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6 de dezembro de 2011

COLIN CHAPMAN E O BMW TURBO F-1


Invenção, evolução, revolução, as diversas formas de se avançar em tecnologia. A área de motores de competição é uma das que mais avança em função da necessidade de acompanhar a competitividade dos concorrentes, mesmo que os conceitos básicos sejam praticamente os mesmos ao longo de um século.

Nos anos 60, a disputa era acirrada entre diversos construtores, com vários pilotos capacitados ao título. O visionário Colin Chapman mostrava ao mundo que a leveza de seus carros era o caminho a ser seguido. Por outro lado, passava por apuros ao ser informado que a Coventry-Climax não iria produzir um motor de 3 litros para a temporada de 1966 da F-1. O título de 1965 da Lotus veio com o motor Climax 1,5-litro V-8 e as habilidosas mãos de Jim Clark.

O projeto do novo motor 3-litros para a Lotus então foi concentrado exclusivamente na empresa de Mike Costin e Keith Duckworth, a Cosworth, fundada em 1958. O acordo financeiro, envolvendo diretamente a Ford, previa um investimento alto em cima da Cosworth, onde 3/4 da verba era destinada ao desenvolvimento do V-8 para a Fórmula-1, e o 1/4 restante para o desenvolvimento de um motor de quatro cilindros voltado para Fórmula-2. Se o motor da F-2 fosse bem-sucedido, seria a base para o V-8 de F-1.

O motor Cosworth FVA original, frente e lateral

Partindo do bloco de série do já consagrado Ford 120E 1,6-litro do Cortina, a Cosworth desenvolveu o cabeçote de duplo comando e quatro válvulas por cilindro, e o novo motor foi batizado de FVA (Four Valve type-A, ou Quatro Válvulas tipo-A), com acionamento dos comandos por corrente. Isto em 1965, e as avaliações mostravam que o motor era promissor. 220 hp a 9.000 rpm era o número. O sistema de injeção de combustível Lucas aliado com um sistema de controle de ignição transistorizada, juntamente com novos pistões, fechavam o pacote.

O FVA tinha uma configuração de pistão praticamente plano de diâmetro 85,7 mm e um curso de 69,1 mm. O desenho da câmara de combustão foi um dos pontos altos, tirando o máximo proveito do arranjo das quatro válvulas, posicionando a vela de ignição bem ao centro do cilindro. A cabeça do pistão era simples, apenas com recortes para acomodar as válvulas sem tocar no pistão. Isso deixava o pistão mais leve e com uma melhor distribuição de calor.




O formato da câmara de combustão também previa uma taxa elevada aproveitando o efeito de turbilhonamento da mistura. Este efeito se dá quando a mistura apresenta um movimento rotacional dentro do cilindro, tanto no plano vertical como no horizontal. As velocidades e agitação da mistura são maiores com estes índices elevados, o que aumenta o rendimento de combustão significativamente. Este fator de turbilhonamento era considerado pela Cosworth como um dos principais fatores para o alto desempenho do novo motor.

O FVA foi vencedor da F-2 na era dos motores 1,6-litro (1967-1971), marcado na categoria pela sua rápida ascensão ao topo, com diversos campeões. Sua relação custo-benefício também ajudou na sua propagação entre os fabricantes, além da Lotus.

Vista em corte do motor FVA, com sua posição de vela central e pistão plano


Paralelamente ao sucesso do FVA, logo no primeiro ano a Cosworth já estava trabalhando no motor que seria o maior vencedor da história da F-1. A Lotus trabalhava em seu novo carro para 1967, o tipo 49, que utilizava o motor como membro estrutural, configuração rara na época mas comum nos dias de hoje. O motor viria da Cosworth, como planejado, baseado no sucesso do FVA. Ao longo do desenvolvimento e utilização do FVA, algumas variantes reduzidas para 1,5 litro mostraram-se eficazes, e o projeto do V-8 foi adiante.

Um Brabham BT23 de F-2 com o motor FVA
Detalhe do motor do BT23

O FVA montado em um March 34
Em 1967, a primeira entrega de motores para a Lotus foi feita, e o novo V-8 com bancadas a 90° batizado de DFV (Double Four Valve, ou Duplo Quatro Válvulas), reinou por muitos e muitos anos a partir de então. O DFV era baseado na utilização dos cabeçotes do FVA, com o diâmetro e curso levemente redimensionados para atingir os 3-litros totais requeridos pelo regulamento. Com a mesma geometria de pistões e uma câmara de combustão ligeiramente menor, o DFV original era capaz de produzir 405 hp a 9.000 rpm, até sua configuração mais potente (535 hp a 11.300 rpm) em 1983. Este motor merece um post exclusivo.


O lendário Cosworth DFV, o maior vencedor da F-1


Lotus 49 e o DFV, uma histórica e bem-sucedida combinação


Mas até então, onde diabos a BMW entra nessa história toda? Simples, a BMW era concorrente no campeonato de F-2 com o seu motor M12/2, derivado do M10, e ficou encantada com o desempenho dos motores da Cosworth, especialmente o FVA. Leia-se "como esse treco anda tanto assim?!". Para entender o que os ingleses fizeram de tão especial, compraram um motor e o desmontaram todo para análise. O segredo era mesmo o cabeçote do FVA, uma vez que o bloco já era conhecido. 

O motor BMW M12


Em 1973, já na era dos motores 2-litros, a BMW apresentou o motor M12/6, que na verdade era um bloco BMW com um cabeçote FVA levemente modificado para possibilitar a instalação juntamente com os pistões "planos" da Cosworth. Em 1972, a Cosworth já tinha levado a melhor com o motor 2-litros BDA (Belt Driven type-A, ou Acionado por Correia tipo-A), uma variação do FVA com os comandos acionados por correia externa, em uma versão similar a de produção. O M12/6 foi a reação da BMW, conquistando os campeonatos de 1973, 1974 e 1975.

Vista de corte do BMW M12/13

Enquanto a Cosworth levava seu DFV a inúmeras vitórias na F-1, a BMW foi aprimorando o design do motor do F-2 e ingressou no mundo da F-1, até que nos anos 80 o regulamento dos motores turbo entrou em vigor e a Brabham apostou nos BMW com o belo BT50 de Gordon Murray pilotado por Nélson Piquet. Nascia o M12/13. O motor já era potente o suficiente para se equiparar aos poderosos V-8 3-litros com apenas metade do deslocamento, mas falhava em durabilidade. A Bosch entrou com força na jogada e juntamente com o desenvolvimento da BMW, os problemas foram sanados.

Brabham BT50 de 1982 com Nélson Piquet



A consagração veio em 1983 com a conquista do campeonato mundial por Piquet a bordo do BT52 e suas formas triangulares, também um dos filhos de sucesso de Murray.


O Brabham BT52, carro campeão de F-1 em 1983 com o motor M12/13
O M12/13, no fundo um herdeiro do Cosworth FVA, tinha pistões de 89,2 mm e um curso de 60 mm e taxa de compressão de 7,5:1. O grande intercooler resfriava a mistura pressurizada a 3 bar pela turbina KKK (mesma usada nos Porsches). Em 1983, o motor produzia entre 750 e 800 hp, com aprimorações ao longo das temporadas, atingindo até 1.400 hp em qualificação perto do final dos anos 80, tornando-se o mais potente motor de F-1 já produzido. E isso começou vinte anos antes, com um certo britânico chamado Colin querendo fazer um motor novo para um carro novo que marcaria uma época e ditaria a tendência de tantas outras.



MB

30 comentários:

  1. Belli,

    Sensacional post! Muito bom mesmo.
    Abraço,
    MAO

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  2. putz, 1,6 litros, aspirado no início da década de 70 com 220 hp a 9000 rpm, sem uma taxa de compressão absurdamente alta? Como era a durabilidade e a faixa de torque?

    O que esses caras faziam com os recursos da época era mágica!!

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  3. Milton

    Do folclore dq F1,gosto da historinha q. conta q., na montagem dos M12/13, eram empregados blocos bem rodados dos M10 e 12 aspirados, 'sazonados' no uso,com as tensões internas da fundição estabilizadas e,portanto,mais confiaveis nas condições extremas do turbo.Será verdade?
    Post bem 'carnudo',gostei.

    abraço

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  4. Magica não Lucas franco, isso era talento,coisa que poucos ao longo da historia obtém

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  5. MAO, obrigado!
    É um assunto muito interessante mesmo.
    abs,

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  6. Lucas,

    Não consegui a curva de torque do motor, mas pela rotação de potência máxima, o torque deve ser lá em cima também. Durabilidade não se compara com hoje, pois podia-se mexer no motor com muito mais liberdade. O importante era nçao quebrar na corrida.

    abs,

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  7. Gabo,

    Essa história é bem conhecida, mas até hoje não consegui comprovação. Eu acho que está mais para lenda. Pode ser que utilizavam bloco já 'amaciados' (em bancada) por questões de teste, mas pegar um bloco que rodou milhares de km e colocar para correr, muito pouco provável.

    abs,

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  8. - 1400 cv ?
    nunca divulgaram isso, tb dizem isso dos renault ef15 mas nunca mostraram dados comprovando.

