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O motor Cosworth CA é um monstro de 20 rpm

O motor Cosworth CA é um monstro de 20 rpm
Fundada em 1958 por Mike Costin e Keith Duckworth, a Cosworth rapidamente estabeleceu uma reputação de motores de corrida confiáveis ​​com bom desempenho e suporte de engenharia. A pedra angular tem sido a icônica formação DFV, que conquistou doze títulos do Campeonato de Pilotos.


No período de 1968 a 1974, os motores Cosworth venceram todos os campeonatos mundiais na competição individual. Entre 1969 e 1973, os motores Cosworth venceram todas as corridas de Fórmula 1. Nomes como: Sir Jackie Stewart, Graham Hill e até Ayrton Senna com Michael Schumacher devem (em parte) suas conquistas aos motores Cosworth. Também é impressionante que, graças aos motores de Northampton na Fórmula 1, tenham sido conquistadas 176 vitórias, 10 copas de construtores e 13 títulos no campeonato individual!

A evolução da velocidade


RPMs e cavalos de potência aumentaram de forma constante durante a maior parte da Segunda Era Atmosférica de Três Litros. Em 2002, a BMW foi a primeira a atingir 19 rpm, mas as exigências sobre a vida útil do motor, sucessivamente aumentadas em 000 e 2004, levaram a uma estagnação no aumento da velocidade do virabrequim.

Двигатель Cosworth CA – монстр, развивающий 20 000 оборотовO Cosworth foi o primeiro motor na história da equipe Red-Bull. Foto: Youtube.com

Em 2005, uma das "dezenas" mais rápidas foi a Toyota, acelerando para 19 rpm. Deve-se notar que todos os V200 ultrapassaram a marca de 10 cavalos naquela temporada, com exceção da BMW e Honda, que ultrapassaram os 900, embora no final da temporada.

Mas os engenheiros de Northampton levaram muito tempo para “acelerar” acima de 18 rpm. Assim, com o G000, a Cosworth adotou uma abordagem extrema desde o início, concentrando-se em 20 rpm. Pela primeira vez, a empresa produziu um motor V000 de alta rotação - o "oito" mais rápido anterior era o motor XF da IndyCar, que desenvolveu 8 rpm em 16.

Cosworth CA


O primeiro motor de Fórmula 1 a atingir 20 rpm na pista foi o Cosworth CA 000 e é geralmente aceito que nenhum rival jamais ultrapassou o Cosworth. Aqui estão suas especificações:

✅ Nome – Cosworth CA2006
✅ Tipo - quatro tempos, aspirado
✅ Configuração – V8 90°
✅ Volume de trabalho - 2.4 litros
✅ Diâmetro do cilindro e curso do pistão - 98 x 39.75 mm.
✅ Velocidade máxima - 20 rpm
✅ Peso - 95 kg
✅ Potência - 755 cavalos de potência

O motor era em forma de oito, com bloco e cabeçotes de liga de alumínio, injeção eletrônica de combustível multiponto, quatro válvulas por cilindro com acionamento "pneumático".

A magia dos números


A 20 rpm, a aceleração máxima do pistão CA foi de 000 G (dez mil e seiscentos “iguais”), e a carga em cada cambota do virabrequim, do pistão e biela correspondentes, atingiu seis toneladas! Para melhor representar esses números: o 10T600 faz manobras antimísseis com uma sobrecarga de 53g, enquanto seis toneladas é a massa de três Land Cruisers.

No início da temporada, o poder de Cosworth permitiu que os pilotos da Williams se classificassem na vanguarda. Foto: Youtube.com

A potência desenvolvida pela CA desde o início despertou a inveja dos competidores, chegando à marca de 755 cavalos, ou seja, 315 por litro. A 20 rpm, a velocidade média do pistão no motor atingiu 000 metros por segundo e, durante o mesmo tempo, o pistão se moveu do ponto morto superior para o inferior 26.4 vezes! Números impressionantes para um motor de 300 kg.

Arquivo X


Sem orçamento disponível para as montadoras, a Cosworth não usou liga de alumínio-berílio como material de pistão em motores, em vez disso, usou 2618A. Na verdade, era uma liga RR58 usada nos motores de aeronaves Rolls Royce Merlin durante a Segunda Guerra Mundial. A CA não foi exceção, embora em 2005 a Cosworth tenha aplicado um revestimento DLC na saia do pistão, repetindo a conquista da Renault há uma década.

Sua Majestade, Cosworth CA! O motor de Fórmula 1 mais acelerado. Foto: Youtube.com

Como o alumineto de titânio também foi banido, a Cosworth voltou-se para a liga de titânio mais comum para as válvulas, enchendo-as com sódio para resfriamento extra. Como nos motores soviéticos ZIL-130!

