Motori Formula 1: specifiche tecniche, cilindrata e potenza

Il regolamento FIA definisce ogni aspetto caratteristico dei motori Formula 1: architettura V6, 1.6 litri di cilindrata e distribuzione a 24 valvole.

La Formula 1 rappresenta il vertice degli sport motoristici, per via della grande tradizione e dell’enorme seguito di pubblico di cui gode in tutto il mondo. Un posto di assoluto rilievo all’interno del Circus è riservato ai motori. Nel corso del tempo, di pari passo con lo sviluppo meccanico e tecnologico, i propulsori adottati dalle monoposto in gara nel Mondiale di F1 si sono evoluti. Parimenti, anche il regolamento relativo all’utilizzo dei motori Formula 1 ed alle specifiche tecniche degli stessi ha subito notevoli variazioni.

I motori Formula 1 2019: il regolamento tecnico

La FIA (la Federazione Automobilistica Internazionale), tramite un’apposita sezione del proprio sito ufficiale, pubblica ogni anno l’insieme delle prescrizioni tecniche che le Scuderie devono rispettare per poter essere ammesse alla competizione. Per quanto riguarda il Mondiale di Formula 1 del 2019, i principali elementi relativi alla propulsione sono i seguenti:

• Il power train (gruppo motopropulsore) deve essere costituito dalla power unit (propulsore) e dai relativi sistemi di trasmissione della coppia motrice. Il gruppo comprende tutti gli organi meccanici ma non l’albero di trasmissione;
• La power unit deve essere costituita da un motore a combustione interna, compresi gli organi ausiliari, un sistema di recupero dell’energia e tutti i sistemi di attuazione necessari a farli funzionare;
• Il motore deve essere costituito da un propulsore endotermico e da tutti gli organi ausiliari necessari al suo funzionamento;
• L’ERS (Energy Recovery System) è il sistema di recupero dell’energia “designato a recuperare energia dalla monoposto, immagazzinarla e renderla disponibile per la propulsione e, in maniera accessoria, per il funzionamento degli organi ausiliari“;
• La Motor Generator Unit – Kinetic (MGU-K), ovvero il dispositivo elettrico collegato meccanicamente al drive train come parte dell’ERS;
• La Motor Generator Unit – Heat (MGU-H) è l’organo collegato alla turbina di scarico come parte dell’ERS.

Per quanto concerne le specifiche tecniche, la FIA impone le seguenti caratteristiche:

• sono ammessi solo motori a quattro tempi con cilindri alternativi;
• la cilindrata motori Formula 1 non può essere superiore a 1.600 cc, con una tolleranza di 10 cc in meno;
• la velocità massima di rotazione dell’albero a camme non può superare i 15.000 giri al minuto;
• per quanto concerne l’architettura, la FIA consente l’utilizzo solo di motori V6 (con angolo di inclinazione pari a 90°); inoltre, ciascun cilindro deve presentare una circonferenza cilindrica e la medesima capacità;
• ogni cilindro deve avere quattro valvole, due di iniezione e due di scarico;
• il flusso di carburante non può essere superiore ai 100 kg/h; al di sotto del regime di 10.500 giri al minuto, non deve superare la quantità espressa dalla formula Q (kg/h) = 0.009 N(rpm)+ 5.5;
• la MGU-K deve essere collegata al power train prima della frizione principale e la velocità di rotazione non può superare i 50.000 giri al minuto; il peso non può essere superiore ai 7 kg;
• la MGU-H non può avere una velocità di rotazione superiore a 125.000 giri al minuto.

Di seguito, le dimensioni massime consentite dei motori di Formula uno:

• alesaggio pari a 80 mm (con tolleranza di un millimetro in meno);
• la linea centrale dell’albero a camme deve giacere lungo il piano centrale della vettura e tra gli 85 ed i 90 mm al di sopra del piano di riferimento;
• il diametro della radice delle valvole non deve superare i 4,95 mm;
• il diametro del perno del cuscinetto principale dell’albero motore non deve superare i 43.95 mm;
• la geometria di compressione dei cilindri non può superare il valore pari a 18.

I motori Formula Uno possono essere costruiti utilizzando sei diversi materiali: lega metallica (a base di uno o due elementi), materiale intermetallico, materiali compositi, MMC (Metal Matrix Composites) e materiali ceramici. Tali restrizioni riguardano anche i singoli organi: i pistoni, ad esempio, non possono essere costruiti in lega di titanio mentre l’albero motore deve essere di una lega a base di ferro.

La potenza dei motori da Formula 1

Il regolamento ufficiale non indica alcun valore ufficiale, minimo o massimo, che indichi la potenza motori Formula 1. In generale, però, i propulsori sviluppati per le monoposto di F1 sono in grado di erogare una potenza massima prossima ai 1000 CV.

Bisogna però sottolineare due aspetti: il primo è che le scuderie raramente tendono a diffondere i dati relativi alla cavalleria delle proprie monoposto. Il secondo riguarda una caratteristica più strettamente tecnica: ogni vettura è dotata di una centralina elettronica; per tanto, in base ad una specifica mappatura, le capacità prestazionali del motore possono variare.

Per avere un’idea dei cavalli motori Formula 1 ci si può affidare alle rilevazioni fonometriche effettuate da istituti specializzati. Nel corso della stagione 2019, i rilievi sono stati effettuati da due diversi istituti in occasione delle prove per il Gran Premio del Bahrain.

Dai dati raccolti è emerso che nessun power train ha superato la soglia dei 1000 CV; ciò rappresenta un dato in contrasto con quelli delle stagioni precedenti, quando le potenze rilevate erano superiori. Il motivo del ‘calo’ è dovuto alle norme sempre più rigide imposte dalla FIA, in particolare l’impossibilità di utilizzare l’olio lubrificante come additivo al carburante.

I rilievi hanno evidenziato come Ferrari e Mercedes abbiano espresso la stessa potenza (990 CV). La stessa fonte ha rilevato un valore di circa 952 CV per il 6 cilindri di produzione Honda, risultato leggermente più potente di quello prodotto dalla Renault.

L’evoluzione dei motori di Formula 1

Prima che il regolamento diventasse particolarmente rigido e specifico, in Formula 1 hanno gareggiato monoposto equipaggiate con un’ampia varietà di motorizzazioni, differenti per architettura e cilindrata.

L’architettura dominante è quella a 6 cilindri a V, ma non mancano caso di motori V8 (come il 3.0 litri dell’Alfa Romeo dei primi anni Settanta) o V10 (motori Arrows 1998 e 1999, con inclinazione da 72°, e Cosworth fino al 2010). Meno diffusi, ma comunque presenti, anche i propulsori a 4 e 6 cilindri in linea (la Bugatti ne propose uno da 8 cilindri in linea nel 1956); i primi furono prodotti dalla BMW fino agli anni Ottanta (con cilindrate comprese tra 1.5 e 2.0 litri) mentre un esempio dei secondi è rappresentato dai motori Bristol degli anni Cinquanta. Il motore con numero maggiore di cilindri spetta al V16 prodotto dalla BRM nel 1951, poi modificato a fine anni Sessanta con architettura ad H e cilindrata da 3.0 litri. Il record in fatto di cilindrata spetta al V12 Ferrari del 1950-51 (4.5 litri).