Como funcionam os motores da Fórmula 1?

Embora os motores da F1 tenham perdido um pouco da atratividade que tinham quando o regulamento era mais liberal, eles ainda são peças preciosas da engenharia de ponta. O motor é hoje a única fonte de energia de um carro de F1 e, desde 196X, tornou-se parte estrutural do carro. Como estamos a duas semanas do início da temporada, vamos dar uma olhada nos motores que equipam os bólidos em 2012 e explicar como eles funcionam.

Quais são os motores do grid de 2012

Depois da saída de Honda, Toyota e BMW em 2009, apenas quatro fabricantes continuaram a fornecer motores à categoria: Renault, Mercedes-Benz, Ferrari e Cosworth (que voltou em 2010 depois de um hiato de duas temporadas).

Mercedes-Benz FO108Z: desenvolve cerca de 40 cv a mais que o motor Renault, com isso os carros equipados com ele tendem a ser muito velozes em retas e retomadas, como provou a McLaren na última temporada. Equipa Mercedes AMG, McLaren e Force India. Empurrou o McLaren do título de Lewis Hamilton em 2008 e os carros da surpreendente Brawn em 2009, quando Jenson Button sagrou-se campeão de pilotos e a equipe faturou o título de construtores.

Ferrari 056: ao lado do Mercedes é o mais potente do grid. Equipa a Scuderia Ferrari, Sauber e Toro Rosso. Com ele a Ferrari conquistou o bicampeonato de construtores em 2007-08. Propulsionou o carro de Kimi Raikkonen em seu título de 2007, e do vice-campeonato de 2008 de Felipe Massa. Também era o motor usado pela Toro Rosso quando Sebastian Vettel conquistou sua primeira vitória.

Renault RS27: é o mais econômico dos três, o que permite um carro mais leve no início da corrida pela necessidade de menos gasolina no tanque. Equipa Caterham, Lotus Renault, Red Bull Racing (com a marca Infiniti) e Williams. Tem dois títulos de construtores vencidos pela Red Bull (2010-11) no currículo.

Cosworth CA2012: apesar de alguma expectativa na ocasião do anúncio do retorno da Cossie à F1, seus motores se mostraram os mais fracos do grid. Equipa HRT e Marússia, não por acaso as duas equipes ao pé da tabela de classificação nas últimas temporadas. O melhor resultado até hoje foi um quarto lugar com a Williams de Rubens Barrichello no GP da Europa de 2010.

Especificações técnicas

A redução de custos imposta pelo regulamento mirou especificamente os motores, pois a competição acirrada pelo alívio de peso fez com que a qualidade destes engenhos fosse proporcional ao investimento financeiro. Tudo começou em 1997, quando a Cosworth apareceu com seu CR1, um motor 25 kg mais leve que os concorrentes da época. No ano seguinte a Mercedes-Benz criou um motor revolucionário usando ligas de berílio, que reduziram significativamente o peso enquanto aumentava a potência. Contudo, a nocividade de grandes quantidades de berílio fez com que a FIA limitasse sua utilização, o que praticamente matou o revolucionário motor da Mercedes.
No fim de 2005 a maioria das equipes usava motores V10 em 90 graus – ângulo que melhor equilibra resistência e desempenho. Nessa época alguns motores chegaram à marca dos 1000 cv de potência – algo que não se via desde o banimento dos motores turbo – atingindo velocidades de até 370 km/h. Sob a bandeira da segurança dos pilotos e espectadores, em 2006 o regulamento foi modificado novamente para as especificações usadas até hoje: número de cilindros reduzido para oito e deslocamento máximo de 2,4 litros. Além disso a FIA determinou que a partir do ano seguinte haveria um “congelamento” dos projetos de motores para acabar com a corrida milionária por mais potência e menos peso.
Com o regulamento modificado para controlar custos e evitar que a equipe mais rica seja a mais forte, os propulsores acabaram bastante semelhantes. O regulamento permite apenas motores de quatro tempos, cuja cilindrada não exceda 2,4 l, e a velocidade do virabrequim (os giros do motor) seja limitada a 18.000 rpm. Não é permitido nenhum tipo de sobrealimentação. Os motores devem ser V8 de 90 graus, com cilindros circulares e devem ter duas válvulas de escape e duas de admissão por cilindro. O peso mínimo é 95 kg. Os pistões devem ser feitos em liga de alumínio, o virabrequim e comandos de válvulas devem ser feitos em liga de ferro e são proibidos quaisquer tipos de liga de magnésio, compósitos de matriz metálica e ligas intermetálicas.