Superando a barreira


No final de 2005, a Cosworth se tornou a primeira fabricante de motores de Fórmula 1 a demonstrar publicamente um V8 de 20 rpm. Alcançar esses indicadores para aumentar não é sem dificuldades, porque à medida que a rotação do motor aumenta, a vibração também aumenta. E a transição do V000 para o V10, curiosamente, só exacerbou o problema!

"Plano vs. Cruciforme"


Vamos divagar do motor Cosworth para descobrir de onde vêm as vibrações em um circuito V8 90° "equilibrado". É tudo sobre o design do virabrequim, dos quais, para esse esquema, existem dois: plano cruzado e plano.

Comparação de dois tipos de virabrequim, usando o V8 como exemplo. Esquerda "plana", direita "cruciforme". Foto: Youtube.com

No primeiro caso, os pinos da manivela são espaçados em 90 graus. Quando você olha para este tipo de virabrequim ao longo de seu eixo, você verá que ele se assemelha a uma cruz. Esse virabrequim proporciona uma operação desigual de cada metade do bloco de cilindros, mas essas duas metades "desiguais" se compensam, proporcionando um equilíbrio entre as duas fileiras.

Uma característica distintiva do virabrequim "cruciforme" são os contrapesos necessários para o balanceamento. Reduzem a vibração e promovem um funcionamento suave, mas acrescentam momentos de inércia, tornando esse tipo de virabrequim indesejável para motores de alta rotação.

Depois de mudar de motores BMW para Cosworth, Williams FW28, ao contrário das expectativas, estava dirigindo muito rápido! Foto: Youtube.com

Um virabrequim plano tem dois pares de munhões espaçados em 180 graus. Independentemente da ordem de ignição, os flashes alternarão uniformemente entre as metades do bloco de cilindros. Outra coisa que distingue um virabrequim "plano" de um "cruciforme" é a falta de contrapesos. Sem a massa extra, o plano mais leve gira mais facilmente do que o plano cruzado, tornando-o adequado para altas rotações. A desvantagem é que os virabrequins "planos" tendem a gerar mais vibração.

Cosworth, estamos com problemas!


O problema conceitual era queimar eficientemente a mistura ar-combustível com uma área de pistão tão grande. Afinal, é óbvio que o comprimento do caminho da chama com o aumento do diâmetro do pistão (leitura - distâncias) aumenta. E isso apesar do fato de que à medida que a velocidade aumenta, o tempo de combustão também diminui! Para resolver este problema, a Cosworth teve que aumentar a pressão de injeção de combustível para 100 bar.

Quando testamos os grandes pistões no V10, não conseguimos fazer o motor funcionar com eficiência porque não conseguimos que ele queimasse corretamente. Agora a qualidade da mistura é garantida aumentando a pressão do combustível. De acordo com os regulamentos, trabalhamos a 100 bar, mas também tentamos 200 no dinamômetro!

– Bruce Wood, CTO da Cosworth.

Outro problema que foi encontrado na busca da velocidade foram as bielas e mancais principais, que mostraram insatisfação com as “condições de trabalho” já na segunda etapa do Mundial. Em Sepang, o motor da Williams de Nico Rosberg explodiu, expelindo nuvens de fumaça!

Pintura a óleo: Williams em uma nuvem de fumaça. Foto: Youtube.com

Enquanto o problema estava sendo resolvido na fábrica, um limitador de rotação teve que ser instalado no motor. Durante a investigação, descobriu-se que as bielas de titânio, operando a 20 rpm, estão sujeitas a deformações e são capazes de comprimir e esticar em 000 mm, em um ciclo! Como resultado da pressão irregular no revestimento, o filme de óleo foi rasgado, o que, levando em consideração a velocidade, levou à morte rápida do motor. O desenvolvimento de novas bielas, camisas e a seleção do óleo do motor permitiram atingir novamente a marca de 0,6 rpm durante a temporada.

Vida longa ao rei!


Infelizmente, nunca conseguimos descobrir a que levaria uma nova evolução na direção do aumento da velocidade: a FIA interrompeu abruptamente o curso do progresso, estabelecendo um limite de 19 rpm para 000. Posteriormente, a Federação “estrangulou” completamente os motores a 2007 rpm. A Era da Velocidade acabou, e Cosworth CA continua sendo o Rei - a Fórmula 18 "aspirada" mais engenhosa. Provavelmente para sempre...

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Fotos usadas: youtube.com

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