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20 de outubro de 2012

OS DIFERENTES CAMINHOS DA DISPUTA TECNOLÓGICA DE LE MANS


A vitória da Toyota na 6 Horas de São Paulo em 15 de setembro último foi uma surpresa para quem esperava ver os carros da Audi dominando a corrida. Assim como em Le Mans, cada competidor tem que estar sempre inovando para ser o mais rápido.

O Toyota TS030, equipado com um V-8 a gasolina de 3,4 litros e aspiração natural, junto com o sistema híbrido com tração unicamente traseira, tinha dificuldades em acompanhar os Audis em pistas de velocidade mais altas. A aerodinâmica ainda poderia ser melhorada, e este foi o caminho adotado.

Como hoje em dia, por conta do rígido regulamento, é dificil extrair mais potência dos motores, a solução foi tentar aprimorar a dinâmica do carro. Os engenheiros da Toyota então vieram com uma solução muito criativa, e claro, controversa. 

Já na corrida de Silverstone, pouco menos de um mês antes, o TS030 estava equipado com uma asa traseira modificada, com elementos extras nas laterais, que deixavam o carro com aspecto de ter uma asa da largura do carro, o que é proibido pelo regulamento (largura máxima da asa traseira: 1.600 mm; largura máxima do carro: 2.000 mm).


Houve algumas reclamações, sempre há, mas o projeto foi aprovado pela comissão técnica do campeonato. Uma ótima interpretação do regulamento, disse o chefão da Audi Sport, Dr. Wolfgang Ullrich, pensando que eles terão que correr atrás dos japoneses.

A primeira versão da asa traseira do Toyota TS030, sem controvérsias.

A controversa asa traseira que possui “extensores” nas laterais veio junto com um pacote de modificações aerodinâmicas para o carro na corrida de Silverstone. O ganho gerado pelos “extensores” representa aproximadamente 30% do ganho do pacote total, de acordo com Pascal Vasselon, diretor técnico da equipe. Não foi revelado o ganho total do pacote.

A nova asa do Toyota, já em Interlagos

Perguntado como essa asa foi aprovada pelos comissários, a resposta de Pascal foi no mínimo inesperada: É bem simples, não é uma asa. É apenas a caixa de roda.  Hein?!

Pois é, isso que chamamos de poder de interpretação, e foi dado como válido. A justificativa é que o componente da asa que se vê é na verdade o final da caixa de roda traseira, ou pára-lama traseiro, que se extende até o final do carro, e apenas foi colocada mais uma placa vertical na extremidade da peça. Engenhoso, muito engenhoso.

Detalhe da caixa de roda traseira do Toyota no grid de Interlagos.

É claro que essa traseira foi desenhada com o intuito de ser uma asa e gerar mais força vertical descendente, a famosa downforce, mas que com uma boa lábia, foi aceita. Esse conjunto todo de asa, caixas de roda e placas de fechamento formam uma única estrutura, o que não é impedido pelo regulamento.

Como em aerodinâmica nada funciona isoladamente, o pacote todo do carro foi revisado para compensar o ganho na traseira. A parte dianteira do carro também foi revisada para gerar mais downforce, caso contrário, o carro ficaria desequilibrado. O splitter, aquela região plana na frente do carro, foi aumentada e o fluxo ao redor do bico e das rodas foi aprimorado. No geral, o TS030 ficou com maior carga vertical por um todo, com a mínima perda gerada por arrasto.

A dupla aleta de fechamento do aerosófolio traseiro.

Como esta solução é relativamente simples, deve ser copiada em breve, mas há chances de ser proibida para a próxima temporada.

Enquanto a Toyota ataca a aerodinâmica de seu bólido, os alemães da Audi contam com a eficiência dos motores diesel e sistema híbrido. O conjunto alemão tem uma aerodinâmica fantástica, sempre está evoluindo com pequenas alterações, ajustes finos e detalhes que nem sempre são facilmente visíveis.

Um item muito curioso dos R18, e que já foi citado aqui no AE, é o turbocompressor. Já falamos um pouco do motor e do sistema híbrido aqui, mas sem entrar no detalhe do superalimentador.

As duas versões do R18, o ultra e o e-tron, são equipados com motor diesel V-6 de 3,7 litros com bancadas anguladas de 120° no bloco de alumínio. Esse motor gera aproximadamente 550 cv e 87 m·kgf de torque, equipado com duplo comando e quatro válvulas por cilindro, injeção direta de alta pressão.

O motor V-6 do Audi R18, o turbo montado no centro do motor.

Como o regulamento restringiu a cilindrada máxima dos motores, a opção de um motor mais compacto como o V-6 no lugar do antigo V-10 permitiu que os engenheiros tivessem uma maior liberdade para posicionar os componentes dentro do espaço disponível.

O compacto conjunto do motor Audi.

A proposta era ter um motor compacto, baixo centro de gravidade e estreito o suficiente para que a carroceria fosse mais esguia e a aerodinâmica pudesse ser melhor trabalhada. A forma de se conseguir esse conjunto extremamente compacto veio com o uso de um único sobrealimentador.

Tradicionalmente no motores em “V”, a admissão fica no centro do vale das bancadas e o escape nas laterais. Nas configurações convencionais de motores em “V” com dois turbos, estes ficam alojados nas laterais do carro, pois o escapamento é feito pelas laterais do motor e a admissão, pelo centro. Com os turbos ao lado do bloco, o conjunto fica muito largo, ocupa espaço demais, gera calor em mais regiões e prejudica a aerodinâmica do carro como um todo.

Teste de dinamômetro do motor Audi, notamos os dutos de escapamento "acesos" com a alta temperatura dos gases.

Com um único turbo, o conjunto completo é bem reduzido em largura, livrando as laterais para que a carroceria possa ser mais baixa e com linhas mais fluentes desde o bico do carro até a traseira. Esta configuração de um turbo já foi usado no passado diversas vezes.

A abertura de 120° do bloco permite que o centro de gravidade seja mais baixo, mas a grande diferença do motor do R18 é que o escapamento passou para o centro do vale do bloco, e a admissão está nas laterais. Com um único turbo, os dutos de escape de um motor em “V” devem se juntar em um único ponto. No caso de um motor convencional, os coletores devem sair das laterais do bloco e se unirem antes da turbina, o que os tornam longos e complexos. No V-6 do Audi, como os escapes estão todos no centro do motor e a turbina também, os dutos são curtos e simplificados.

Motor de doze cilindros do Ferrari 312-67, escapamento no centro.

Os turbos do motor V-12 da Peugeot ficam nas laterais do bloco, ocupando mais espaço nas lateriais do carro.

Há casos de motores com a admissão na lateral e o escapamento no centro, esta não é novidade, mas o que realmente é curioso é o turbocompressor em si. Tanto a parte quente (turbina) como a parte fria (compressor) do conjunto possuem três dutos. No caso da turbina, duas entradas e uma saída, e no caso do compressor, uma entrada e duas saídas.

Em motores com mais de uma bancada de cilindros e um único turbo, o convencional é que os dutos do sistema de escapamento se mesclem em um único duto para este ser conectado à entrada da turbina, enquanto que na unidade fornecida pela Garrett para o R18, cada bancada de cilindros é ligada à carcaça da turbina por uma entrada específica. O mesmo vale para a saída do compressor, onde há duas saídas, uma para bancada de admissão.

As duas entradas e duas saídas do turbocompressor da Garrett.

Como uma única unidade deve suprir todo o volume de ar para o motor, suas dimensões são maiores, e para que não haja perdas em rotações mais baixas por conta da inércia rotacional, o turbo é equipado com tecnologia VGT (variable geometry turbocharger), ou turbocompressor de geometria variável. A turbina pode receber o jorro de gases de escapamento em ângulos variáveis para que seja sempre a mais eficiente possível, desde baixas a altas rotações.

