A Formula 1-es autók talán legfontosabb része a motor-sebességváltó kombó. Elmondható róluk, hogy a világ legjobban igénybevett szerkezetei közé tartoznak. A jelenkor szabályozása azonban már megköveteli a motorgyáraktól, hogy olyan motorokat tervezzenek és építsenek, amelyek több versenyhétvégét is kíbírnak. Pillanatnyilag egy versenyző maximum 8 motort használhat fel egy világbajnoki évadban.
Hivatalos adatok szerint egy mai, modern Formula 1-es erőforrás 650 liter levegőt használ el MÁSODPERCENKÉNT, miközben fordulatszáma elérheti a percenkénti 18000 fordulatot. Nem mondhatnánk üzemanyagtakarékosnak sem: fogyaztása 100km-en 75 liter körül alakul. Felépítését tekintve 2,4l összlökettérfogatúak, 8 hengeresek, a hengerek elrendezésüket tekintve 90°-os szögben állnak.
Mitől jobbak, mint az utcai autókban lévő motorok?
Sokkal magasabb volumetrikus hatásfok - a volumetrikus hatásfok megmutatja a hengerben lévő tüzelőanyag-keverék mennyiségét az atmoszférikus nyomású levegőhöz képest. Ennek javítása nagyságrendekkel javítható turbófeltöltő alkalmazásával.
Termikus hatásfok - konstrukciójukat tekintve a versenymotorok "sokkal" jobb termikus hatásfokkal rendelkeznek, mint az utcai autó motorjai. Utóbbiak 26%-os hatásfokával szemben 34%-os hatásfokkal üzemelnek. Ami tulajdonképpen azt jelenti, hogy a tüzelőanyagból felszabaduló energia 34%-át alakítja át mechanikai energiává.
Mechanikai hatásfok - a konstrukcióból adódóan sokkal kevesebb energia fordítódik a surlódások okozta veszteségek lekűzdésére vagyis a mechanikai energiává alakított energia nagyobb része fordítható a jármű hajtására.
Az autók nem rendelkeznek önálló indító berendezéssel. A motorok indítására különálló szerkezettel történhet (erre a berendezésre is szigorú előírások vonatkoznak). A rendszernek tartalmaznia kell olyan funkciót, hogy az autót érő balesetet követően a motort 10mp-en belül biztonsággal leállítsa.
Azonban, mire idáig jutottunk, a motorok fejlődése nagyon sok fázison ment keresztül, vagyis egy kis történelem:
Egy kis történelem
1947 és 1960
A háború előtti szabályokat alkalmazták: 4,5l-es szívó vagy 1,5l-es feltöltött motorokat engedélyeztek. Ezen motorok ereje kb. 425LE körül alakult, 12 különböző gyártó által készített motorral felszerelt autók álltak rajthoz. Általában 4 illetve hat hengeres motorokat használtak, de a DRM 16 hengeres V motorral próbálkozott. 1954 körül a motorok méretét 2,5l-re korlátorzták. (Érdekesség, hogy hogy a szabály megengedte 750ccm-es, feltöltött motorok alkalmazását is, de nem akadt olyan gyártó, aki készített volna ilyen motort.) A legerősebb motor 290LE-s volt, jellemzően még 4, de volt példa 6 és 8 hengeres motorokra is.
1961 és 1965
Az 1961-es évtől bevezetett módosítások jelentős változást okoztak az autók felépítésében. Az addig túlnyomórészt orrmotoros konstrukciókat a középmotoros konstrukció váltotta fel. A motorok lökettérfogatát 1,5l-ben határozták meg, teljesítményük 150 és 225 LE között alakult. Ebben az időszakban 9 gyártó készített különféle hengerszámú motorokat, de talán a legtöbb olyan kontrukcióval találkozhatunk, amelyik egyáltalán nem is állt sosem rajthoz.
