ANOTACE ANOTACE V této bakalářské práci jsou klasifikovány závodní automobilové motory, známých i méně známých automobilových disciplín. První část se týká výhradně formulových motorů. V druhé části je pojednáno o závodních motorech kapotovaných automobilů. Ve finální části této práce je srovnání vybraných motorů vzájemně mezi sebou. Toto porovnání je vztaženo především k Formuli 1, která je ve světě považována za špičku moderních technologií. KLÍČOVÁ SLOVA Formule 1, Formule Champ Car, Formule BMW USA, série LeMans, série NASCAR, série DTM, ACO, FIA, ITR, technická pravidla, závodní motor, srovnání motorů, odsávací systém, vzduchový filtr, olejový a mazací systém, turbodmychadlo, mezistupňový chladič, plynový pedál, spojka. ANNOTATION In those bachelor s thesis are classified racing car engines, known and lesser - known automobile disciplines. Forepart have to do with entirely formula engines. In second parts is entertain about racing motor of CBE racing cars. In final parts those work, be level choice motors, one another with one another. This comparison is outspread above all to Formula 1 that the is abroad considered behind point modern technology. KEY WORDS Formula 1, Formula Champ Car, Formula BMW USA, series LeMans, series NASCAR, series DTM, ACO, FIA, ITR, technical regulations, racing engine, engine comparison, exhaust system, air filter, oil and coolant system, turbocharger, wastegate, intercoolers, throttle, clutch. BIBLIOGRAFICKÁ CITACE MARCELL, J. Klasifikace automobilových závodních motorů. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2006. 58 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. František Pražák, Ph.D.
PROHLÁŠENÍ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně a použil jsem literárních zdrojů a informací, které cituji a uvádím v seznamu použité literatury a zdrojů. V Brně dne... Podpis
PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Na tomto místě bych chtěl poděkovat vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Františku Pražákovi, Ph.D. za zájem, připomínky a čas, který věnoval mé práci. Také bych chtěl hlavně poděkovat svým rodičům a všem mým blízkým za velkou podporu.
OBSAH OBSAH OBSAH 11 ÚVOD 13 1 ROZBOR A KLASIFIKACE FORMULOVÝCH MOTORŮ 14 2 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE 1 15 2.1 Technická fakta o motoru Formule 1 16 2.2 Technická pravidla pro konstrukci motoru (rok 2006) 17 2.2.1 Specifikace motoru 17 2.2.2 Alternativní motory 17 2.2.3 Rozměry motoru 17 2.2.4 Hmotnost a těžiště 17 2.2.5 Variabilní geometrické systémy 17 2.2.6 Palivové systémy 18 2.2.7 Elektrické systémy 18 2.2.8 Ovládací členy motoru 18 2.2.9 Pomocné zařízení motoru 18 2.2.10 Přívod vzduchu do motoru 18 2.2.11 Materiály a konstrukce definice 19 2.2.12 Materiály a konstrukce všeobecně 19 2.2.13 Materiály a konstrukce komponenty 19 2.2.14 Startování motoru 20 3 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE CHAMP CAR 21 3.1 Technická fakta o motoru Champ Car 22 3.2 Technická pravidla pro úpravy na konstrukci motoru platná pro rok 2006 23 3.2.1 Motor 23 3.2.2 Odsávací systém 23 3.2.3 Vzduchový filtr 23 3.2.4 Olejový a mazací systém 23 3.2.5 Turbodmychadlo 23 3.2.6 Klapka rozvodu výfukových plynů (do turbodmychadla a výfuku) 23 3.2.7 Mezistupňový chladič 24 3.2.8 Plynový pedál 24 3.2.9 Spojka 24 4 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE BMW USA 25 4.1 Technická fakta motoru Formule BMW 27 4.2 Technická pravidla pro úpravy na konstrukci motoru platná pro rok 2006 28 5 ROZBOR A KLASIFIKACE ZÁVODNÍCH MOTORŮ KAPOTOVANÝCH AUTOMOBILŮ 29 6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS 30 6.1 Technická pravidla pro úpravu na konstrukci motoru platná pro rok 2006 (třída LM GT1) 37 6.1.1 Výroba a pozice 37 6.1.2 Modifikace 37 6.1.3 Plynový pedál 37 6.1.4 Motory s přirozeným sáním 37 11
OBSAH 6.1.5 Turbokompresorové / přeplňované motory 38 6.1.6 Teplota plnění 39 6.1.7 Chlazení 39 6.1.8 Výfuk 39 6.2 Technická pravidla pro úpravu konstrukce motoru (třída LM GT2) 40 6.2.1 Typ a pozice 40 6.2.2 Modifikace 40 6.2.3 Plynový pedál 41 6.2.4 Motory s přirozeným sáním 41 6.2.5 Turbokompresorové / přeplňované motory 41 6.2.6 Chlazení 42 6.2.7 Výfuk 42 6.3 Technická pravidla pro úpravu konstrukce motoru (třída LM P1 a LM" P2) 43 6.3.1 Specifikace motoru 43 6.3.2 Turbokompresorové motory 43 6.3.3 Teplota plnění 43 6.3.4 Systém sání 43 6.3.5 Odsávací systém 44 6.4 Technická fakta o motorech vozů série LeMans 44 7 KLASIFIKACE MOTORU VOZU NASCAR 45 7.1 Technická fakta o motoru vozu NASCAR 46 7.2 Technická pravidla pro úpravy na konstrukci motoru 47 7.2.1 NASCAR Rule Book (kniha pravidel) 47 8 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ DTM 48 8.1 Technická fakta o motoru vozu DTM 49 8.2 Technická pravidla pro úpravy na konstrukci motoru platná pro rok 2006 50 8.2.1 Zveřejněný výtah z technických pravidel 50 9 POROVNÁNÍ POHONNÝCH JEDNOTEK VZÁJEMNĚ MEZI SEBOU 51 9.1 Porovnání pohonných jednotek 53 9.1.1 Formule 1 vs. Champ Car 53 9.1.2 Formule 1 vs. Formule BMW 53 9.1.3 Formule 1 vs. LeMans P1 (Audi R10 TDi) 53 9.1.4 NASCAR vs. Champ Car 53 9.1.5 DTM vs. NASCAR 53 10 ZÁVĚR 54 11 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ (LITERATURA) 55 12 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK, SYMBOLŮ A VELIČIN 56 13 SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ 57 14 SEZNAM TABULEK 58 12
