فرمول یک ایران – موتورهای پیچیده، توربو شارژ، کوچک اما قدرتمند حال حاضر فرمول یک، نتیجه نزدیک به هفتاد سال تحقیق و توسعه همراه با جاه‌طلبی در حوزه موتور در فرمول یک بوده است. در این هفتاد سال فرمول یک موتورهای مختلفی را تجربه کرده است؛ موتورهایی حجیم و قدرتمند. در این مطلب تاریخچه موتور در فرمول یک را با هم مرور خواهیم کرد. پیش از آن مختصر توضیحی درباره انواع موتور آورده شده است.

موتور خطی (Inline or Straight Engine): آرایش خطی ساده ترین پیکربندی سیلندرها در موتور محسوب می شود. در این پیکربندی تمام سیلندرها در یک محفظه، در یک خط و در صفحه عمود بر میل لنگ قرار می گیرند.

موتور تخت (Flat or Boxer Engine): در این پیکربندی سیلندرها در یک صفحه افقی، معمولاً در دو محفظه مقابل هم و در دو طرف میل لنگ قرار می گیرند.

موتور V شکل (V Engine): پیکربندی V شکل از مرسوم ترین آرایش سیلندر ها در موتور شناخته می شود. در این پیکربندی سیلندر ها در دو صفحه و محفظه جدا که با هم زاویه تشکیل می دهند قرار می گیرند. بنابراین هنگامی که در راستای میل لنگ به آن ها نگاه کنید همانند حرف V به نظر می آیند.

انواع آرایش سیلندر

انواع آرایش سیلندر

مقایسه انواع پیکربندی سیلندر ها:

– ساخت موتور خطی از دو نوع دیگر ساده تر است.

– موتور خطی در هر جهتی می توانند قرار گیرد.

– موتور تخت ارتفاع کم تری نسبت به دو نوع دیگر دارد لذا مرکز ثقل پایین تر و پایداری خودرو بیش تر است.

– موتور V شکل ارتفاع، طول و معمولاً وزن کم تری نسبت به موتور خطی دارد؛ لذا علاوه بر پایین آوردن مرکز ثقل خودرو، وزن آن را نیز کاهش می دهد.

موتور تنفس طبیعی: به موتوری گفته می شود که هوا تحت فشار اتمسفریک به صورت طبیعی به چرخه احتراق مکیده می‌شود.

سوپرشارژر: کمپرسوری است که با افزایش فشار هوا آن را به داخل محفظه احتراق می مکد. لذا هوای بیشتر و در نتیجه اکسیژن اضافی برای احتراق با سوخت در اختیار خواهد بود که منجر به افزایش راندمان و قدرت موتور می شود. سوپرشارژر از طریق مکانیکی به میل لنگ متصل است و این باعث کاهش نسبی قدرت موتور می شود.

توربوشارژر: همانند سوپرشارژر، کمپرسوری که هدف آن تامین اکسیژن اضافی به منظور بهبود واکنش احتراق در چرخه سوخت است با این تفاوت که محرک آن توربینی است که به وسیله گازهای خروجی موتور تغذیه می شود و برخلاف سوپرشارژر نیروی لازم را از میل لنگ نمی گیرد.

۱۹۵۰ الی ۱۹۵۳ آغاز فرمول یک عصر موتورهای سوپرشارژ

در پیدایش رقابت‌های فرمول یک تیم‌ها در استفاده از دو موتور مختلف حق انتخاب داشتند. موتور سوپرشارژ تا سقف ۱٫۵ لیتر و موتور تنفس طبیعی تا سقف ۴٫۵ لیتر – که با معیارهای امروزی هیولایی محسوب می‌شد. تالبوت (Talbot) گزینه ۴٫۵ لیتری شش سیلندر خطی (In-line six cylinders – L6) را انتخاب کرده بود در حالی که سایر تیم‌ها موتور سوپرشارژ را ترجیح می‌دادند. به کمک تکنولوژی ایرودینامیک، موتور سبک تر سوپرشارژ نسبت به موتور تنفس طبیعی از مزیت برخورددار بود اما ترکیب موتور کوچک و سوپرشارژر عظیم با مصرفی پنج برابر موتورهای تنفس طبیعی، به شدت تشنه بنزین بود. هنگامی‌که موتورهای قدرتمندترِ تنفس طبیعی که مخصوص فرمول یک طراحی شده بودند معرفی شدند، موتور‌های سوپرشارژ از رونق افتادند. موتورهای سوپرشارژ ترکیب‌های مختلفی را شامل می‌شدند؛ آلفا (Alfa) و مازراتی (Maserati) به ترتیب از موتورهای با آرایش خطی هشت (L8) و چهار سیلندر (L4) استفاده می‌کردند در حالی که فراری به موتور هشت سیلندر V شکل مجهز بود و جالب این که جپ (Jap) از موتور W شکل و بی ار ام (BRM) از موتور V شکل شانزده سیلندر استفاده می‌کردند!