1966 és 1986
Az F1 történetének leghosszabb olyan időszaka, ahol a motorokra vonatjozó előírások nem változtak. Talán a legemlékezetesebb korszak volt, amikor 3literes szívó és másfél literes feltöltött motorok versenyeztek egymással. Ebben az időszakban volt, hogy a legtöbb gyártó megpróbálkozott bekerülni a száguldó cirkuszba (szám szerint 19). A hosszú idő nagyon sok érdekes megoldást hozott. A szívómotorok teljesítménye 390 és 500, a turbómotoroké pedig 500 és 900 LE között változott a versenyben használt motoroknál. Ekkoriban a kvalifikációra külön motorokat építettek (ne felejtsük el, a kvalifikáció 12 körből állt, amely általában 4 gyors kört jelentett), amik 1500LE leadására is képesek voltak.
1987 és 1988
A turbófeltöltéses motorok utolsó évadjai voltak ezek. A turbó és szívó motorok közötti nagy teljesítmény különbség már akkora volt, hogy szükségessé vált a turbós erőforrások megregulázása. A legegyszerűbb megoldásnak a futam közbeni feltöltőnyomás korlátozása látszott: 87-ben 4 majd 1988-ban 2,5bar-ra. A szívó motorok méretét 3,5l-re növelték. A motorok teljesítménye 700LE körül mozgott, maximális fordulatszámuk 12500 1/min volt.
1989 és 1994
A turbófeltöltött motorkat teljesen száműzték a sorozatból és csak a 3,5l lökettérfogatú szívó motorokat engedélyezték. A feltöltés betöltése ellenére a motorok teljesítménye egyre nőtt. Az 1994-es Ferrari 15.800 1/min fordulaton 820LE teljesítményre volt képes.
1995-2005
A folyamatos teljesítménynövekedés arra ösztönözte a FIA-t, hogy a verseny biztonsága érdekében csökkentse a motorok teljesítményét. Elképzelésük szerint a lökettérfogat csökkentésével akarták ezt elérni. Ezen törekvések ellenére egyes motorok teljesítménye elérte a 950LE-t, fordulatszámuk pedig meghaladta a 19000 1/min-et, miközben a motor térfogata 3l-re csökkent. A szabályzatban meghatározták a maximális hengerátmérőt is, ami konstrukciókat a 10 hengeres erőforrások felé terelte. A 3 literes motorok utolsó évében korlátozták a hengerenkénti szelepszámot is.
2006
A Formula 1 utolsó éve, amikor a motorgyártók új konstrukcióval állhattak elő, eleget téve az új szabályoknak. Korlátozták a lökettérfogatot (2,4l), de nem változtattak a korábban meghatározott belső geometriai méreteken. Nagyon sok, a motor felépítésével, anyagával, kialakításával kapcsolatos előírást bevezettek. Megszabták a szelepek számát, megtiltották a változtatható hosszúságú szívócső és kipufogócső rendszereket. Előírták a motorblokk minimális tömegét, a motor illetve a motorblokk anyagát is (a motorblokk öntöttvas vagy alumunium, a főtengely és vezérműtengely acél, a szelepek acél, nikkel, kobalt vagy titánium anyagúak lehetnek) - kompozit anyagok használata nem megengedett. Természetesen korlátozták a fordulatszámot is, így a motorok teljesítménye 740LE körül alakult.
2007-
A motorok fejlesztését befagyasztották. Azokban bármi féle módosítás csak alapos indoklással, a FIA engedélyével történhet. (Eddig a lehetőséggel élt például a Mercedes és a Ferrari, olyan átalakításokat végeztek, melyek a motorok megbízhatóságát növelték.) 2008-ig 19000, mint 2009-től 18000 1/min-ben korlátozták a fordulatszámot, a konstrukció változatlansága mellett.
A jövő...
Fentiek alapján jól látszik, hogy a motorok a sorozat fejlődésével egészen 2007-ig fejlődtek illetve változtak. Kezdetben a teljesítménynövelés volt a cél, majd a versenyzők biztonsága. Azonban azt is kell látni, hogy a technikai korlátok emelése nem minden esetben érték el azt a célt, ami miatt kigondolták őket. Manapság a biztonság mellett a költséghatékonyság is hatalmas szerepet játszik a motorok (nem)fejlesztésében. Hogy hogyan tovább? Biztonság, költségcsökkentés megvolt. Már csak a környezetvédelem illetve a környzetbarát működés maradt. Ez pedig csak egy irányt mutathat: eljött az ideje a 12 éve kitiltott turbós motorok visszatértének. De ez már a turbók meséje...
Forrás:
