Motor

Definição

“Um motor de Fórmula 1 é algo diferente de qualquer outro carro de competição. Os carros de F-1 atingem uma rotação de 18.000rpm, enquanto os protótipos chegam apenas a 10.000 rpm.”

O motor é a parte essencial de um carro. Num carro de F-1 sua importância é ainda maior, pois, colocado entre o piloto e o eixo traseiro, ele faz parte da estrutura na qual são fixados, além de câmbio e suspensões, o próprio chassi. Embora o aspecto externo (chassi, aerofólios, suspensão) seja o que primeiro chame a atenção, a potência e o ruído do motor é que despertam a paixão dos amantes da principal categoria de corridas de carros. Com potência de 800 cv a 18.000 rpm, um carro da Fórmula 1 acelera de 0 a 200 km/h em menos de cinco segundos, e produz um ruído de 160 decibéis, mais do que um Boeing 747 na decolagem.

Um motor de F-1 é a peça mais trabalhada e normalmente é nele que estão depositadas as esperanças de um carro ser ou não competitivo. Um chassi pode ser o mais estável, ter a melhor aerodinâmica, mas normalmente é um motor potente o fator chave para as vitórias.

Muito menor o que o dos carros convencionais, do desenho ao primeiro teste no dinamômetro, o aparelho que testa o seu funcionamento e potência, o motor de um Fórmula 1 exige pelo menos 18 meses de trabalho e sua eficiência só pode ser comprovada algum tempo depois, na pista. A montagem das suas 5.000 peças, 1.500 delas móveis, leva, em média, 120 horas. Um pistão, de apenas 250 gramas, é lapidado como se fosse um diamante.

Antes de saírem da fábrica, os motores passam por uma bateria de testes, com a simulação dos condições que enfrentarão na pista. Os diferentes bancos de testes têm vários dispositivos, cada um deles com uma função especifica, desde a avaliação de uma peça até à do motor completo. Assim, os bancos de testes de componentes avaliam o rendimento e resistência de peças como bombas de óleo, água ou combustível. Na verificação do combustível, os motores recebem gasolina de vários tanques, com capacidade variando entre 4.000 a 8.000 litros. Em outra bancada, é analisado o funcionamento de cada um dos cilindros, para verificar as condições de combustão. Por fim, testes estáticos, com o motor ligado a um freio elétrico, verificam a capacidade de frenagem em curtos períodos, sempre na mesma velocidade.

Houve um tempo em que a maioria dos times fabricava seu próprio motor (anos 50 principalmente). Durante alguns anos, só a Ferrari fazia isso. Nos anos 2.000, a Toyota e a Renault também formaram equipes e competem com seus próprios motores. Na realidade, o investimento para se fazer um bom motor de F-1 é quase tão grande quanto o de desenvolver um carro inteiro.

O motor é a verdadeira máquina. Foi sua invenção que transformou a já conhecida carruagem em carro, ou automóvel. Por isso, os primeiros anos da F-1 trazem grandes fabricantes da época com carros pouco avançados, mas motores extremamente potentes. O que se fazia na época em termos de pesquisa e desenvolvimento era destinado prioritariamente ao motor. É nele, afinal, que está a potência e é dele que vem o poder de um grande carro, de uma marca.

Em mais de 50 anos de F-1, evoluíram muito os materiais a serem aplicados na construção dos motores. O ferro fundido foi substituído pelo alumínio e suas diversas ligas, com o magnésio. O nome do material pode ser o mesmo, já que desde os anos 60 o alumínio é usado, mas suas especificações têm evolução constante. O peso dos motores é cada vez menor. As paredes entre os cilindros e os dutos de água para refrigeração, cada vez mais finos.

Carbono, cerâmica, titânio e aço têm uso ilimitado. Toda a pesquisa leva os motores a girar cada vez mais rápido em busca de maior potência. Nos anos 60 um motor mal passava dos 10.000 giros e levou anos para sair da faixa dos 370 cv com baixo peso e consumo.
Os materiais evoluíram, mas tantos giros só são possíveis graças à introdução da eletrônica para comandar os processos de injeção e ignição do motor. O momento certo de queimar o combustível, que entra na câmara de combustão na quantidade exata, são atribuições do sistema eletrônico. Isso possibilita produção otimizada de potência sem desperdiçar energia e combustível.

