O Mais potente de Todos
(Ma che?) Macchina!
08/08/2012Fundamentos
13/08/2012
Você já imaginou como foi criado o mais potente motor que a Formula 1 já conheceu? Tenho a receita em meu bolso. Papel e caneta na mão.
Pegue um pequeno bloco 4 cilindros 2.0L de ferro fundido, ano-base 1961, usado em modelos de rua. Reduza-o para 1.5L – sim, é isso mesmo, reduza para que esteja dentro das regras. Junto a toda uma parte baixa móvel bem reforçada (pistões, virabrequim etc.), coloque cabeçote de alumínio com 16 válvulas em duplo comando bem nervoso. Agora providencie uma injeção mecânica direta de combustível alemã parecida com a usada em motores diesel nos anos sessenta, gerida por um sistema eletrônico Bosch bastante primitivo. Está anotando?
O próximo passo é redimensionar bombas e radiadores para água e óleo – este, obviamente sintético. Agora coloque no conjunto um turbo monstruosamente grande, com um intercooler tão grande quanto. Garantido: você vai passar de usuais 80 cavalos para, acredite, 650 cv. E com um pouco de pesquisa e paciência, vai chegar ao patamar estratosférico de uns 1400 cv – isso se conseguir dinamômetro para aferir tudo isso.
Antes que alguém diga que é sandice, eu retruco: isso é fato histórico.
Esta foi a receita básica usada pelo brilhante engenheiro alemão Paul Rosche para a criação do propulsor BMW M12/13 Turbo, o mais potente de todos os tempos. Esse motor foi usado entre 1982 e 1987, no auge da Era Turbo, um período dos mais fantásticos que a F1 já teve.
O turbo, como se sabe, foi introduzido na F1 pela Renault no GP da Grã-Bretanha de 1977, na estreia da equipe. Tudo não passava de uma aposta furada até o GP da França de 1979, disputado no “anti-tilkeano” traçado de Dijon-Prenois. A Reggie, que havia lançado o modelo RS10 quatro GPs antes, estreou nova configuração do motor EF01, que passava a ser biturbo – um para cada bancada de cilindros do V6.
Jean-Pierre Jabouille ganhou a prova com autoridade e René Arnoux chegou em terceiro, após se engalfinhar com Gilles Villeneuve naquele que é considerado um dos mais fantásticos duelos roda-a-roda de todos os tempos. A vitória de um motor turbo certamente mudou os rumos do esporte por toda a década seguinte. Era uma homeopática sentença de morte para o Ford-Cosworth DFV, que já prestava serviços à F1 há mais de década.
A raposa Bernie Ecclestone não tardaria em perceber o quanto esta nova filosofia de motores era importante para o futuro da ascendente Brabham. Isso casou com o interesse da BMW em ingressar na F1, impulsionada pelas ideias do próprio Paul Rosche e do então diretor de competições, Jochen Neerpasch – logo substituído por Dieter Stappert. Em 24 de abril de 1980, um acordo entre Brabham e BMW foi fechado.
A opção pela configuração 4 cilindros em linha parece um tanto esdrúxula ao primeiro olhar, mas fazia todo sentido. A BMW tinha o bem-sucedido bloco M12 usado no turismo europeu e na F2, filho direto do bloco M10 criado em 1961 para a linha de passeio da marca. E essa configuração estreita ajudava em muito o pirado projetista Gordon Murray a “cavar” ainda mais as laterais da Brabham para extrair efeito-solo de modo mais eficiente possível.
Enquanto Paul Rosche e equipe seguiram os passos da grosseira receita acima descrita, Bernie convocou Nelson Piquet para desenvolver tudo isso na pista, o que aconteceu a partir de abril de 1981 na pista de Paul Ricard. Este período certamente ajudou Nelson a amadurecer seu espetacular feeling para acerto e desenvolvimento de carros de competição.