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  9. Gostei do post, adoro posts sobre motores, Obrigado!

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  10. Um motor de F1 hoje é muito mais durável do que os de antigamente. Chegam a 18.000 RPM (limitados) e rodam várias corridas e treinos. O estado-da-arte em engenharia de materiais, eletrônica, dinãmica dos fluidos, etc.

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  11. http://www.gurneyflap.com/bmwturbof1engine.html

    Esse motor BMW, em configuração de treino, chegou a rodar com 5,5 bar de pressão!!!!! Nessa configuração ele atingia os 1300 cv.

    Para as corridas, eles desroqueavam o parafuso da alegria (da válvula de alívio) e andavam com 3,6 a 3,8 bar, com potência de 850 a 900 hp.

    A concorrência trabalhava da mesma forma. Nos treinos com pressão no talo e na corrida com menos, pra poder aguentar mais de 1h de pé no porão.

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  12. mas em 1983 nas coridas finais veio a TAG PORSHE com seus materiais sinteticos e revolucionariam tudo de novo,assim é o mindo da competção...

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  13. muito bom o post, parabens
    juro q a hora que eu li o titulo
    achei q tinham colocado um motor bmw turbo em um seven !!!

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  14. Interessante como a evolução desses motores feitos para equipar modestos sedãs fez com que se tornassem superiores aos motores puro-sangue da Ferrari. Dá o que pensar.

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  15. Muito legal a história, podia acrescentar as informações que tem no site gurneyflap.

    E o próprio Collin Chapman uma vez falou: "nada se cria, tudo se copia".

    E aguardo ansiosamente um longo post sobre o Ford DFV.

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  16. Charles Alexandre07/12/11 03:43

    Formula 1,indy,500 de indianápolis,24 horas de le mans,daytona,rallys mundo afora,etc,etc e etc,falta mais alguma coisa para a ford vencer????

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  17. Marco Molazzano07/12/11 07:13

    Ótimo post, MB!

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  18. Daniel San07/12/11 09:58

    Milton,me tire uma dúvida: à época circulava uma história de que a BASF providenciava para a BMW um combustível cuja fórmula era parecida com a dos foguetes V-2 que a Alemanha usou na 2ª Guerra Mundial. Associado com o turbo,este motor era imbatível até mesmo para os Renault,pioneiros na tecnologia do turbo na F-1. Procede esta história?
    Em tempo:Impossível não lembrar do GP da Alemanha,quando a BMW ia emplacar a 1ªvitória de um motor turbo,quando o Piquet bateu no carro do Eliseo Salazar,tendo o Piquet partido aos socos e pontapés pra cima do chileno. Cena impagável!

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  19. Daniel San

    Nada de fórmula especial.O combustivel dos V2 era o nosso prosaico etanol hidratado a 25% e o comburente,oxigênio líquido.

    A comparação do M12/13 com os Renault turbo evidencia a simplicidade dos BMW,o q.,sem dúvida,favorecia a confiabilidade

    ab ora todos

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  20. Em relação a maior potencia dos motores, atualmente muitas pessoas que faziam parte das equipes na epoca tem afirmado que o motor mais potente, já no fim da era turbo foi o Renault V6 turbo, mas creio que a Brabham possuia o melhor conjunto, que no final das conta é o que interresa. Em relação aos blocs BMW , apenas no inicio foram usados blocos derivados de carros de rua, pelo motivo que já foi dito. Mas com a evolução do projeto, blocos novos foram produzidos e ja com mudanças em relçao aos usados no motores de serie.
    O combustivel na epoca possuia muito chumbo tetraetila, que confere alto grau de octanagem, porem cancerigino, hoje proibido.

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  21. Daniel San07/12/11 12:48

    Gaboola;
    Valeu pelo esclarecimento. Talvez fosse uma lenda criada pela concorrência,uma vez que a Renault de Alain Prost perdeu um título pela quebra de uma peça simples enquanto que a Brabhan,por ser mais simples,dominou aquela temporada. Pode-se dizer que foi o canto de cisne da Brabhan...

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  22. Daniel San

    A Renault sabia que o combustível que a BMW usava não era gasolina. Ela simplesmente não entrou na justiça pra impugnar o campeonato porque eles também usavam combustível adulterado... os franceses foram apenas coerentes e reconheceram que os alemães foram melhores.

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  23. "Nada se cria, tudo se copia."

    Isso sim que é downsizing.