Mais leves, mais “rápidos” e mais potentes em relação ao tamanho, os fabricantes de motores perseguem a mesma coisa: resistência e baixo consumo – o que é um laboratório importante para a indústria automobilística. Em 1999, a principal marca da categoria era a Mercedes-Benz, que levou a McLaren de volta ao topo ao criar motores menores e mais leves, sem comprometer a potência. No ano anterior, a FIA tinha criado um novo regulamento técnico e foi a Mercedes que melhor soube aproveitar as novidades.

Em 2000, terceira temporada do novo regulamento, a maioria dos fabricantes fez modelos próximos aos da fábrica alemã, pelo menos em termos de conceito. A Ford fabricou um motor 25 quilos mais leve do que qualquer outro.

Esta diminuição no volume e peso dos motores é responsável pela principal mudança nos carros dos últimos anos. Com um conjunto abaixo do peso mínimo estipulado pela FIA (600 quilos, contando o piloto), as equipes utilizam lastros presos ao chassi. Se o carro tende a sair de frente, estes lastros podem ser colocados mais à frente; se saem de traseira, são acoplados à caixa de câmbio. Resumindo, de acordo com as características de cada circuito, estes lastros movem-se ao longo do carro, tornando-se um componente importante na hora de acertar o carro. Esta mudança no peso e tamanho dos motores foi possível graças à utilização de novos materiais, basicamente à utilização de ligas de metais mais leves. Outras pequenas alterações foram feitas nos motores, como o reservatório criado para o respiro do óleo lubrificante, afim de que os gases poluentes não sejam lançados na atmosfera. Com um consumo em torno de 650 litros de ar por segundo, aquecido a 100.000 BTU (Unidade Térmica Britânica), um motor da F1 expele gases a uma temperatura superior a 1.000 graus centígrados.

Embora a função básica do motor seja produzir potência, essa não deve ser a única preocupação dos seus construtores. Rob White, diretor-técnico da Renault, diz que a objetivo é considerar o carro como um todo e pensar em termos de desempenho do conjunto chassi-motor. Para isso, seu peso, arquitetura, volume consumo e integração com o chassi devem ser considerados. Ainda segundo White, às vezes é mais produtivo reduzir o peso do que ganhar mais cavalos de potência; a redução de 10 quilos leva a um ganho de até 3 décimos de segundos por volta.

Em 2000, mais do que nunca, os construtores se preocuparam com os motores. A Ferrari reduziu em 14 quilos o peso total de seu motor, sem perder potência e durabilidade.  O motor de 1999 tinha 114 kg e o de 2000 tinha só 100 kg. A Ford reduziu para 97 kg o seu motor Cosworth, o mais leve da F1. O da Mercedes tinha 98 kg. O motor Peugeot tinha 109 quilos e o moderníssimo Honda, da BAR, 110. O BMW, da Williams, tinha 120 quilos; o Renault Supertec, 118 e o Cosworth da Minardi, 125 quilos.

Nos primeiros anos da F-1 os motores tinham, por regulamento, 1.500 cc com compressor ou 4.500 cc sem compressor.

Em 1952 e 1953 corre-se com carros F-2 que, segundo o regulamento, têm motores de 500 cc com compressor ou 2.000 cc sem compressor. De 1954 a 1960 a categoria retorna à F-1 com motores 750 cc com compressor ou 2.500 cc sem compressor.

Entre 1961 e 1966 o regulamento impõe motores de 1.500 cc. Apenas em 1966 volta a abrir espaço para compressores, quando eleva a 3.000 cc a capacidade máxima dos motores sem compressores e a 1.500 cc com compressor. Esse regulamento para motores fica em vigor até 1989, quando são proibidos os motores comprimidos. Nesse ano de 1989, a cilindrada passa para 3.500 cc e volta às 3.000 cc em 1995.

Durante dez anos, a capacidade do motor continuou em 3000 cc, com 10 cilindros em V e, no máximo, 5 válvulas por cilindro. A sobrecarga e a variação geométrica na extensão do sistema de exaustão eram proibidas.

As modificações são provocadas por preocupações com a segurança, mas sempre os técnicos tiraram mais e mais potência dos motores. Em 96, por exemplo, um motor Renault, aspirado V10, chegava a produzir 800 cv de potência. Exatamente o que produzia, dez anos antes, um motor turbo em versão de corrida.

Diante dessa corrida em busca da potência, ainda tendo em vista a segurança, mas também a economia, em 2004, a FIA decidiu que só um motor poderia ser usado em cada fim de semana de corrida; em 2005, eles podiam ser usados em dois fins de semana, mas se fosse feita alguma modificação entre as duas corridas, a equipe seria punida com 10 posições no grid de largada da segunda prova.