Carcaça de proteção em carbono e o retritor de ar, obrigatório por regulamento.

Carros turbo podem se dar ao luxo de não depender exclusivamente de tomadas de ar na carroceria canalizadas diretamente para o corpo de admissão, pois a pressão de sucção gerada supre essa necessidade. O R18, por outro lado, tem uma captação de ar posicionada em cima da cabine para canalizar o ar diretamente para o sistema de admissão, como nos carros aspirados. Isso pode nos mostrar que esta forma de captação de ar é interessante mesmo nos turbos, e que o uso de uma única turbina é mais crítica, e toda ajuda é bem-vinda.

O antigo motor V-12 diesel da Audi, os turbos eram nas laterai.

Este conceito de ter o centro do motor como sendo a "parte quente", com o escapamento e a superalimentação, já está em uso em carros de rua. Os atuais motores V-8 biturbo 4,4-litros dos BMW Série 5, 6 e 7, inclusive do M5, por exemplo, possuem esta configuração. 

Se por um lado o Toyota utiliza um motor a combustão mais convencional, aspirado, o Audi exige o máximo da sua tecnologia TDI nos motores diesel. O jeito é aprimorar outros campos, como a aerodinâmica e o sistema híbrido de tração.

Esta é parte da magia de Le Mans, as inovações e a criatividade estão sempre em alta, e sem isso, não se é competitivo. E já temos novidades para os próximos anos nessa categoria, aguardem.



MB



Fotos: autor, Audi, Garrett, Peugeot, supercars.net, mulsanne's corner, ACO.

30 comentários:

  1. Bacana, Milton !

    Espero que os Le Mans emplaquem por aqui, estes carros são demais, acho-os mais interessantes que os Formula 1, agora, se me permite, duas dúvidas:

    1- Será que a Audi e Toyota podem acabar usando estas tecnologias para desenvolverem motores ou até equipes para outras categorias, como a própria F1 ou Indy ?

    2- Deste desenvolvimento todo, para chegar aos carros de rua, existe muito chão ou um abismo praticamente intransponível ?

    Algumas destas soluções seriam muito bem-vindas no cotidiano.

    Obrigado pelo artigo !

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    1. A Toyota e a Audi não possuem equipes de F1.

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    2. A toyota recém saiu da F1, ficou 10 anos, torrou bilhões e não conseguiu vitórias acho que não volta tão cedo, mercedes tá gastando bastante não sei quanto tempo dura a aventura. Estes dias tava um burburinho da VW/porsche ir para a F1 pois estavam centrando gente já ligada ao circo. A Porsche vai voltar a lemans e não duvidemos que a Audi se retire de lemans.

      F1 atualmente é muita grana pra manter e muito limitado para desenvolver, mesmo os novos motores v6 é cheio de regras. Vemos a evolução que a Mclaren e Willians trouxeram no fim dos anos 80 inicio dos anos 90, muita coisa tá nos carros de rua hoje em dia hoje em dia é só aerodinâmica em laboratório, nem testar podem mais.

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    3. *centrando=contratando

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    4. Anônimo 20/10/12 13:34

      Ah, sério ?

      A JAC também não tem equipe de F1, e daí ?
      Leia o que for citar antes de comentar, é o mínimo que esperamos.

      .....

      Anônimo 20/10/12 13:55

      É, no meio desta crise mundial foi até estranho eles aparecerem em Le Mans, mas mesmo sabendo que a F1 é um sumidouro de grana, o que a BRAWN fez durante sua existência mostra que nem tudo está perdido, Além da Porsche também há um rumor de que a Honda voltaria pra F1 com esta nova geração de motores, estando a Audi e a Toyota com a mão na massa neste âmbito, acho que pra eles é menos complicado também dar este passo ou irem para a Indy, de onde deve ter partido o boato da Honda voltar à F1.
      Por estas e outras acho que os Endurance tem mais força para cativar, pena que as emissoras de TV pensam o contrário.