1952

۱۹۵۲ الی ۱۹۵۳ پیوند اجباری اف یک و اف دو

فقدان تیم‌های تولید کننده سبب شد تا رقابت‌های سال ۱۹۵۲ تحت قوانین فرمول دو آغاز شود که این به معنی استفاده از موتورهای دو لیتری تنفس طبیعی بود. موتور‌های چهار و شش سیلندر خطی رقابت را قبضه کردند اگرچه اولین موتور هشت سیلندر V شکل در گرندپری سوئیس ۱۹۵۲ استفاده شد. بعدها در همان فصل موتور چهار سیلندر تخت (Flat Four) رونمایی شد.

۱۹۵۴ الی ۱۹۶۰: آخرین حضور خودروهای موتور جلو

قوانین فرمول یک بار دیگر در سال ۱۹۵۴ بازگشتند اما حجم موتورها به ۲٫۵ لیتر کاهش پیدا کرده بود. تیم‌ها همچنین مختار بودند از موتورهای ۷۵۰ سی سی سوپرشارژ استفاده کنند اما هیچ تیمی ‌به سراغ این انتخاب نرفت. در ابتدا موتور‌های چهار و شش سیلندر خطی از سال قبل راه خود را به مسابقات باز کردند اما تیم‌ها سریعاً به دنبال توسعه بودند. از جمله ظهور مرسدس (Mercedes) و موتور هشت سیلندر خطی M196. مرسدس سیستم تزریق مستقیم مکانیکی را به کار گرفته بود که به طور مشخصی قدرت بیشتری نسبت به رقبای دارای کاربراتور ارائه می‌داد. مرسدس همچنین از شیرهای دیسمودرومیک (Desmodromic Valves) استفاده می‌کرد؛ سیستمی‌ که فنر بازگشتی را با یک دندانه جایگزین می‌کرد تا بسته شدن شیر را کنترل کند و به این طریق کنترل بیشتری بر چرخه سوخت داشته باشد.

نوآوری بعدی توسط لانچیا (Lancia) و خودروی D50 اش (که بعدها توسط فراری به ارث برده شد) مطرح شد. این خودرو معرفی کننده ایده جدید موتور تحمل کننده فشار بود. در واقع این موتور بخشی از شاسی بود که استرس به آن وارد می‌شد.

1954

۱۹۵۷: ظهور خودروهای موتور وسط

در ۱۹۵۷ خودروی T43 کوپر (Cooper) اولین خودروی فرمول یکی بود که موتورش را در پشت راننده قرار داد هرچند این ایده‌ای جدید نبود. اتو یونیون (Auto Unioin) در دهه ۱۹۳۰ خودروهای مسابقه ای موتور وسط ساخته بود. اما این ایده تحت قوانین فرمول یک اولین بار در اواخر دهه ۱۹۵۰ مطرح شد.

قرار دادن موتور در پشت راننده بالانس بهتر برای خودرو و به دنبال آن تمایل کم تر خودرو به کم فرمانی – که خودروهای موتور جلو به آن مبتلا بودند – را به همراه داشت. خودروهای اولیه تولید شده توسط اتو یونیون تمایل زیادی به بیش فرمانی داشتند و این نکته رانندگی با آن‌ها را دشوار می‌کرد. اما دو دهه توسعه بر روی سیستم تعلیق تا حدی این مشکل خودروهای موتور وسط را رفع کرده بود.

رویکرد بنیادی کوپر برای تغییر چشم انداز فرمول یک منجر به گزینه‌های کاربردی و مهندسی بیشتری شد. خودروی فرمول سه آن‌ها از موتور ۵۰۰ سی سی موتور سیکلت استفاده می‌کرد که برای محور انتقال آن مناسب تر بود. در نتیجه قرار دادن موتور پشت راننده اجتناب ناپذیر می‌شد. این طراحی سپس به خودروی فرمول دو کوپرT43 – منتقل شد و سپس به فرمول یک و موتور ۲L کاونتری کلایمکس (Coventry Climax) رسید.

