó como opción a mediados de 1961. En su forma más potente entregaba 360 CV a 5.800 rpm, y generaba un par máximo de 409 libras-pie a 3.600 rpm. Pesaba 664 libras, sólo 34 libras más que el seis de 230 pulgadas cúbicas de Chevrolet. En 1962 se comercializó una opción de 409 CV con doble motor de cuatro cilindros de Carter. Al año siguiente, esta combinación alcanzaba los 425 CV, gracias a una relación de compresión de 11,0:1 y a unos elevadores sólidos. El mismo motor con un solo Carter de cuatro cilindros alcanzaba los 400 CV. La opción de cuatro cilindros gemelos se suspendió a finales del año 1964. En 1965, el 409 más potente tenía una potencia de 400 CV. Llevaba un colector de admisión de aluminio de puerto grande, una relación de compresión de 11,0:1, un árbol de levas de alta elevación/alta superposición con elevadores sólidos, un único carburador de cuatro barriles y colectores de escape especiales de baja resistencia. Una versión de 340 CV se mantuvo sin cambios desde el 64, con una compresión de 10,0:1, un carburador de cuatro cilindros y elevadores hidráulicos.
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