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    5. Evandro, e daí que a JAC não têm equipe de F1. A Audi e a Toyota também não têm. Suas perguntas são tão óbvias quanto a minha resposta.

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    6. Evandro,

      É possivel sim que algumas tecnologias sejam usadas em outras categorias. Turbo de geometria variável tem muitas aplicações, pode apostar que logo logo estarão na F1.
      As tecnologias de motores podem ser passadas para carros de rua, geralmente são aplicadas mas em menor escala, como as melhorias na injeção direta de combustível e os sistemas híbridos.

      Como a Audi usa o sistema de acumuludor inercial, este tem um uso mais restrito por questões de segurança, e os supercapacitores da Toyota tam´bem, mas por conta dos indices de descarga de energia.

      Não deixam de ser aprendizados nas questões teóricas, que podem levar a outras invenções.
      abs,

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    7. Anônimo 20/10/12 15:55

      Se é pra ficar falando bobagem, por favor, cale-se, se você não tem capacidade nem de assumir quem é e nem pra interpretar minhas perguntas, não é problema de quem lê o blog.

      --

      Milton, obrigado pela resposta !

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    8. Assumir quem é só com o nome de "Evandro". Tá bom. Quem é você então?
      Dê o seu nome completo pra assumir quem você é. Deve ser um moleque de 15 anos.

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    9. De seu nome, De seu nome... Quanta babaquice!

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    10. Este comentário foi removido pelo autor.

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    11. Quanta bobagem... A pergunta do Evandro (que eu entendi logo que li) se referia à possibilidade de a Audi e a Toyota serem fornecedoras da F1 e Indy, como várias fábricas já fizeram sem terem equipes próprias nas categorias.

      Independente do nome de um ou da idade do outro, e respondendo a essa pergunta (que é o que importa), eu acho improvável as duas aparecerem na F1. A Toyota saiu da F1 porque passou um tempão gastando um rio de grana sem ter retorno, coisa que já acontece no WEC gastando menos - tanto tempo quanto grana. Vivem colocando a Audi em rumores de ingresso na F1, seja como equipe ou fornecedora de motores, e a Audi vive dizendo que não tem planos, enquanto as atitudes mostram que eles preferem investir em protótipos e estão certos em fazer isso.

      Acho que ser fornecedor de motor na F1 é furada. A Mercedes não vai durar muito tempo, é a Toyota dos dias atuais. A Renault não pensa em sair porque de uma forma ou de outra tá sempre ganhando títulos com seus parceiros, mas no dia em que começar a tomar só pau, foge rapidinho. Vai ter um dia em que só vai sobrar a Ferrari mesmo...

      Já na Indy... Também acho improvável. Depende muito do regulamento. O motor híbrido, a diesel, com KERS, XPTO, soluções aerodinâmicas e demais parafusetas fazem parte do regulamento do WEC mas não poderiam ser usados na Indy. Aí a marca se mete numa categoria completamente diferente por conta do nome e corre o risco de tomar um pau federal das marcas já estabelecidas.

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  2. Essa configuração do turbo da Garrett, é muito similar à de alguns motores turbo-eixo.

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  3. Impressionante os desempenhos desses motores audi diesel, aqui no brasil acho que por causa dos caminhões e utilitários antigos temos uma imagem do diesel de barulhento, sujo, fumaça e lerdeza. Na europa diesel além de economia têm desempenho!

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    1. Com certeza, Anônimo das 13h58min.

      Até seria interessante o Milton Belli analisar alguns carros argentinos movidos com esse combustível.

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    2. Anonimo, na verdade, os motores naconais a diesel são atrasados por conta do tipo de Diesel que é comercializado aqui, o S500, que possui em sua composição 500 partes de enxofre por milhão (ou 50mg/kg), o que empobrece a qualidade do diesel.
      Atualmente contar com o tipo S50, que é de 50 partes de enxofre por milhão, mas a demanda deste ainda é considerada baixa por conta do maior preço.
      Minha opinião: eu não gosto de veículos esporte a Diesel, apesar do desenvolvimento e da engenharia fantástica desse Audi. E admito que é puro preconceito. Como o Bob citou em outro post, sou uma pessoa dogmática (heheheh) e para mim, desprender-se de certas "tradições" é ultra difícil, principalmente considerando a minha idade. =)

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  4. E pensar que na década de 1960 na Indy 500 Parnelli Jones quase ganhou a corrida com um carro a turbina! Só não ganhou por ter acelerado demais numa saída de boxes, forçando em excesso os rolamentos do eixo traseiro.

    A Le Mans, em termos de inovação tecnológica está muitíssimo mais interessante de assistir do que a Fórmula 1. Motores diesel, O Delta Wing este ano... A F-1 só trouxe novidades para aumentar as ultrapassagens, às vezes lembra o jogo Mario Kart.

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    1. Octavio,
      Le Mans sempre esteve muito mais perto da realidade dos carros de rua. Até os anos 60, a maioria dos carros que competiam eram carros de rua preparados. Ainda hoje há a categoria GT, que usa carros de rua (bem) modificados, mas não são descaracterizados.
      abs,

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  5. Eu particularmente sempre preferi a Le Mans do que a Formula 1 (na minha infância essa categoria era chamada de Esporte Protótipos).
    A Formula 1 parece ter se tornado ao longo dos anos uma categoria mais de exibicionismo do que de competição. E as restrições, que visa assegurar a competitividade às pequenas equipes, são exageradas e tão ineficientes quanto às medidas adotadas por nossos governos para diminuir os engarrafamentos nas grandes cidades. Tanto que o último grande carro da Formula 1 foi o Willians FW-14, que deu o título de 1992 para Nigel Mansell, "morreu" justamente por contas das proibições dos amigos cartolas da F-1. Ede lá pra cá, a única coisa que mudou efetivamente foi que a Willians deixou de ser uma grande equipe, e em seu lugar entrou a Red Bull, além daquele título improvável da Brawn em 2009.

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    1. Tudo em nome da redução de custo e da "competitividade". Automobilismo é caro, não tem jeito, existe toda uma indústria por trás e não há como escapar.

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  6. É por isso que amo o automobilismo. Eles enchem de regras, e aí os engenheiros desenvolvem o máximo que podem dentro destas regras. Então os organizadores colocam mais regras, e os engenheiros das equipes de novo desenvolvem o máximo que podem.

    O melhor de tudo é que cada melhoria desses carros de corrida tem grande chance de estar em nossos carros comuns no futuro.

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  7. Fulano: o mais Beltrano dos Sicranos20/10/12 22:37

    Bah... Traquitanas demais para fazer algo parecido com esse motor:
    https://www.youtube.com/watch?v=BbDY3GwjrO0

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    1. acho fantástico o som dos detroit.

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    2. Não, não faz parecido. Só um Beltrano pra achar isso mesmo, são completamente diferentes e fazem coisas completamente diferentes

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  8. Hahaha.. um Detroit diesel desses ficaria perfeito numa camionete, mas numa normal, não numa bigfoot..

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  9. Diogo R Santos21/10/12 12:38

    Linda a foto de abertura da reportagem: as duas "potências" do Endurance na Eau Rouge em Spa

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  10. Muito bom o vídeo que o Fulano postou, se o som do motor estava alto na gravação, imagino pra quem estava lá.
    Agora, os caras são corajosos, fazer isso com o motor sem o sistema de refrigeração estar "conectado", ou era a ar mesmo?

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  11. Mais uma aula de tecnologia ! Muito interessante mesmo Milton, valeu !!! Abs

    Rafael F.

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  12. Esse adorno da Toyota parece ilegal de acordo com o artigo 3.6.2.
    Mas como muita gente não gosta da Audi, ninguém tá ligando pra isso.

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  13. Concordo quanto ao artigo citado, mas foi interpretado de outra forma. A Audi não se manifestou muito contra esta ação, eles devem ter aceitado, para fazer coisa parecida em um futuro próximo. rs

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