Motores na Fórmula 1: de V8 a V6 Turbo Híbridos

Ao longo da história da indústria automotiva, vimos um grande número de projetos de motores. O mesmo aconteceu no Fórmula 1, onde as regras técnicas foram marcando uma evolução que passou do V10 para o V8, depois com a introdução do KERS no V8 é criado o germe da atual era híbrida e finalmente finalizamos com o V6 Turbo com hibridização.

Esse cenário de mudança fez com que muitos fabricantes saíssem do Grande Circo e novos entrassem, dependendo de seus interesses em relação aos carros de rua que vendem. Mas nenhuma dessas mudanças fez com que os motociclistas clássicos (Mercedes, Renault e Ferrari) se movessem. Bem, vamos fazer um interessante revisão técnica dos últimos anos em F1.

Sem entrar em detalhes sobre as limitações de consumo e a parte elétrica, à qual dedicaremos outro artigo para descrever o que é o KERS, seu funcionamento e o ERS atual (MGU-K e MGU-H), vamos nos concentrar na parte motora como tal e especialmente nos V8 e V6 que fecharam os últimos anos na F1. obviamente sempre falamos sobre motores ciclo Otto (gasolina), pois na F1 não é utilizado o ciclo Diesel.

Motores V8:

El som V8 inconfundível Era algo pelo qual muitos fãs de Fórmula 1 eram apaixonados. Um som poderoso que revelava a enorme potência desses motores V de 8 cilindros. Como você sabe, ao longo da história houve carros com 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 8, 10, 12 e até 16 cilindros, cuja colocação variava de estar em linha, em V e até em W, além do boxer.

Os primeiros V8 surgiram no início do século XX para equipar lanchas, aviões e carros de corrida. Mas não seria até 1914 que a Cadillac fez o primeiro carro produzido em massa a ser movido por motores V8. Essas mecânicas foram posteriormente adaptadas por muitos veículos, especialmente na América do Norte.

Os V8s têm sido historicamente motores muito potentes. amado por sua flexibilidade, podendo ser enorme para equipar veículos pesados ​​ou barcos, até de tamanho compacto para veículos esportivos ou de competição, como é o caso aqui. Mas eles também são mais caros e consomem mais do que outros designs, algo que compensam com sua relação potência/tamanho/peso.

Também não devemos esquecer que outro dos grandes recursos que alguns motoristas podem perder com a proibição do V8 é sua suavidade característica. Este comportamento "suave" do V8 deve-se ao facto de cada 90º de rotação da cambota produzir um ciclo de explosão (num motor de quatro tempos).

Bem, como você pode imaginar, os V8s tinham duas filas de 4 cilindros inclinados de tal forma que formavam uma espécie de V. O ângulo desse V também varia muito o comportamento do motor. Apesar de geralmente estarem em torno de uma configuração de 90º, também é comum ver outras configurações de 60º e 45º.

Embora cada banco de cilindros tenha seu próprio cabeçote, com suas árvores de cames e válvulas, o virabrequim é comum. Portanto, a configuração V de um motor é semelhante a ter dois motores unidos em linha. O referido virabrequim freqüentemente tem dois projetos diferentes: arranjo de plano cruzado e plano. O tipo cruzado é usado em carros de passeio e outros tipos de veículos, enquanto o tipo plano é mais usado em carros esportivos e motores de alto desempenho, como os de corrida.

Por quê? É simples, aqueles de arranjo cruzado precisa ter grandes contrapesos para se equilibrar e isso faz com que tenha uma enorme massa rotativa, impedindo que o motor funcione bem em altas rotações. E o que é pior, isso também prejudica a aceleração ou o tempo de resposta do motor.

Aqueles de tipo plano, como no caso do F1, eles não resolvem o problema de equilíbrio com contrapesos e, portanto, permitem ser mais leves, trabalhar em rotações mais altas, acelerar mais rápido, etc. Mas eles têm algo contra isso, que é a vibração que eles produzem em comparação com o tipo de cruz. Para uma F1 isso não é um grande problema, mas para um turismo seria algo pior. Para maior conforto, um par de eixos contra-rotativos geralmente são incluídos em cada lado do virabrequim para reduzir a vibração.