Como funcionam

Um motor de Fórmula 1 tem mais de cinco mil peças, das quais 1500 são móveis. A potência média é de 720 cv (as fábricas não divulgam números), mas poderia passar dos 800 caso não houvesse limitação de rotação máxima.
O que faz um motor de Fórmula 1 produzir mais potência que um motor de rua com o dobro de sua cilindrada é sua eficiência volumétrica, ou seja, a capacidade de preencher os cilindros com a mistura ar-combustível. Quanto mais volume de mistura entra no cilindro sem pré-detonação, maior a capacidade de gerar potência.
Os turbocompressores, por exemplo, comprimem o ar no cilindro e fazem com que a eficiência volumétrica passe dos 100% – ou seja, o volume efetivo de ar-combustível é maior que o volume físico do cilindro. Mas o regulamento proibiu qualquer tipo de sobrealimentação há mais de 20 anos, e por isso tudo o que os engenheiros podem usar para empurrar o ar através do cabeçote direto aos cilindros são a pressão atmosférica e a velocidade do ar.

Nos atuais motores da Fórmula 1 a admissão do ar é feita por um duto  instalado logo acima do cockpit (veja imagem acima). Esse duto tem duas funções: a principal é direcionar o ar ao coletor de admissão. Mas haverá alguns instantes em que o ar em movimento encontrará válvulas fechadas, e como tudo o que está em movimento tende a continuar em movimento, ele acabará comprimido nessa caixa de ar até a reabertura da válvula de admissão. Essa compressão natural faz com que um volume maior de ar seja admitido durante o tempo em que as válvulas ficam abertas.

Logicamente isso depende da exaustão dos gases resultantes da combustão: eles devem ser expelidos do cilindro com a mesma velocidade da admissão, e é por isso que os coletores de escape são longos, largos e contorcidos – e geralmente bem bonitos: a alta velocidade do ar expelido praticamente puxa o ar contido no cilindro, e durante a fração de segundo em que as quatro válvulas permanecem abertas ele também auxilia a admitir o ar pela diferença de pressão. A velocidade de funcionamento das válvulas é tão elevada que desde a virada da década de 80 para a década de 90 os motores de Fórmula 1 adotam molas pneumáticas no lugar de molas metálicas – o que evita o flutuamento de válvulas e/ou quebra das molas.
Infelizmente de toda a energia gerada pela combustão apenas 1/3 é transformada em potência, sendo que parte deste terço é usado para o próprio funcionamento do motor. A eficiência mecânica é afetada pela vibração ou atrito excessivos, além da faixa de giros do motor. Quanto mais o motor gira, mais potência precisa para funcionar e, por isso, o que se mede no dinamômetro é uma “sobra” da potência produzida pela combustão. A redução do atrito das partes móveis tem relação direta com o aumento da potência e durabilidade do motor, bem como o consumo de combustível. Por falar em consumo, em velocidade máxima os atuais V8 consomem 60 litros de gasolina a cada 100 km de corrida.

O uso do motor como parte estrutural do carro foi trazido à F1 no Lotus 49, de 1967 (foto acima). Em vez empregar um subchassi agregado ao monocoque onde também seria instalada a suspensão, Colin Chapman usou o próprio conjunto motor-caixa para afixar a suspensão e o eixo traseiro, conectando as rodas diretamente à caixa de velocidades.

O futuro e as temporadas seguintes

A partir de 2014 serão adotados motores de V6 de 1,6 litro sobrealimentados por turbocompressores, com rotação limitada a 15.000 rpm, e terão sistemas de recuperação de energia para mover motores elétricos que serão obrigatoriamente usados no pit lane. Existem muitos críticos às novas tecnologias empregadas na Fórmulas 1, mas convém lembrar que quando a Honda apareceu em 1983 com um sistema de injeção eletrônica, todos os concorrentes usavam antiquados sistemas de injeção mecânica ou carburadores, e os japoneses levaram apenas três temporadas para consolidar seus motores como os grandes vencedores da década impulsionando as Williams, Lotus e McLaren. Aqueles ícones que deixaram saudade eram abarrotados de novas tecnologias.

É bem provável que a próxima geração de motores da Fórmula 1 determine como serão os esportivos de rua da próxima década. Para quem tem gosto por mecânica e competição, serão sempre referências fascinantes. Mas em comparação com épocas em que a marca nos cabeçotes poderia ser o fator mais determinante na busca pelo título, hoje essa corrida tecnológica específica ficou um pouco morna demais.
Crédito das fotos: ScarbsF1, Technical F1, Ultimate Car Page
Fonte: jalopnik
Disponível no(a): http://www.jalopnik.com.br/
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