ÚVOD ÚVOD Tato práce se snaží popsat porovnání motorů užívaných v jednotlivých automobilových soutěžích (pouze silniční závody). Jsou zde porovnány motory používané jak ve formulových vozech (formule 1, Champcar, formule BMW), tak i v kapotovaných (LeMans, DTM, NASCAR). Porovnání motorů je jednak v hladině dovolených pravidel pro danou soutěž, v porovnání základních parametrů motoru (zdvihový objem, přeplňování) a v poslední řadě v porovnání výkonnosti motoru (výkon na 1 kg hmotnosti vozu, střední pístová rychlost). 13
1 ROZBOR A KLASIFIKACE FORMULOVÝCH MOTORŮ 1 ROZBOR A KLASIFIKACE FORMULOVÝCH MOTORŮ K rozboru a klasifikaci byly vybrány motory těchto automobilových disciplín: a) Série vozů Formule 1 b) Série vozů Champ Car c) Série vozů Formule BMW USA 14
2 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE 1 2 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE 1 2 Obr.1 Motor Toyota RVX-07 F1 Obr.2 Toyota FT 107 F1 15
2 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE 1 Tab.1 Specifikace motoru Toyota RVX-07 Typ motoru RVX - 07 Zdvihový objem 2398 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 8 Počet ventilů 32 Vrtání x Zdvih Kompresní poměr Normální (přeplňování zakázáno) 530 kg Min. 95 kg přibližně 90 x 45 mm nezjištěno Maximální výkon 544,36 kw (740 koní) @ 19000 ot/min Maximální točivý moment nezjištěno Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost Výdrž motoru Palivo 1,021 kw/kg 227,1 kw/l 28,5 m/s Max. 600 km (výměna nebo renovace) Bezolovnatý benzín Euro 98 oktanů 2.1 Technická fakta o motoru Formule 1 Součásti motoru moderní Formule 1 jsou jedny z nejvíce zatěžovaných strojních součástí na planetě. Výkon vozu Formule 1 je odlišný díky velkému počtu výrobců. Pro současné motory moderní Formule 1 se uvažuje výkon okolo 700 až 750 koní při otáčkách 19000 ot/min. Jeho průměrná spotřeba paliva je přibližně 75 l/100 km. Točení při takto vysokých rychlostech vyvolá urychlující sílu na pístech, dosahující přibližně 9000 G. Formule 1 disponuje velice vysokými výkony, velice moderními technologiemi konstrukce a výroby součástí. Tohoto všeho je dosaženo samozřejmě za velice vysokou cenu. 16
2 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE 1 2.2 Technická pravidla pro konstrukci motoru (rok 2006) 2.2.1 Specifikace motoru 2.2 2.2.1 a) Může být použit pouze 4-taktní motor s vratným pohybem pístu. b) Objem motoru nesmí přesáhnout 2400 cm 3. c) Přeplňování motoru je zakázáno. d) Všechny motory musí mít 8 válců, které musí být umístěny v 90 V konfiguraci, přičemž kolmý řez každého válce musí být kruhový. e) Motory musí mít 2 sací a 2 výfukové ventily na jeden válec. U ventilů je povolen pouze vratný pohyb. Těsnící rozhraní mezi pohybujícími se částmi válců a nehybnými částmi motoru musí být kruhové. 2.2.2 Alternativní motory Do roku 2010 si mezinárodní závodní federace FIA rezervovala právo, že každý tým použije motor, který bude splňovat technická pravidla pro rok 2005, přičemž maximální otáčky klikového hřídele nesmí překročit limit, který byl stanoven FIA na 19000 ot/min. Motor taktéž nesmí přesáhnout parametry V8-2,4 cm 3. 2.2.3 Rozměry motoru 2.2.2 2.2.3 a) Průměr válce motoru nesmí překročit 98 mm. b) Válcová rozteč musí být fixována na vzdálenost 106,5 mm (+/ 0,2 mm). c) Centrální osa klikové hřídele nesmí být níže než 58 mm nad základní rovinou. 2.2.4 Hmotnost a těžiště 2.2.4 a) Celková váha motoru musí být minimálně 95 kg b) Těžiště motoru nesmí ležet níže než 165 mm nad referenční (základní) rovinou c) Podélná a příčná poloha těžiště motoru musí spadat pod část nazývající se geometrický střed motoru, +/ 50 mm d) Podle ustanovení FIA bude motor zahrnovat: - Sací soustavu, vzduchový filtr, přidělovač paliva, injektory, zapalovací cívky, motorové senzory a elektrické vedení, chladící čerpadla a olejové pumpy. e) Podle ustanovení FIA nebude motor zahrnovat: - Kapaliny, výfukové potrubí, tepelný štít (tepelné stínění), olejové nádrže, soustavu vodních zásobníků, tepelné výměníky, hydraulický systém (např.: pumpy, zásobníky, potrubí, servoventily, solenoidy, ovládací členy. 2.2.5 Variabilní geometrické systémy 2.2.5 a) Variabilní geometrie sacích systémů není povolena. b) Variabilní geometrie výfukových systémů není povolena. c) Variabilní systémy časování ventilů a zdvihu ventilů nejsou povoleny. 17
2 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE 1 2.2.6 Palivové systémy a) Tlak paliva dodávaný do injektorů nesmí přesáhnout 10 MPa. Senzory musí být uzpůsobeny k přímému měření tlaku paliva dodávanému do injektoru, tyto signály musí být dodány přímo do měřící ústředny FIA. b) Je povolen pouze jeden palivový injektor na válec, který musí vstřikovat směrem přímo do strany nebo na vrch sacího ventilu. 2.2.7 Elektrické systémy a) Zapalování je povoleno pouze prostřednictvím jedné zapalovací cívky a zapalovací svíčky na jeden válec. Použití plasmy, laseru, nebo jiné vysokofrekvenční technologie zapalování je zakázáno. b) Jsou povoleny pouze konvenční zapalovací svíčky, které fungují při vysokém napětí elektrického výboje skrz neizolovaný otvor. Zapalovací svíčky nepodléhají materiálovým omezením 2.2.12 a 2.2.13. c) Primární regulované napětí v autě nesmí přesáhnout hodnotu 17 V stejnosměrného proudu. Toto napětí je definováno jako stabilizovaný výkon z nabíjecí systému na autě. 2.2.8 Ovládací členy motoru S následujícími výjimkami hydraulického, pneumatického nebo elektrického ovládání je zakázáno: a) Elektrické solenoidy ojediněle pro kontrolu motorových kapalin. b) Komponenty poskytující kontrolu tlaku vzduchu pro pneumatický ventilový systém. c) Prostý ovládací člen k ovládání systému plynového pedálu motoru. 2.2.9 Pomocné zařízení motoru S výjimkou palivového čerpadla musí být pomocné zařízení mechanicky ovládané přímo z motoru se stálým rychlostním poměrem ke klikové hřídeli. 2.2.10 Přívod vzduchu do motoru a) Jiný než vstřik paliva pro normální účel spalování, žádné zařízení, systém, proces, konstrukce nebo návrh za účelem nebo výsledek, který jakkoli sníží teplotu přívodu vzduchu do motoru je zakázán. b) Jiná než pumpa motoru odvětrávající plyny a palivo pro normální účely spalování v motoru a nanášení jakékoliv látky nebo směsi do přívodu vzduchu do motoru je zakázáno. 18
2 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE 1 2.2.11 Materiály a konstrukce definice 2.2.11 a) X základní slitina ( např. slitina na bázi Ni). X musí být nejvíce převažující prvek ve slitině jako %w/w základu. b) X-Y základní slitina (např. slitina na bázi Al-Cu). X musí být nejvíce převažující prvek stejně jako v bodě 2.2.11.a. Y musí být v přísadě prvku druhá nejvyšší součást celku %w/w, po X ve slitině. To znamená že obsah Y a všech dalších slitinových prvků musí být použit k určení druhého nejvyššího slitinového prvku Y. c) Intermetalické materiály (jako TiAl, NiAl, FeAl, Cu 3 Au, NiCo). Toto jsou materiály, kde materiál je základ v intermetalické fázi, tj. matrice z materiálového složení z většího než 50 %v/v v intermetalické fázi (fázích). Intermetalická fáze je pevný roztok mezi dvěma nebo více kovy ukazující jednu ze dvou částí iontové nebo kovalentní nebo kovové vazby s dlouhým pásmem, v omezeném pásmu složením kolem stechiometrického poměru. d) Kompozity jsou materiály, kde matrice materiálu je zpevněna další souvislou nebo nesouvislou fází. Matrice může být kov, keramika, polymer nebo materiál na bázi skla. Zesílení může být přítomno jako dlouhá vlákna (souvislé zesílení) nebo krátká vlákna, kníry a částice (nesouvislé zesílení). e) Kompozity s kovovou matricí (MMC s) jsou materiály s kovovou matricí obsahující fázi o větším než 2 %v/v, který není rozpustný v kapalné fázi kovové matrice. f) Keramické materiály (jako Al 2 O 3, SiC, B 4 C, Ti 5 Si 3, SiO 2, Si 3 N 4 ). Toto jsou anorganické kovové pevné částice. 2.2.12 Materiály a konstrukce všeobecně 2.2.12 Pokud není výslovně povoleno pro specifikaci komponent motoru, následující materiály nesmí být použity nikde v motoru: a) Slitiny na bázi Mg b) MMC s materiály c) Intermetalické materiály d) Slitiny obsahující více než 5% hmotnosti Berylia, Iridia ne Rhenia. Povlaky jsou povoleny za předpokladu, že celková tloušťka povlaku nesmí přesáhnout 25% části povlaku ze základního materiálu ve všech osách. Ve všech týkajících se případech nesmí povlakování přesáhnout 0,8mm. 2.2.13 Materiály a konstrukce komponenty 2.2.13 a) Písty musí být vyrobeny z hliníkových slitin jako jsou tyto: Al-Si, Al-Cu, Al- Mg nebo Al-Zn. b) Pístní čepy musí být vyrobeny ze slitiny železa a pouze z jednoho kusu materiálu. c) Ojnice musí být vyrobeny ze slitiny železa nebo titanu a musí být vyrobeny z jednoho kusu materiálu bez svařování nebo spojovacích montáží. 19
2 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE 1 d) Kliková hřídel musí být vyrobena ze slitiny železa. e) Svařování není povoleno mezi předními a zadními hlavními čepy ložisek. Kliková hřídel nesmí obsahovat materiál s hustotou přesahující 19000 kg/m 3. f) Vačková hřídel musí být vyrobena z materiálu na bázi slitiny železa. Každá vačková hřídel a vačkové výstupky musí být vyrobeny z jednoho kusu materiálu. Svařování není dovoleno mezi předními a zadními čepy ložisek. g) Válce musí být vyrobeny z materiálu na bázi slitiny železa, niklu, kobaltu nebo titanu. Duté složení ochlazené sodiem, lithiem nebo jednoduššími prvky je povoleno. h) Komponenty s otáčejícím se a vratným pohybem: i. Komponenty s pohybem otáčejícím a vratným nesmí být vyrobeny z materiálu o grafitické matrici, MMC s nebo keramických materiálů. ii. Valivé elementy z valivého prvku ložiska musí být vyrobeny z materiálu na bázi slitiny železa. iii. Časovací ustrojí mezi klikovou hřídelí a vačkovou hřídelí (včetně výstupků) musí být vyrobeno z materiálu na bázi slitiny železa. i) Statické komponenty: i. Skříně klikových hřídelí a hlavy válců motoru, musí být vyrobeny z odlévané nebo tvářené hliníkové slitiny. Nejsou povoleny kompozity nebo MMC s pro celé komponenty nebo části komponentů. ii. Každá kovová struktura jejíž primární nebo sekundární funkce je zachytit mazivo nebo chladivo uvnitř motoru, musí být vyrobena z materiálu na bázi slitiny železa nebo hliníku jako jsou slitinové systémy: Al-Si, Al-Cu, Al-Zn, Al-Mg. iii. Všechny závitové spony musí být vyrobeny z materiálu na bázi slitiny kobaltu, železa nebo niklu. Kompozity nejsou povoleny. iv. Vložky ventilového sedla, vedení ventilů a jiné nosné komponenty mohou být vyrobeny z kovových infiltrovaných předforem s dalšími fázemi, které nejsou používány pro zesílení. 2.2.14 Startování motoru Přídavné zařízení dočasně připojené k autu může být použito k nastartování motoru pouze na startovním roštu nebo v boxech. 20
3 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE CHAMP CAR 3 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE CHAMP CAR 3 Obr.3 Motor formule Champ Car Obr.4 Formule Champ Car 21
3 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE CHAMP CAR Tab.2 Specifikace motoru vozu Champ Car Typ motoru Ford Cosworth XFE 4 Zdvihový objem 2650 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 8 Počet ventilů 32 Vrtání x Zdvih Kompresní poměr Maximální výkon Maximální točivý moment Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost Výdrž motoru Palivo Turbodmychadlo 709,9 kg 125 kg 99 x 55,1 mm nezjištěno 515,2 kw (700 koní) @ 12000 ot/min - pro ovál (přizpůsobeno plnícím tlakem) 552 kw (750 koní) @ 12000 ot/min - pro klasické tratě 474,6 Nm @ 11000 ot/min 0,776 kw/kg 194,4 kw/1 l pro ovál 208,3 kw/1 l klasické tratě 22 m/s Max. do 2000 km (bez renovace) Methanol 3.1 Technická fakta o motoru Champ Car Motory pro seriál závodu Champ Car jsou přeplňované a jsou vyráběny pouze jedním výrobcem a to spol. Ford. Všechny týmy tím pádem dostanou do rukou stejnou výrobní konfiguraci motoru. Úpravy mohou probíhat pouze na tomto dodaném motoru a to podle platných technický pravidel (viz níže). Všechny aktivity, údržba, přestavba motoru, musí být provedena výrobcem motoru. Zajímavostí tohoto motoru jsou takzvané Pop-Off ventily, které v případě že turbodmychadlo vytvoří přetlak proudícího vzduchu do motoru, vytvoří tzv. výkonovou mezeru. 22
3 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE CHAMP CAR 3.2 Technická pravidla pro úpravy na konstrukci motoru platná pro rok 2006 3.2 Pro všechny účastníky je předepsáno: Motor: Cosworth XFE 4, V 90º, V8, maximální povolený objem je 2650 cm3. 3.2.1 Motor 3.2.1 a) Žádná součást motoru poskytnutá společností Cosworth nesmí být modifikována nebo nahrazena bez povolení organizace Champ Car. b) Všechny úpravy týkající se činnosti motoru musí být udělány buď jezdcem, palubním řídícím systémem nebo pokud je závodní auto v boxech. Dálková úprava jakékoli činnosti motoru není povolena. 3.2.2 Odsávací systém Je nařízeno použití odsávacího systému dodávaného společností Panoz specifických SSTT náhradních dílů. 3.2.3 Vzduchový filtr a) Musí být použit vzduchový filtr bez úprav, dodávaný společností Cosworth. b) Přidávání vzduchového potrubí nebo úpravy uvnitř vzduchového potrubí nebo vzdušného filtru, jiné než testované společností Cosworth, jsou zakázány. 3.2.4 Olejový a mazací systém a 3.2.2 3.2.3 3.2.4 Mazací systém motoru musí být typu suché jímky. Mazání motoru a chladící systém musí byt připojen k uchycující nádrži nebo nádržím, s minimální kapacitou 3,785 litrů a všechna spojení musí být ve shodě s požadavky organizace Champ Car. Během veškeré činnosti motoru může být použit pouze olej, schválený společností Cosworth pro použití v motoru XFE. 3.2.5 Turbodmychadlo 3.2.5 Turbodmychadlo dodávané společností Cosworth nesmí být modifikováno ani nahrazeno. 3.2.6 Klapka rozvodu výfukových plynů (do turbodmychadla a výfuku) 3.2.6 Klapky rozvodu výfukových plynů, ovládané pneumaticky pomocí regulovaného tlaku sacího potrubí, musí být instalovány v systému pro kontrolu tlaku sacího potrubí. Klapky rozvodu výfukových plynů nesmí být hydraulicky nebo elektricky poháněny. Klapky rozvodu výfukových plynů musí fungovat tak, jak byly dodány společností Cosworth bez úprav. 23
3 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE CHAMP CAR 3.2.7 Mezistupňový chladič Použití mezistupňových chladičů nebo zařízení navržených k redukci plnícího vzduchu pod teplotou výtlaku kompresoru jinou než teplotní rozdíl získaný vypařováním paliva, není povoleno. 3.2.8 Plynový pedál a) Všechny ovládací systémy plynového pedálu musí být mechanické, musí být přímo spojené do jezdcova plynového pedálu, a nesmí být elektronicky ovládány nebo poháněny. b) Bezpečnostní ovládací systém plynového pedálu: Plynový pedál musí být vybaven zabezpečením poskytujícím jezdci redukovat otáčky motoru v případě, že táhla plynového pedálu zůstanou v otevřené pozici. 3.2.9 Spojka Je nařízeno použití uhlík/uhlík spojky dodávané společnosti Tilton bez modifikací. 24
4 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE BMW USA 4 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE BMW USA 4 Obr.5 Motor Formule BMW Obr.6 Formule BMW USA 25
4 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE BMW USA Obr.7 Rozměry Formule BMW 26