A primeira unidade, segundo relata a própria BMW, tinha cerca de 650 cv, conseguidos com uma gasolina especial desenvolvida por uma subsidiária da Basf chamada Wintershall, e, a partir de 1983, pela Castrol. A concorrência, que jurava se tratar de uma fórmula ilegal, maldosamente chamava-a de “combustível de foguete”. O M12/13 pesava, com turbo e intercooler, 170 kg – uma âncora se considerarmos que os motores atuais da F1 têm apenas 95 kg (mas, claro, sem nenhum charme).
Nem Rosche, nem Piquet, nem Murray e nem os técnicos de eletrônica da Bosch sabem ao certo precisar a miríade de motores e turbos que espetacularmente explodiam durante os trabalhos de aperfeiçoamento. Os problemas, entre outros, iam desde simples questões estruturais (de tão forte, motor e turbo torciam o chassi), termodinâmicas (radiadores e intercooler precisavam ser enormes e bem instalados) e o complicado funcionamento do sistema eletrônico que comandava a injeção mecânica direta Kugelfischer – sistema hoje considerado obra de arte e disputado à tapa por preparadores e tunadores, pois há muito não é mais fabricada.
A escalada de potência foi vertiginosa. Segundo material do site Gurneyflap.com, especializado em carros de competição “aposentados”, da primeira unidade, com 650 cv, o motor alcançou seu auge de potência em 1986, mas sempre estimada e jamais precisada, pois desde 1984 o M12/13 havia ultrapassado os 1250 cv que o dinamômetro da BMW conseguia aferir.
Nos anos seguintes a 1986, quando a BMW se retirou e os motores restantes foram rebatizados como Megatron (Arrows e Ligier), surgiu a famigerada válvula pop-off que limitava a pressão do turbo, primeiramente em 4 bar em 1987 e depois para drásticos 2.5 bar no último ano da Era Turbo, em 1988.
Marc Surer, que correu com o M12/13 na Arrows e na Brabham, oferece um depoimento chocante sobre os propulsores bávaros: “O motor era tão potente que eu poderia patinar as rodas até a quarta marcha; só podíamos usar o acelerador até o fim acima dos 200 km/h, em quinta ou sexta marcha. É como voar até a lua”.
Na trajetória do motor, apenas uma variante foi produzida. Gordon Murray tentou uma jogada em 1986, desenhando o novo e radical chassi BT55 que tinha como filosofia principal o rebaixamento radical do centro de gravidade do carro. Com isso, o sul-africano encomendou para Rosche uma nova configuração de motor, designada como M12/13/1 e que ficou conhecida como lay-down. Esta possuía um subchassi para ser integrado ao carro e era deitada em 72 graus, deixando para cima a árvore das válvulas de admissão, alinhada com o tubo que chegava do intercooler.
Tanto a Brabham BT55 quanto o motor “barra-um” se afundaram na temporada. Havia problemas de lubrificação e excesso de calor, além de uma incômoda falta de tração, mesmo com um câmbio Weissmann especial de 7 marchas, pouquíssimo usual naqueles tempos. O carro só conquistou 2 pontos, com Riccardo Patrese, 6º em Imola e Detroit. Para piorar, ainda houve a lamentável morte de Elio de Angelis durante testes em Paul Ricard e a saída de Murray no fim do ano.
Quem brilhou usando o BMW naquele ano foi a recém-nomeada Benetton, que usou a versão tradicional do motor, em pé. Teo Fabi fez duas poles em pistas velozes (Zeltweg e Monza) e Gerhard Berger venceu de maneira magnífica em Hermanos Rodríguez.
Os treinos para o GP da Itália, por sinal, mostraram o quanto o motor acelerava. Nas longas retas de Monza, os carros equipados com o M12/13 – Benetton, Brabham e Arrows – já dominavam amplamente as tabelas de velocidades máximas, quando Gerhard Berger entrou na pista na sessão de sábado (06/09/1986) com uma configuração especial em sua Benetton. A Garrett havia desenvolvido um turbo especial para aquela qualificação, maior e com mais pressão.
Não seria nenhum absurdo dizer Gerhard tinha naquela Benetton verde mais de 1400 cavalos à disposição, com pressão muito perto de 6 bar. Infelizmente jamais saberemos o quanto aquele monstro marcaria no cronômetro, pois o turbo explodiu antes do austríaco completar a volta. Mas ficou registrada a velocidade máxima quando ele abriu tempo: 351,22 km/h no final da reta principal. A pole de Fabi teve “apenas” 349,85 km/h.
Nigel Mansell, com a poderosa Williams-Honda, foi o primeiro não-BMW, com 341,02 km/h. Keke Rosberg, com a melhor McLaren-TAG-Porsche do dia, alcançou 335,93 km/h, menos que a desengonçada Ferrari de Stefan Johansson, 340,80 km/h. Ayrton Senna, que naquele ano conquistaria em sua Lotus oito poles com o motor Renault EF15 de 1200 cv, não passou de 331,09 km/h…
Apesar de ser reconhecidamente o mais potente, o BMW M12/13 não foi o mais eficiente do seu tempo. O maior problema do motor era ser monoturbo, o que fazia com que tivesse muito mais lag – que é a hesitação da turbina em baixas rotações, prejudiciais nas retomadas. Como o dispositivo era muito maior que nos modelos biturbo, como os TAG-Porsche, Renault EF e os Honda RA, todos V6, tinha muito mais inércia e demorava para entrar em funcionamento pleno. A curva de potência era muito mais restrita, aproveitável apenas a partir de 8 a 8,5 mil rotações por minuto.
Ah, mas quando toda a potência vinha, era de uma vez só. Um coice. Em reta, nada comia mais asfalto, era incomparável. Gerhard Berger deu um depoimento em 2007 para a revista Autosport sobre seus tempos de Benetton, em 1986: “A potência era incrível – mesmo que a demora do turbo fosse terrível. Você tinha que pisar no acelerador na entrada da entrada curva para ter potência na saída. E se você errasse a dosagem em cinco ou dez metros, não havia nada o que pudesse fazer – você rodava. O atraso era de aproximadamente um ou dois segundos. Em Zeltweg, na reta longa para o Bosch Kurve, o carro entregava 1400 cv e continuava empurrando – você sentia como você estivesse sentando em um foguete”.
Ao todo, o M12/13 conquistou 9 vitórias e 16 poles, juntamente com o título mundial de pilotos em 1983 com Piquet. Nada mau para um motor derivado de um bloquinho de carro de passeio dos anos sessenta…
Aquele abraço!
Lucas Giavoni
Texto originalmente publicado em 15/04/10.
15 Comments
Eu já assisti várias corridas ao vivo e gostava de ficar nas grandes retas e posso confirmar o que a reportagem diz, os BMW eram muito mais potentes que os outros motores dizem que é era por causa do bloco de ferro, aliás os Honda V6 também usavam blocos de Ferro e era o segundo motor mais potente. O ferro apesar de ser um material inferior ao alumínio em peso e resfriamento, tem a vantagem de ser muito resistente, aguentando até 6 bar de pressão, contra 5,2 bar do alumínio. em condições de corrida os Honda e BMW estavam dando 3,8/3,9 conta 3,6 bar do alumínio, com o novo regulamento de 1987 que obrigava os motores turbo a ter um limite de 4,0 bar, o motor BMW foi o que mais sentiu, porque sendo 4 cilindros ele não teria como acompanhar os V6 nos treinos, mas acredito que nas corrida os BMW seriam competitivos porque ainda teriam um pouco mais de pressão no turbo e além disto os 4 cilindros apesar de menos potentes, seriam teoricamente mais econômicos (195 litros de combustível), a fama do BMW ser beberão era por causa das altas pressões, mas a BMW resolveu cair fora em fins de 1986, o seu motor era o mais comprido de todos o mais alto, além de pesado, ele era prejudicial ao chassis. A Honda que tinha também um motor pesado (ferro) conseguiu fazer os motores ficarem competitivos aumentando o giro do motor para 14000 (RA 167E) que era o motor exclusivo das Williams, já a Lotus usava o motor Honda RA 116E de 1986 um motor um pouco inferior que só atingia 12500 rpm. Com o regulamento de 1988 a pressão foi para 2,5 bar, prejudicando ainda mais os blocos de ferro, mas a Honda conseguiu fazer um bom motor e foi de novo campeã, apesar da Benetton-Ford com seus 600 cavalos ter muito mais potência em corrida, os Honda-turbo tinham que correr sempre com menos de 600 cavalos por causa do consumo (150 litros limite dos turbos) só em uma ou duas retas colocavam os 650 cavalos dos Hondas. E naturalmente nos treinos. Depois em 1989…os motores voltaram a usar ligas leves como é o correto. Acho que o Ferro foi um grande retrocesso em termos de tecnologia.
Acompanhei a era turbo desde 1983 mas só fui ter algum entendimento a partir de 1986. Sempre falavam dos motores Renault(o pioneiro) e honda(tido como o mais confiável). Graças às poles de Senna em 85 e 86 só comentavam os 1200 cv do Renault nas classificações. A humilhante superioridade de Berger ao vencer no Hermanos Rodriguez em 86 com um motor em uso há cinco anos foi algo empolgante de se ver. Só não entendo por que a Benneton não continuou com o BMW em 1987? Se era pra voltar aos Ford Cosworth que o fizesse em 1989, que aproveitassem o foguete M12/13 até o fim ainda que com o nome Megatron. É uma pena que mesmo o dom genial de Piquet como acertador de carros e motores e sua tocada veloz porém suave não tornaram aquele motor o maior vencedor e colecionador de títulos da era turbo. Adoraria ver lord Nelson humilhar aquele ridículo do Prost e disputar o título com Lauda (1984) ou talvez Alboreto e Senna (1985), assim seria feita justiça aos pilotos de verdade (Alboreto, Arnoux, De Angelis, …) pondo o campeão de papel (Prost) no panteão dos engodos que é seu devido lugar.
Wladimir, a Benetton era em 1986 um equipe pequena e sem dinheiro e tinha que pagar pelos BMW, já a BMW fornecia seus motores gratuitamente há 5 anos para a Brabham, o que a Ford fez, ofereceu ajuda financeira para a Benetton, além de motores gratuitos, não adianta é muito difícil uma equipe ser campeã sem ajuda de um motor de fábrica, foi está ajuda econômica da Ford que ajudou a Benetton ter uma grande estrutura já em 1990 quando comprou a Reynard. Quando a Benetton percebeu que o Ford turbo-87 era, além de frágil, tinha uns 60 cavalos a menos que o BMW, a Benetton tentou ainda em 1987 correr com um Benetton com motor BMW, nas pistas de alta, Áustria, Alemanha, Bélgica e Itália, mas a Ford ameaçou romper a parceria. Este Benetton-BMW era 1,5 segundo mais rápido que o Benetton-Ford em Monza, a notícia chegou a ser publicada por vários jornais da época, mas a Benetton acabou desistindo da ideia, até porque o motor BMW deixou a F1 em dezembro de 1986. Quem estava desenvolvendo o motor era o Mader.
Alguém saberia me dizer porque asas dianteiras tão pequenas e com pouquíssima inclinações no período de 1983 à 1989? Antes de 83 na época do efeito solo,asas dianteiras super pequenas ou em alguns casos sem elas,eram a melhor opção devido a mágica naquela época acontecer debaixo do carro,mais depois do efeito solo ser proibido eu não entendo porque asas quase sem inclinações,diria até plana,de 1990 para frente asas dianteiras mais robustas e com mais elementos voltaram e continuam até hoje bem mais desenvolvidas.Alguém saberia me responder essa dúvida?
Salve Leandro.
Bom, o ideal seria que um engenheiro respondesse a sua pergunta, e eu fiz apenas cinco dos 10 períodos, mas vamos tentar.
Se a gente considerar tudo que mudou em termos de conceito entre 1983 e os dias atuais, isso provavelmente renderia um livro inteiro. Melhor, portanto, a gente focar nos aspectos mais importantes.
A gente deve lembrar, por exemplo, que as asas dianteiras apareceram na F1 em 1968, na forma de placas planas que tinham como principal função gerar downforce sobre o eixo dianteiro, principalmente para compensar ou minimizar a transferência de peso causada pelos recém-incorporados aerofólios traseiros.
No auge do efeito solo (especificamente os anos 1979, 1980 e 1982), as asas dianteiras tornaram-se dispensáveis, uma vez que o túnel de aceleração de ar formado pelo assoalho projetado e pelas minissaias gerava uma carga aerodinâmica uniforme, desde a dianteira que efetivamente sugava o ar para baixo do carro.
A partir de 1983 e o fim dos carros-asa, no entanto, as lâminas aumentam bastante e se tornam as principais responsáveis pela produção de carga aerodinâmica. Se você olhar os carros de 1983 e 1984 irá notar o tamanho obsceno dos aerofólios traseiros, e poderá calcular o nível de arrasto que aqueles motores estavam tendo que superar. O turbos viviam o auge da brutalidade, os tanques eram enormes e o eixo dianteiro lidava com forças bem menores que o traseiro.
A questão principal, a meu ver, foi o entendimento progressivo de que cabem à asa dianteira outras funções, para além da produção pontual de downforce. De fato, por ser a primeira parte do carro a tocar o ar bruto, seria possível dizer que ela é a peça mais importante para o correto funcionamento aerodinâmico de todo o projeto.
Hoje em dia, a asa é concebida tendo em mente a produção de carga, óbvio, tanto em condições de ar limpo quanto em turbulência, em retas ou em curvas, em pistas lisas ou onduladas. Mas de uma forma mais ampla, importa igualmente a forma como este fluxo de ar é direcionado. Tanto no contorno dos pneus dianteiros, quanto no diálogo com outros aparatos geradores de carga espalhados pelo corpo do automóvel. Por isso, quando uma asa dianteira é danificada, todo o carro perde muita eficiência.
As mudanças ocorridas entre 1983 e 1989 não têm a ver apenas com a evolução natural da aerodinâmica, mas também com as inúmeras mudanças de regulamento ocorridas no período. O peso foi aos poucos sendo transferido para a dianteira, gerando carros mais neutros e com pneus mais próximos em diâmetro. E, a partir do March de 1988, Adrian Newey abriu novamente a Caixa de Pandora da exploração do fluxo inferior do carro com o intuito de produzir pressão aerodinâmica. Os bicos ficaram mais altos, produzindo um perfil plano na superfície superior e alongando o caminho a ser percorrido pelo ar quando passando por baixo.
E, naturalmente, com o peso mais próximo da dianteira, as asas passaram a ter que produzir cargas cada vez maiores, em espaços cada vez mais limitados pelo regulamento. Somando a isso a enorme evolução obtida em sistemas de simulação e túneis de vento, chegamos aos desenhos atuais, extremamente complexos e eficazes.
Mas claro que tudo isso está em linhas gerais, e cabem respostas muito mais aprofundadas e específicas.
Abraço e escreva sempre.
Márcio Madeira da Cunha,fantástico! Muito obrigado pela explicação,eu diria a única sobre essa questão na língua portuguesa na internet,pois eu procurei um bom tempo e não achei nada.Grande abraço.
Lucas, texto antigo, mas sempre legal de reler. Parabéns.
Ah! Ainda aguardo aquele artigo sobre o Mercedes 500I pushrod de Indy 1994!