Em 2006, a FIA mudou de novo as regras, impondo que os motores deveriam ser V8, com 2 cilindros em linha de 90 graus, com quatro tempos, aspirados naturalmente, sem compressão ou turbo, com, no máximo, 4 válvulas por cilindro.

Em 2007, a entidade mundial foi mais drástica e decidiu congelar por 10 anos o desenvolvimento dos motores. Até 2017, as equipes só poderão usar motor de acordo com o desenho entregue à FIA até 31 de março de 2008. Só algumas pequenas mudanças, como a troca de peças defeituosas, poderão ser feitas. A medida poderá ser modificada em 2013, se houver acordo de todas s equipes. De acordo com essas novas disposições, os motores devem obedecer, entre outras, às seguintes especificações:

• Só serão permitidos motores de 4 tempos, com pistões alternados
• A capacidade do motor não deve exceder a 2.400 centímetros cúbicos
• A sobrecarga é proibida
• Todos os motores devem ter 8 cilindros, em 90 graus em V, com cilindros circulares
• Os motores devem ter 2 válvulas de entrada e 2 de escapamento por cilindro
• O diâmetro da abertura do cilindro não pode exceder a 98 mm
• O espaçamento do cilindro deve ser fixado em 106,5mm
• O virabrequim não deve estar a menos de 58 centímetros acima do plano de referência
• O centro de gravidade do motor não pode estar a menos de 164 mm acima do plano de referência
• A posição longitudinal e lateral do centro de gravidade deve estar no centro geométrico o motor, mais ou menos 50 mm. Considera-se que o centro geométrico do motor no sentido lateral estará no centro do virabrequim e num ponto médio entre os calibres longitudinais dos pistões dianteiros e traseiros
• O peso total do motor deve ter no mínimo 95 kg
• Um equipamento suplementar pode ser juntado ao carro para acionar o motor no grid ou na pista
• O eixo do comando de válvulas, o virabrequim e os pinos dos pistões devem ser obrigatoriamente de liga de ferro, feitos à maquina numa peça só.
• Os pistões devem ser feitos de liga de alumínio Para outras peças são permitidos o ferro, alumínio e titânio.
• Compostos de carbono não podem ser usados no bloco do motor, cabeçote e pistões.
• São proibidos os resfriadores do ar (os intercoolers, que são bicos injetores de água que resfriam os gases antes da entrada deles de volta no motor), assim como a injeção de qualquer substância diferente de ar e combustível.
• Um piloto não pode usar mais do que oito motores durante uma temporada. Se fizer isso, perderá dez posições no grid no evento em que uma peça adicional tiver de ser usada.

Segundo engenheiros, o objetivo deles é fazer motores tão eficientes quanto possível, para ganhar vantagem competitiva, largar com pouco combustível e criar potência sem desperdiçar atrito. Como as regras da F1 limitam a capacidade do motor e as rotações máximas, a única forma e aumentar o seu rendimento e potência é ter uma melhor combustão, redução das perdas pela fricção das partes, reduzindo, assim, o consumo de combustível.

Para o site www.motor.com.co, o motor 3.0 Crowsford, com 115 vitórias, era, até 2008, melhor de toda a história da F1. Outro destaque é o 1.5 TAG TTE-P01 Porsche Turbo V6, que venceu os mundiais de 84, 85 e 86, com Niki Lauda e Alain Prost.

Em 2014, a FIA  mudou  os motores V8 de 2,4 litros para 1,6 litros motores V6 turbo, incluindo sistemas de recuperação de energia e que contêm restrições de fluxo de combustível, a fim de fazer Formula 1 ambientalmente mais consciente e para atrair mais parceiros comerciais. Os motores foram limitados a 15.000 rpm, mas raramente ultrapassam os 12.000 rpm durante um grande prêmio, devido às novas restrições de confiabilidade e de fluxo de combustível. Dos fornecedores anteriores, apenas a Mercedes, Ferrari e Renault produziram motores para a nova fórmula em 2014. Honda retornou em 2015 com seu próprio motor, em parceria com a McLaren, que usou o poder Mercedes para a temporada de 2014. A nova fórmula reintroduziu os motores turbo, que apareceram pela última vez em 1988. Estes tiveram sua eficiência melhorada por turbo-composição e a introdução de sistemas de recuperação de energia, colhida a partir dos freios e gases de escapamento.