4 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE BMW USA Tab.3 Specifikace motoru Formule BMW Typ motoru BMW K1200RS, motocyklový jednořadý Zdvihový objem 1171 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 4 Počet ventilů 16 Vrtání x Zdvih Normální Kompresní poměr 11,5:1 Maximální výkon Maximální točivý moment Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost 465 kg (bez jezdce) 71 kg (včetně rámu motoru) 70,5 x 75 mm 103,1 kw (140 koní) @ 9000 ot/min 117 Nm @ 6850 ot/min 0,223 kw/kg 88 kw/1 l 22,5 m/s Výdrž motoru Celá sezóna (odstavení pouze při opravách na motoru) Palivo Bezolovnatý benzín Sunoco GT 100 4.1 Technická fakta motoru Formule BMW 4.1 Největší zajímavostí této závodní série je typ motoru, který pochází z motocyklu BMW K1200RS. Díky své nepříliš velké váze dosahuje vůz s tímto 140 koňovým motorem rychlosti až 240 km/h. Výkon o hodnotě 140 koní je dnes prakticky běžnou záležitostí u osobních automobilů, kde lepší benzínový motor o objemu 1,8 cm 3 je schopen vyvinout výkon k hranici 150 koní. Dá se ale říci, že tato závodní disciplína by mohla hrát velkou roli do budoucna v rozvíjení motorů osobních automobilů. A to díky tomu, že parametry toho motoru jsou velmi blízko parametrům vozů nejprodávanějších tříd a to vozům nižší střední a střední třídy. Je také nutno připomenout, že tato série slouží také jako postupová třída pro mladé nadějné závodníky do předních světových sérií jako Formule 1, DTM, IRL, atd. 27
4 KLASIFIKACE MOTORU FORMULE BMW USA 4.2 Technická pravidla pro úpravy na konstrukci motoru platná pro rok 2006 a) Je povolen pouze originální zapečetěný motor typ 124 EA, pro oficiální testy, volné tréninky a závody. b) Pouze oficiální servisní technici Formule BMW nebo technická komise šampionátu jsou oprávněni porušit pečetě motoru. c) Motory s porušenými pečetěmi musí být nahlášeny a tím jsou diskvalifikovány z dalšího použití v šampionátu. d) Pokud je pečeť na datovém záznamníku motoru porušena, motor musí být renovován. e) Udržovací práce mohou být uskutečněny na vnějším povrchu motoru, nesmí však dojít k poškození pečetí. f) K nahrazení dostupných částí motoru, může být použito pouze originálních dílu BMW pro typ motoru 124EA uvedených v posledním katalogu náhradních dílů Formule BMW. g) Na žádost hlavního technického inspektora, musí účastníci připevnit zkušební hrot, poskytnutý organizací Formule BWM USA, v přídavném otvoru ve výfuku v přední části katalytického konvertoru, kdykoliv během závodu. 28
5 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS 5 ROZBOR A KLASIFIKACE ZÁVODNÍCH MOTORŮ KAPOTOVANÝCH AUTOMOBILŮ 5 K rozboru a klasifikaci byly vybrány tyto automobilové disciplíny: a) Série vozů LeMans i. kategorie LM P1 ii. kategorie LM P2 iii. kategorie LM GT1 iv. kategorie LM GT2 b) Série vozů NASCAR i. kategorie NASCAR NEXTEL Cup Series c) Série vozů DTM 29
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS 6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS Obr.8 Třída LMP1 (Audi R10 TDi) Obr.9 Třída LMP2 (Porsche RS Spyder) Obr.10 Třída LMGT1 (Corvette C6.R) Obr.11 Třída LMGT2 (Porsche 911 GT3 RSR) 30
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS Obr.12 Motor vozu Audi R10 TDi 31
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS Tab.4 Specifikace motoru vozu Audi R10 TDI quattro závodní třídy LM P1 Typ motoru TDI quattro Zdvihový objem 5500 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 12 Počet ventilů 48 Vrtání x Zdvih Kompresní poměr Maximální výkon Maximální točivý moment Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost Výdrž motoru Palivo 2 Turbodmychadla Garrett TR3076R 935 kg min. 200 kg 79,5 x 92 mm nezjištěno 485 kw (650 koní) @ 3000-5000 ot/min 1100 Nm @ 3000-5000 ot/min 0,518 kw/kg 88,2 kw/l 15,3 m/s Max. 5500 km bez renovace Shell V-Power Diesel LM24 Obr.13 Audi R10 TDi 32
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS Tab.5 Specifikace motoru vozu DOME S101 Judd závodní třídy LM P1 Typ motoru Judd GV4 72º V 10 Zdvihový objem 3997 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 10 Počet ventilů 40 Vrtání x Zdvih Kompresní poměr Maximální výkon Maximální točivý moment Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost Výdrž motoru Palivo Normální 912 kg nezjištěno nezjištěno nezjištěno 448 kw (600 koní) @ 7800 ot/min 475 Nm @ nezjištěno 0,491 kw/kg 112,1 kw/l nezjištěno Max. 5500 km bez renovace Bezolovnatý benzín 98 oktanů Obr.14 DOME S101 Judd 33
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS Tab.6 Specifikace motoru vozu Pescarolo Courage C60 EVO 04 Judd závodní třídy LM P2 Typ motoru Judd GV5 72º V 10 Zdvihový objem 4997 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 10 Počet ventilů 40 Vrtání x Zdvih Kompresní poměr Maximální výkon Maximální točivý moment Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost Výdrž motoru Palivo Normální 900 kg nezjištěno nezjištěno nezjištěno 448 kw (600 koní) @ 7800 ot/min 603 Nm @ nezjištěno 0,497 kw/kg 89,7 kw/l nezjištěno Max. 5500 km bez renovace Bezolovnatý benzín 98 oktanů Obr.15 Pescarolo Courage C60 EVO 04 Judd 34
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS Tab.7 Specifikace motoru vozu Lamborghini Murcielago R-GT závodní třídy LM GT1 Typ motoru Type 535 60º V 12 Zdvihový objem 5998 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 12 Počet ventilů 36 Vrtání x Zdvih Normální 1100 kg nezjištěno Kompresní poměr 10,7:1 Maximální výkon Maximální točivý moment Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost Výdrž motoru Palivo 87,1 x 86,9 mm 434,2 kw (590 koní) @ 6300 ot/min 710 Nm @ 5000 ot/min 0,395 kw/kg 72,4 kw/l 18,2 m/s Max. 5500 km bez renovace Bezolovnatý benzín 98 oktanů Obr.16 Lamborghini Murcielago R-GT 35