Abraços
Oi Rubergil!
Obrigado pelos elogios. A pauta sobre o Mercedes 500I “The Beast” de 94 está na gaveta de projetos futuros, não se preocupe. E sobre Indianápolis, ainda tenho vontade de escrever sobre a edição de 1991, o tetra do rei dos ovais Rick Mears. O passão que ele deu em Michael Andretti foi o mais espetacular já executado no retângulo mágico…
Abração e escreva sempre!
Lucas Giavoni
O que eu acho mais incrivel nos motores turbo BMW é que eles eram resistentes alem de potentes … a Renault tentou por varias temporadas ter um motor confiavel e não conseguia, quando não quebrava (fato rarro) vencia corridas, i isso de certa forma trazia desanimo as demais fabricantes aderir os motores turbo na Formula 1 … mas depois que a BMW com Piquet/Brabham venceram a barreira da resistencia todas as equipes partiram para ter um motor turbo …
Fernando Marques
Niterói RJ
Oi Fernando!
De fato, o mundo da F1 só começou a dar o devido crédito ao Turbo quando a Renault ganhou sua primeira em Dijon 79, após dois longos anos desde a estreia. No fim de 80 a Ferrari já colocava seu motor turbo em testes de pista, e a BMW, no ano seguinte. Isso deu espaço para Williams e Brabham, ainda de DFV, terem superioridade na pista com chassis superiores. Já em 82 podemos ver claramente como Ferrari, Renault e Brabham-BMW tinham desempenhos superiores, mas ainda muita fragilidade. E a Era Turbo teve que esperar 83 para realmente se firmar.
A cronologia dos 10 motores Turbo da F1 foi: 1) Renault [77]; 2) Ferrari [81], 3) Hart [81]; 4) BMW/Megatron [82/87]; 5) Alfa Romeo [83]; 6) Honda [83]; 7) TAG-Porsche [83]; 8) Zakspeed [85]; 9) Motori Moderni [85]; e Ford-Cosworth [86].
Abração!
Lucas Giavoni
Para complementar:
http://autoentusiastas.blogspot.com.br/2011/12/colin-chapman-e-o-bmw-turbo-f-1.html
Trata da pré-história deste motor, muito legal…
Oi Allan!
Realmente é um excelente texto complementar. Confesso que não conhecia a “origem” do cabeçote do M12/13.
Rosche, de fato, conseguiu se aproveitar da receita de Duckworth, mas o contrário foi tentado e jamais conseguido. Refiro-me ao programa Turbo da Cosworth, iniciado em julho de 1984. Keith tentou, como a BMW, desenhar em 1985 um motor em configuração de 4 cilindros em linha para a equipe de Carl Haas, que tinha um bom chassi Lola desenhado por Ross Brawn. Mas o novo motor foi um fiasco – mal passava dos 10.500 rpm no dinamômetro e já estourava. A Cosworth precisou refazer os planos do zero, projetando um V6 de 120º em alumínio, mais parecido com o bloco que a Ferrari usou em 1985. Em 1986, a Lola-Haas foi um fiasco. Por mais que o chassi tivesse potencial, o motor não era páreo para Honda, TAG-Porsche, Renault, BMW e Ferrari. No fim das contas o Turbo Cosworth só era melhor em 1986 que o caótico beberrão V8 Alfa Romeo, o limitado V6 Motori Moderni, o pobre L4 Zakspeed e o aposentado L4 de Brian Hart, que só começou a funcionar bem quando optou por turbos da Holset, no fim de 1983 (foi a pitada de sorte para o começo de carreira de Senna).
E vale lembrar que a própria Ferrari estudou e chegou a produzir um 4 cilindros turbo para testes, optando por ficar com propulsores de 6 cilindros, em ângulos variados durante a Era Turbo.
Muitos tentaram, mas só Rosche conseguiu fazer um “Super” L4…
Abração!
Lucas