کاربرد چندجانبه

امروزه فرمول یک در قله موتور اسپرت قرار دارد؛ چه از لحاظ تکنولوژی و چه از لحاظ جذابیت. اما همیشه این طور نبوده است. به گونه ای که حتی در دهه‌های اول شاهد حضور راننده‌ها در سری‌های مختلف به صورت هفتگی بودیم! علاوه بر این مسابقاتی که امروزه تحت عنوان رقابت‌های مبتدی تر می‌شناسیم، آن زمان مطرح نبود. لذا تکنولوژی‌های مشترک بیشتر مرسوم بود. یک مثال کوپر T43 موتور وسط بود که اولین بار به عنوان شاسی در فرمول دو استفاده شد. مثال دیگر موتور شش سیلندر فراری دینو (V6 Dino) بود که آن نیز ابتدا در فرمول دو استفاده شد.

فراری ابتداً موتور دینو را برای قوانین جدید فرمول دو مبنی بر استفاده از موتورهای ۱٫۵ لیتری که از سال ۱۹۵۷ اجباری شده بود توسعه داد که نهایتاً منجر به موتور شش سیلندر V شکل با زاویه ۶۵ درجه شد. نسخه بزرگ تر برای فراری ۲۴۶ و فرمول یک توسعه داده شد که مایک ‌هاوثورن (Mike Hawthorn) را به قهرمانی جهان در ۱۹۵۸ سوق داد.

1957

سازندگان موتور مستقل

اواخر دهه ۱۹۵۰ به عنوان مقطعی که تیم‌های مسابقه ای مستقل شروع به جایگزینی تولیدکننده‌های مطرح خودروسازی شدند، شناخته می‌شود. اتفاقی مشابه در حوزه موتور نیز رخ داد؛ تدریجاً مازراتی، آلفا، مرسدس و …. با بی ار ام، کاونتری کلایمکس و بعدها کازوورث (Cosworth) و رپکو (Repco) جایگزین شدند. این تفاوت ناشی از تغییر از ساخت موتور مسابقه ای توسط مهندسان خودروسازی به متخصصان مسابقه‌ای، تصمینی بود بر اینکه فرمول یک همچنان به سعی و خطا در دهه ۱۹۶۰ نیز ادامه خواهد داد حتی اگر قوانین سفت و سخت تر شوند.

۱۹۶۱ الی ۱۹۶۵: به دنبال محدود کردن سرعت

قوانین ۱۹۶۱ به منظور کاهش سرعت که طی سال‌های اخیر به شدت در حال افزایش بود، فرمول یک را به موتورهای ۱٫۵ لیتری محدود کرد؛ ایده‌‌ای که در سالیان بعد نیز چند بار مورد استفاده قرار گرفت. در چهار سالی که موتورهای ۱٫۵ لیتری مورد استفاده قرار گرفتند، توسعه بر روی آن‌ها به سرعت پیش در حال انجام بود به نحوی که در سال ۱۹۶۵ این موتورها قدرتی بیشتر از موتورهای ۲٫۵ لیتری که ابتداً جایگزین آن‌ها شده بودند تولید می‌کردند.

تنوع موتور‌ها قابل توجه بود؛ در سال ۱۹۶۱ فراری عنوان نخست سازندگان را به خود اختصاص داد در حالی که از موتور V6 استفاده می‌کرد. لوتوس کلایمکس (Lotus-Climax) با موتور L4 دوم شد و پورشه (Porsche) با موتور F4 در جایگاه سوم قرار گرفت. پیشرفت فراری مثال خوبی است از خلاقیت‌های که در جست و جوی قدرت بیشتر به کار گرفته می‌شد، همراه با مفاهیم جدید که هر چند ماه یک بار رونمایی می‌شد. آن‌ها کار خود را در دوران قوانین جدید با موتورهای ۶۵ درجه V6 آغاز کردند و سال بعد آن را با موتور ۱۲۰ درجه عوض کردند که به آن‌ها ۱۰ اسب بخار بیشتر به همراه مرکز ثقلی پایین تر می‌داد. ایده ۲۴ سوپاپ مورد بحث قرار گرفت اما در سال ۱۹۶۲ به فراموشی سپرده شد و موتور ۱۲ سوپاپی در سال ۱۹۶۳ مورد استفاده قرار گرفت.