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS Tab.8 Specifikace motoru vozu Porsche 911 GT3 RSR (type 997) závodní třídy LM GT2 Typ motoru 911 RSR (type 997) Zdvihový objem 3800 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 6 Počet ventilů 24 Vrtání x Zdvih Normální 1224,7 kg nezjištěno Kompresní poměr 14,5:1 Maximální výkon Maximální točivý moment Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost Výdrž motoru Palivo 102 x 76,5 mm 357 kw (485 koní) @ 8500 ot/min 435 Nm @ 7250 ot/min 0,291 kw/kg 93,9 kw/l 21,6 m/s Max. 5500 km bez renovace Bezolovnatý benzín 98 oktanů Obr.17 Porsche 911 GT3 RSR (type 997) 36
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS 6.1 Technická pravidla pro úpravu na konstrukci motoru platná pro rok 2006 (třída LM GT1) 6.1.1 Výroba a pozice 6.1 6.1.1 a) Výroba motoru, orientace (klikové hřídele) a pozice musí souhlasit s ustanovením organizace ACO. b) Změna pozice motoru nesmí ovlivnit rozměry kabiny pilota. c) U aut, která mají uhlíkovou kostru, je modifikace pozice motoru zakázána. 6.1.2 Modifikace 6.1.2 6.1.2.1 Motor homologovaných aut bude mít: a) Blok motoru, hlavy válců, úhly válců, sled zapalování : vše originální. b) Přidávání materiálu do bloku motoru nebo hlavy válců je zakázáno. Sací a výfukové potrubí je povoleno, ale jeho podpěrné čelo na hlavě válce musí být maximálně 10 mm od původního těsnění čela válcové hlavy. c) Blok motoru a vedení zdvihátka ventilu mohou být vybaveny návlačkou, pokud nejsou původní. d) Obrábění bloku motoru a hlavy válců je povoleno. Olejová pumpa je povolená a může obsahovat víko ložiska klikového hřídele. e) Mazací otvory, vstřikovací otvory mohou být upraveny nebo zablokovány. 6.1.2.2 Jsou zakázány vyjma originálů na autě dostupném na prodej (homologovaná forma): a) Proměnné časování ventilů. b) Proměnná geometrie (turbodmychadla). c) Keramické komponenty. d) Proměnná délka sacího systému vyjma Wankelových motorů. e) Titan kromě ojnic, válců, misky pružin ventilů a tepelných štítů. f) Hořčík bez ohledu na mechanické vlastnosti pravidelně vyprodukovaný a popsaný v ACO homologované formě. g) Uhlík a kompozitní materiály vyjma když jsou použity ve spojce, krytech nebo nenapjatých trubkách. 6.1.3 Plynový pedál 6.1.3 Mezi plynovým pedálem a systémem regulace přívodu paliva do motoru, je povoleno pouze přímé mechanické spojení (tyč, lano). Pokud je originální auto vybaveno systémem bez mechanického spojení, muže být tento systém ponechán, ale ne modifikován. 6.1.4 Motory s přirozeným sáním 6.1.4 a) Objem: maximálně 8000 cm 3 37
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS b) Systém sání: Musí být vybaven jedním nebo více vzduchovými omezovači vyrobenými z kovu nebo kovové slitiny, průměr každého musí být dodržen nejméně 3 mm v jeho délce. Omezovače musí být maximálně 600 mm před osou prvního válce. Omezovače musí být maximálně 1000 mm od sebe (střed omezovačů). Dále musí být přizpůsobeny tak, že mohou být odstraněny k eventuální kontrole. c) Vzduchová nádrž: i. Všechna vzduchová plnění motoru musí projít skrz omezovače. ii. Vzduch musí být utěsněn naprosto za všech okolností. Pokud vzduchová nádrž obsahuje několik částí, musí být složeny účinným způsobem a design bude odsouhlasen organizací ACO. iii. Není povolena žádná trubka obsahující vzduch, který má přijít nebo odejít ze vzduchové nádrže. iv. Je to vnitřní celkový objem, měřený od řídícího průměru omezovačů do sacího kanálu v hlavě válců, nesmí být větší než 70 dm 3. v. Zablokování omezovačů musí vést k okamžitému zastavení motorů. Pokles měřený ve vzduchové nádrži, když motor zastaví, musí být: - stejný jako atmosférický tlak v místě, kde se uskutečnil test 15 kpa. - udržován během půl sekundy. vi. Standardní spojení Dash 3 male je nařízeno na vzdušných zásobnících pro možné spojení se systémem zaznamenávání dat pořadatele. Průměr kanálu na odvod vzduchu musí být minimálně 2,4 mm. Toto spojení musí být: - jednoduše přístupné. - mimo proudění vzduchu přes indukční trubky. - pokud možno směrem k sacímu hrdlu. - Zapečetěno, když se systém zaznamenávání dat pořadatele odpojí. vii. Pečetní zařízení bude předem vyrobeno pro volební komisi. viii. Za jakýkoli chybný provoz zodpovídá účastník. d) Je-li původní motor přeplňovaný, je povoleno systém přeplňování odstranit. 6.1.5 Turbokompresorové / přeplňované motory a) Objem: maximálně 4000 cm 3 b) Systém sání: i. Musí být vybaven jedním nebo více vzduchovými omezovači vyrobenými z kovu nebo kovové slitiny, průměr každého musí být dodržen nejméně 3 mm v jeho délce. ii. Pozice vzduchových omezovačů: Vzduchotěsný přímý rotační kužel musí být lícovaný mezi omezovači a sacím průměrem plnícího zařízení: - Tento kužel bude mít nařízen úhel otevření minimálně 7º. 38