Motores V6 Turbo:

Os primeiros V6s datam de 1950, apresentado por Lancia. Alguns motores V6 foram fabricados com ângulos de 90º aproveitando as linhas de produção que já existiam para os V8s. Mas isso não é o mais eficiente, pois o melhor ângulo para minimizar as vibrações é 60º.

Voltando à F1, o som é outra característica que foi reduzida com a chegada do V6. Embora este ano algum som tenha sido recuperado, não é como na era V8. Apesar disso, em termos de desempenho, os V6 Turbo Hybrids deste ano já são em condições de melhorar os tempos do último V8. E continuarão a evoluir por mais alguns anos até se estabilizarem, como acontece com todas as novas tecnologias.

Se as solicitações sobre a chegada do biturbo com 1000 CV de potência se concretizarem, F1 quebraria recordes do passado com motores muito mais potentes e isso seria, sem dúvida, um incentivo para continuar assistindo esse esporte e uma alegria para os pilotos. Bom, vamos aos aspectos técnicos...

Os V6 Turbos não só removeram coisas, eles também trouxeram maior torque para a F1. Algo que alguns pilotos gostaram, mas não outros que acham difícil controlar essa entrega de força. Também tem sido uma dor de cabeça para os engenheiros projetar software ou mapas de entrega de energia adequados para evitar problemas nas curvas (especialmente no molhado).

Em um V6, Uma explosão ocorre a cada 120 graus de rotação do virabrequim., melhor que o de quatro cilindros (180º), mas um pouco pior que no caso do V8. Isso os torna menos suaves que os V8s e seus elementos estão sujeitos a maior fadiga, gerando uma certa falta de desempenho e menos confiabilidade em relação a um V8 (tudo sendo igual).

Mas até agora ignoramos que é um Turbo e não de um motor naturalmente aspirado quando comparado aos V8s. Ao introduzir o Turbo (turbocompressor), é possível comprimir o ar para injetar mais no mesmo volume (sobrecarregamento). Isso permite que, apesar de ter um deslocamento menor, um motor possa atingir uma potência maior que a de um atmosférico equivalente.

Bem, é verdade que o Turbo adiciona mais peso e peças ao motor, algo insignificante a ser compensado por ter um motor menor em relação ao atmosférico. Essas novas peças são: o compressor (responsável por comprimir o ar para admissão), o intercooler (para neutralizar o aumento de temperatura produzido no compressor resfriando o ar para que ele não se expanda e anule o efeito da compressão) e uma turbina que faz o compressor girar graças à incidência de gases de escape em suas pás.

Aproveitando a alta energia dos gases de escape, as pás da turbina giram o eixo que está mecanicamente conectado ao compressor. Isso comprime o ar para injetá-lo no cilindro e iniciar a combustão, enquanto o intercooler o resfria antes de chegar ao seu destino para evitar que ocupe mais volume. O resultado é uma maior entrega de potência, tardia, mas maior do que aquela que corresponderia ao seu deslocamento.

Bem, a ideia para alguns anos é criar um biturbo que gera cerca de 1.000 CV de potência com o mesmo deslocamento e número de cilindros. O turbo duplo difere do turbo normal por ter dois turbos, como o próprio nome sugere. Um menor que atua em baixas rotações produzindo uma resposta rápida e um maior que funciona apenas em altas rotações.

Hoje em dia, os fabricantes são obrigados a ter apenas um turbo. Isso tem sido uma dor de cabeça para os designers. A Ferrari, por exemplo, teve muitos problemas em 2014 porque eles pensaram que, se tivessem um turbo menor, responderiam melhor em baixas rotações, mas isso limitava muito sua potência e os impedia de competir com a todo-poderosa Mercedes. Com um biturbo não teria esse problema...

Outro termo importante quando se fala em motores turbo é o overboost, um período de tempo em que o compressor aumenta acima do normal para aumentar o torque do motor. Isso pode ser controlado eletronicamente e na F1 esse overboost dura cerca de 30s por volta, usado em zonas de aceleração, é claro.