در همین حال، کلایمکس مسیری دیگری را دنبال می‌کرد. موتور L4 FPF آن‌ها در سال ۱۹۶۱ تقریباً فراگیر شد. اما در انتهای فصل کوپر برای اولین بار از موتور V8 کلایمکس استفاده کرد. این موتور در ۱۹۶۲ شروع به کسب پیروزی کرد اما مغلوب موتور V8 بی آر ام شد. در حالی که موتور کلایمکس ۷۵۰۰ دور در دقیقه می‌زد، بی ار ام به ۱۱۰۰۰ دور در دقیقه رسیده بود. ۱۹۶۲ همچنین برای پورشه که تنها پیروزی اش به عنوان سازنده را کسب کرد قابل توجه است. با حرکت از موتور تخت چهار سیلندر به موتور تخت هشت سیلندر که با هوا خنک می‌شد، پورشه با رانندگی دن گارنی (Dan Gurney) فاتح گرندپری فرانسه شد. در هر حال موتور V8 ارجحیت بیشتری پیدا کرد به طوری که به فاصله دو سال موتورهای خطی منسوخ شدند.

در ۱۹۶۴ فراری به باشگاه استفادکنندگان موتورهای V8 پیوست و جان سرتیز (John Surtees) قهرمان جهان شد اما در همان زمان فراری در حال آزمایش موتورهای ۱۲ سیلندر تخت بود.

هوندا (Honda) که تازه وارد فرمول یک شده بود نیز به سمت موتورهای ۱۲ سیلندر رفت. اما موتورهای V شکل با زاویه ۶۰ درجه. رقابت برای دور موتور بیشتر محرکی برای تکثیر نوآوری‌ها و ایده‌های حوزه موتور شد. تفکر پشتِ حرکت از موتورهای L4 به V8 در واقع استفاده از تعداد سیلندرهای بیشتر اما ساخته شده برای قطعات متحرک سبک تر و کوچک تر و در نتیجه سرعت چرخشی بیشتر بود. پیچیدگی‌های این موتور بیشتر بود اما مهندسان موتور اسپرت رفته رفته بر آن کار کردند و در گرندپری پایانی ۱۹۶۵ در مکزیک، ریچی گینثر (Richie Ginther) با رانندگی هوندا اولین فاتح مسابقه با موتور ۱۲ سیلندر فرمول یک لقب گرفت.

1965

۱۹۶۶ الی ۱۹۸۶: موتور‌های سه لیتری

از ۱۹۶۱ الی ۱۹۶۵ سازندگان موتور فرمول یک موفق شدند قدرت موتورهای ۱٫۵ لیتری را ۲۵ درصد افزایش دهند و نهایتاً در پایان دوره، موتورها توانایی تولید ۲۲۰ اسب بخار را داشتند. پیشرفت‌های بیشتر با معرفی قوانین جدید در ۱۹۶۵ متوقف شد؛ قوانینی که موتورهای سه لیتری را به فرمول یک بازگرداندند.

در هیچ کجا صریحاً بیان نشده است که خودروی فرمول یک باید سریع ترین خودرو باشد. اما برای فرمول یک این موضوع همواره یک اصل بوده است. مشکلی که در اواسط دهه ۱۹۶۰ وجود داشت عبارت بود از این که خودروهای گروه ۳ GT که به موتورهای کوچک محدود نشده بودند قدرت بیشتری تولید می‌کردند و سریع تر بودند. فرمول یک با بازگشت به موتورهای سه لیتری و دست یابی سریع به ۳۰۰ اسب بخار به جنگ این خودروها رفت.

فرمول یک در سال اول قوانین شاهد حضور ترکیبی متنوع از موتورها بود. جایی که شرکت کنندگان طیف وسیعی از موتورها – از موتور کهنه کار L4 تا موتور پیشرفته، جاه طلبانه اما سنگین و غیر قابل اعتماد H16 بی ار ام – که تعریف ساده اش دو موتور ۱٫۵ لیتری V8 بی ار ام بود که مسطح شده و به هم متصل شده بودند – را مورد استفاده قرار می‌دادند. غرابت به حدی بود که موتور ۱۹۷۱ لوتوس به وسیله توربین گاز تغذیه می‌شد!