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS - Na každém konci kužele, dlouhého maximálně 10 mm, je povolen kruhový tvar ke spojení průměru obou omezovačů a plnícího zařízení pro sání. c) Plnící zařízení i. Může zahrnovat jeden nebo více jednostupňových plnících zařízení s tepelnými výměníky vzduch/vzduch a/nebo vzduch/voda. ii. Není povoleno: - žádné zařízení, jakékoli to je, navržené k nastavení zevnitř kabiny pilota, podporující nebo elektronicky programově ovládající plnící tlak, pokud auto jede. - plnící zařízení obsahující keramické části, proměnné průměry sacích ventilů a proměnné úhly nastavení lopatky. d) Pokud je auto homologováno v LM GT2 a má ve standartu motor s přirozeným sáním, přeplňovací systém musí být homologován prostřednictvím organizace ACO. 6.1.6 Teplota plnění 6.1.6 a) Mezistupňové chladiče pro chlazení nasávaného vzduchu jsou povoleny: - Instalace mezistupňového chladiče nesmí změnit původní objem kabiny řidiče. b) Nehledě na mezistupňové chladiče, jakýkoli systém který by sloužil k jakémukoli snížení teploty nasávaného vzduchu a/nebo z plnění vzduchu a/nebo paliva do motoru je zakázáno. c) Nehledě na toto plnění, mezistupňový chladič vzduch/voda, trubky mezi turbo/super přeplňovacím zařízením, mezistupňovým chladičem a sacím potrubím jsou povoleny, ale jejich funkce musí být pouze usměrnění vzduchu. d) Rozstřikování nebo injektování jakékoli směsi jiné než palivo, je zakázáno. 6.1.7 Chlazení a) Chladící systém je povolen, ale číslo a pozice vodních chladičů musí souhlasit s ACO homologovanou formou. 6.1.8 Výfuk 6.1.7 6.1.8 a) Odsávací systém i. Výfukový systém nesmí vyčnívat přes obvod auta, při pohledu shora. ii. Musí být adekvátně izolován od kabiny řidiče. b) Instalace (auto s motorem vpředu) 39
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS - Podvozek a přední a zadní přepážky karoserie můžou být upraveny k tomu, aby odsávací systém a jeho oddělení od kabiny řidiče bylo tomuto přizpůsobeno: - Tyto omezené úpravy musí být schváleny organizací ACO. c) Otvor výfukového potrubí musí mít východ: i. Na zádi ve středu rozvoru. ii. Mezi 10 a 45 cm nad základní hladinou. d) Hladina hluku: Zvuk vydávaný z každého auta nesmí přesáhnou 113 dba během kvalifikačních tréninků a závodu. Měření bude prováděno 15 metrů od okraje dráhy. 6.2 Technická pravidla pro úpravu konstrukce motoru (třída LM GT2) 6.2.1 Typ a pozice a) Originální motor bude mít svoje původní umístění, orientaci a pozici. Nicméně je možno: - Snížení motoru pouze se souhlasem organizace ACO. - Posunutí dozadu (*) s podmínkou, že podvozek a rozměry kabiny řidiče nebudou změněny. (*) Tato úprava je povolena pouze pro auta vyráběná ve více než 2500 kusech (s identickými vnějšími hlavními rysy karoserie) ve 12 po sobě jdoucích měsících. b) Je povoleno měnit motorové armatury, ale bez modifikací: - Jejich polohu vyjma, když může být motor posunut dozadu. - Hlavní konstrukce, která může být vyztužená v oblasti armatury. c) Pouze pro auta s transaxle (náprava zahrnující převodovku - spojku - diferenciál / náprava s diferenciálem, převodovkou a spojkou v jedné skříni) hnacím ústrojím, tunel hnacího hřídele může být odstraněn a nahrazen přídavným motorem a/nebo hnacími podporami. Nové podpory musí být homologovány, stejně jako lokální modifikace do podvozku/karoserie, nezbytně pro jejich instalaci. 6.2.2 Modifikace a) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.2.1.a) b) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.2.1.b) 40
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS c) Hlavy válců mohou být upraveny obráběním pod podmínkou, že zbytky originálních dílů budou identifikovatelné. Vedení zdvihátka ventilu může být vybaveno návlačkou, pokud není původní. Blok motoru může být upraven obráběním: - pro úpravy vrtání nebo návlačky, pokud originální blok není vybaven návlačkou. - pod horizontální rovinou procházející osou hlavního ložiska klikové hřídele, pro připevnění suché jímky. - olejová pumpa je povolena a může obsahovat víko ložiska klikového hřídele. d) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.2.1.e) - použití hélicoils je povoleno. e) Základní prvky upevněné na bloku motoru, hlavě válců (klikové hřídeli, ojnicích, pístech, vačkové hřídeli, sacím potrubí, atd.) jsou povoleny, ale musejí být v souladu s body 6.2.2.a až 6.2.2.d. Hmotnost klikové hřídele nesmí být menší o víc něž 10% než je původní hřídel (titan je zakázaný). f) Jsou zakázány uchovávat na silničních autech dostupných na prodej: - Variabilní řízení ventilů (*). - Variabilní délka/průměr sacího systému (*). - Variabilní geometrie turbokompresorů/ turbodmychadel (*). - Titanu odloučeného z ojnic, ventilů a misek pružin ventilů, tepelných štítů. - Hořčík odloučený ze standardní výroby mechanických částí, které jsou popsány v ACO homologované formě. - Keramické komponenty ; uhlíkové nebo kompozitní materiály, s výjimkou použití ve spojkách a nenapjatých krytech, víkách nebo vedení. (*) Tyto zařízení nemohou být upravena, ale mohou být neutralizována nebo odstraněna. 6.2.3 Plynový pedál 6.2.3 - Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.3) 6.2.4 Motory s přirozeným sáním - Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.4.a až 6.1.4.c) 6.2.5 Turbokompresorové / přeplňované motory 6.2.4 6.2.5 a) Objem motoru: 4000 cm 3 Kompresor a/nebo turbodmychadlo může být použit pouze pokud jsou takovými systémy vybavena silniční auta homologovaná organizací FIA nebo z listu přijatelných aut vypracovaném organizací FIA. S výjimkou výměníků a trubek mezi 41