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  24. Fernando

    A escolha de combustivel para motores de ciclo Otto se apóia basicamente em tres fatores:poder calorífico,comportamento em altas temperatura/pressão e velocidade de queima.Cada um deles é considerado com vista no consumo específico,limite de indice de compressão e robustez mecânica do motor.
    Na Fórmula 1, a receita básica era (e ainda é) a gasolina(mistura variavel de hidrocarbonetos de cadeia de 6 a 10 carbonos),com adição de etanol anidro ,sendo hoje proibido acrescentar qualquer aditivo considerado perigoso,como tetra etil chumbo(antidetonante tóxico),metanol(tóxico),nitrometano (que reside no limite entre combustivel e explosivo) e varios outros xavecos milagrosos
    Já houve proposta para adotar unicamente o etanol anidro-mais seguro,mais limpo,mais barato-achei ótima idéia-,mas argumentaram q. o reabastecimento iria se tornar mais freqüente e blablabla e a coisa ficou como era mesmo.O lobby das petroleiras tirou a castanha do fogo com a mão do gato...

    ab.

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  25. Na verdade o lance sobre os motores "sazonados" é uma lenda que chegou a tal ponto, que o próprio Paul Rosche chegou a testar tais blocos, que não duravam muito no dinamômetro.

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  26. Daniel San08/12/11 09:40

    Fernando;
    Interessante a história sobre a Renault. Faz lembrar a guerra de combustíveis no campeonato de 1991 entre a Elf e a Shell,quando dizia-se que uma das duas,não me lembro,havia desenvolvido uma gasolina tão volátil que se uma gota fosse largada a um metro de altura,ela não chegaria ao chão. Evaporava no caminho...

    Ab.

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  27. E o Piquezão tocava 1,400CV de lado nas curvas, sem controle de tração e o escambau...

    Época de HOMENS na F-1 e não essa cambada de Restart de hj em dia.

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  28. Milton Beli,

    Belíssima história! Ficamos agora no aguardo do post sobre o Cosworth DFV (ninguém mandou dizer que tal motor merece um post exclusivo... kkkk!)

    Abraços!

    RR

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  29. Certa vez perguntaram para o Jô Ramirez engenheiro da Mclaren qual foi o motor mais potente da F1 de todos os tempos e ele respondeu foi o BMW turbo de treino de 1986 ele deu até a Potência só que em KWts, o Alan Prost até hoje reclama que perdeu o campeonato de 1983 por causa do combustível da BMW que tinha uma espécie de álcool o que é proibido, a Elf obrigou a FIA a partir de 1984 fiscalizar melhor os combustíveis e os BMW que era disparado o melhor motor em 1983, teve uma grande quebradeira em 1984 e este motor nunca mais foi o mesmo.

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  30. Os motores mais potentes foram os BMW, Honda, mas o Ferrari também era bem potente, eles tinham como característica o bloco de Ferro, que aguenta grandes pressões do turbo, a Ferrari tentou em 1985 usar o alumínio, por causa da vantagem do peso e de consumo, mas teve que voltar ao velho e bom Ferro...muito mais resistente as altas pressões, o Renault não era muito potente apesar do EF4 ter em 1985 bloco de ferro, mas dava neste ano apenas 1000 cavalos contra 1200 do BMW...depois em 1986 surgiu o EF15 de alumínio que conseguiu em 1986 bons 1200 cavalos, mas os BMW e Honda davam muito mais passavam fácil dos 1300 cavalos. A diferença nas retas é nítida a vantagem dos BMW e Honda...Com o surgimento da válvula de pressão de 4 bar em 1987 houve uma surpresa o motor com bloco de alumínio da Porsche atingiu 1060 cavalos liderando na frente dos motores de Ferro da Honda que dava 1050 cvs e os da Ferrari que davam 980 cvs...acredito que a fama da potência dos motores Renault turbo se deve as várias poles da Lotus em 85 e 86...já em 1987 a Lotus com os Honda parou de fazer poles...o motivo é bem simples a Honda dava um motor diferente para a Lotus bem menos potente..que os da Williams, pelo contrato a Williams tinha que ter um motor Honda mais desenvolvido que o da Lotus, algo parecido que ocorreu em 1993 com a Benetton-Ford...em relação a Mclaren-Ford... tudo isto em treino, porque em corridas o Honda a partir de 1986 era o mais potente, porque era mais econômico...o Piquet ao testar o Honda em 1986 disse que ele não era tão potente quanto o BMW, o Honda não tinha nada de especial, mas o consumo era excelente, sobrando mais combustível na prática o motor tinha mais cavalos que os outros.

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