1967

کامیابی عظیم در ۱۹۶۷ حاصل شد؛ جایی که کازوورث موتور چهار سوپاپ دوگانه (Double Four Valve – DFV) را مورد استفاده قرار داد. این کمپانی چندوقتی در حاشیه فرمول یک کمین کرده بود و موتور دی اف وی V8 سه لیتری ۹۰ درجه با چهار سوپاپ دوگانه آن‌ها حقیقتاً تبدیل به نماد آن‌ها شد؛ این موتور ۱۲ عنوان قهرمانی جهان رانندگان و ۱۰ عنوان قهرمانی جهان سازندگان را با کسب پیروزی در ۱۵۵ گرندپری به دست آورد.

اگرچه این موتور ابتداً توسط لوتوس معرفی شد اما ارزش واقعی آن هنگامی مشخص شد که در اختیار سایر تیم‌ها قرار گرفت. این موتور سازندگان را از زیر سلطه آزاد کرد: موتور کازوورث دی اف وی که معمولاً به گیربکس هیولند (Hewland) متصل بود، یک پکیج مقرون به صرفه بود به نحوی که هر سازنده لایقِ شاسی می‌توانست سریعاً تبدیل به تیمی‌ رقابتی شود بدون آنکه نیاز چندانی به کمپانی مادر داشته باشد. بسیاری از تیم‌های مطرح فرمول یک، چه در گذشته چه در حال، راه خود را از طریق کازوورث دی اف وی به فرمول یک باز کردند.

استفاده از دی اف وی در ۱۹۶۹ کاملاً وسعت یافت و چهار تیم که در آن سال موفق به فتح مسابقات شدند – یعنی ماترا (Matra)، لوتوس، بریبم (Brabham) و مکلارن (McLaren) – را تامین کرد. در سال‌های بعد پیروزی‌های بیشتری با تایلر (Tyrrell)، مارچ (March)، ولف (Wolf)، هیسکث (Hesketh)، شدو (Shadow)، لیگیر (Ligier) و ویلیامز (Williams) به دست آمد.

عامل موفیت دی اف ویِ جمع و جور، طراحی بهینه آن برای کارکرد موتور در سرعت‌های بالا بود. این موتور در هر سیلندر چهار سوپاپ و پروفایل سیلندری سقف بسته داشت؛ که هر دو به منظور موثرتر کردن احتراق در سرعت‌های بالا تعبیه شده بودند. علاوه بر این طراحی سیلندر به نحوی بود که می‌توانست سوپاپ‌های اضافی را شامل شود و در عین حال اصطکاک را کاهش دهد.

1975

افزایش قدرت موتور نتیجه افزایش دور موتور دی اف وی بود. موتور اولیه ۴۰۰ اسب بخاری در ۹۰۰۰ دور در دقیقه، در سال ۱۹۸۳ بیش از ۵۰۰ اسب بخار در ۱۱۰۰۰ دور در دقیقه تولید می‌کرد. هرچند دی اف وی کاملاً عاری از مشکل دوام نبود.

در قسمت دوم با موتورهای استفاده شده در فرمول یک از ۱۹۷۷ تا حال حاضر آشنا می شویم.


۵ دیدگاه

قابل توجه تمام کاربران سایت فرمول یک ایران : از این پس جهت برخورد با کاربران متخلف جرایمی در نظر گرفته شده است که لازم است کاربران در هنگام ارسال دیدگاه خود نهایت دقت را فرمایند ، در بیان دیدگاه ها از توهین به دیگران و رانندگان و ... خودداری کنید ، در صورت مشاهده بدون در نظر گرفتن هر ملاکی IP فرد متخلف مسدود خواهد شد و دیگر نمیتواند وارد سایت شود .
  1. siavash
    1
    4

    خیلی از قهرمانی های تیم هایی مثل مک لارن مدیونه موتورهای پرقدرت مرسدس بوده
    و در واقع قهرمانیشو پای مرسدس نوشت الان که تیم جدا گانه دادن این قضیه بیش از پیش مشهوده

    پاسخ دادن
    • Sina j.v.n
      3
      1

      مکلارن با هوندا هم همکاری داشته و قهرمانی نه فقط مرسدس??.
      FA14 ?

      پاسخ دادن

Leave a Reply

Your email address will not be published.