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS turbodmychadlem, mezistupňovým chladičem a potrubím, musí být celý původní přeplňovací systém ponechán a nesmí být upraven. b) Systém sání - Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.5.b) Dodatek: Všechny vzduchová plnění motoru musí procházet skrz vzduchové omezovače. c) Plnící zařízení i. Přeplňovaná auta nesmí být vybavena žádným zařízením které dovolí plnícímu tlaku, nebo elektronickému ovládacímu systému kontrolující plnící tlak, aby byl přizpůsoben pokud je auto v pohybu. ii. Proměnlivý průměr sacího ventilu a nastavitelnost vnitřní lopatka na turbodmychadle je zakázáno. Pokud je původní auto vybaveno podobným systémem, tento systém musí být neutralizován nebo demontován. d) Teplota plnění i. Mezistupňové chladiče mohou být nahrazeny ale jejich počet, jejich typ, jejich umístění a jejich pozice musí odpovídat originálům. Nicméně, každá modifikace uskutečněná přizpůsobením rozdílného mezistupňového chladiče nesmí změnit konstrukční celistvost auta a karoserie. Nehledě na mezistupňové chladiče, všechna zařízení, systémy, procedury, konstrukce nebo účelový design a/nebo efekt, který vede ke snížení jakékoliv z teplot nasávaného vzduchu a/nebo z plnění (vzduch a/nebo palivo) z motoru, je zakázáno. Trubky mezi přeplňovacím zařízením, mezistupňovým chladičem a potrubí jsou povoleny, ale použití musí být pouze k usměrnění nasávaného vzduchu. Trubky pro usměrňování vzduchu do výměníků jsou povoleny, ale musí být vyrobeny z žáruvzdorného, kompozitního materiálu na bázi laminátu. ii. Rozstřikování nebo injektování jakékoli směsi jiné než palivo, je zakázáno. 6.2.6 Chlazení Metoda chlazení, počet a umístění vodních chladičů musí být ponecháno. 6.2.7 Výfuk a) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.8.a-i). b) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.8.a-ii). c) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.8.b) d) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.8.c-i,ii) e) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.8.d) 42
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS 6.3 Technická pravidla pro úpravu konstrukce motoru (třída LM P1 a LM" P2) 6.3.1 Specifikace motoru 6.3 6.3.1 Tab.9 Povolené motory pro třídy LM P1 a LM P2 Motory s přirozeným sáním Turbokompresorové přeplňované motory (benzin) 2000 cm 3 LM P1 LM P2 6000 3400 cm 3 4000 cm 3 cm 3 maximálně 8 válců 4000 Zakázáno cm 3 maximálně 6 válců Turbokompresorové přeplňované motory (diesel) 5500 Zakázáno Zakázáno cm 3 a) Sací potrubí musí být vybaveno vzduchovými omezovači vyrobenými z kovu nebo kovové slitiny, průměr každého musí být dodržen nejméně 3 mm v jeho délce. 6.3.2 Turbokompresorové motory a) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.5.b-ii) b) Plnící zařízení včleňující keramické komponenty, proměnné průměry sacích ventilů a regulaci vnitřních lopatek je zakázáno. Regulace vnitřních lopatek připevněná na skříni turbíny je povolena. 6.3.3 Teplota plnění 6.3.2 6.3.3 a) Nehledě na mezistupňové chladiče, všechna zařízení, systémy, procedury, konstrukce nebo účelový design a/nebo efekt, který způsobí snížení jakékoliv z teplot nasávaného vzduchu a/nebo z plnění (vzduch a/nebo palivo) z motoru, je zakázáno. Trubky mezi přeplňovacím zařízením, mezistupňovým chladičem a potrubím jsou povoleny, ale použití musí být pouze k usměrnění nasávaného vzduchu. b) Rozstřikování nebo injektování jakékoli směsi jiné než palivo, je zakázáno. 6.3.4 Systém sání 6.3.4 a) není povoleno i. Proměnná délka potrubí (až na Wankelův motor). ii. Proměnné časování ventilů. 43
6 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ SÉRIE LEMANS Všechna zařízení, která umožňují modifikaci časového otevření ventilů a/nebo jejich zvednutí, je považováno za proměnné časování ventilů. Toto je povoleno pouze pro motory odvozené ze sériové výroby motorů vybavené systémem proměnného časováním ventilů a musí být původní. Auto, z kterého motor původně pochází, musí mít plnohodnotnou silniční homologaci a musí být vyráběno v minimálně 200 kusech ve 12 po sobě jdoucích měsících. b) Plynový pedál - LM P1: neomezený. - LM P2: Pouze přímé mechanické spojení (tyč, lano) je povoleno mezi plynovým pedálem a systémem řízení přívodu (paliva a/nebo vzduchu) do motoru. c) Vzduchová nádrž - Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.4.c-i,ii,iii,iv,v,vi,vii,viii) - Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.4.d) 6.3.5 Odsávací systém a) Viz technická pravidla LM GT1 (bod 6.1.8.d) b) Vývod výfukového potrubí: - Na zádi uprostřed rozvoru. - Uvnitř obrysu karoserie při pohledu shora. c) Dým V závodních podmínkách nesmí motor vytvářet viditelné výfukové exhalace. 6.4 Technická fakta o motorech vozů série LeMans Série vozů třídy LeMans se klasicky dělí na čtyři závodní typy a to LMP1, LMP2, LMGT1, LMGT2. Hlavními výrobci vozů jsou firmy jako Acura, Aston Martin, Audi, Chevrolet, Ferrari, Mazda, Panoz a Porsche. Vozy této série jezdí závody o celkové délce 300 až 5000 km. V poslední době výrobci motorů začali s výrobou závodních dieselových motorů. A jak je vidět, jsou schopny bez problémů konkurovat motorům benzínovým. Např. vůz Audi R10 TDi v loňském roce zvítězil ve čtyřech závodech po sobě. Po tomto úspěchu začali i další výrobci pracovat na vývoji závodních dieselových motorů. Třída GT2 je výkonově nejslabší, pohybuje se kolem 450 koní. Nejsilnější třída je P1, zde jsou výkony nad hranicí 700 koní. 44
7 KLASIFIKACE MOTORU VOZU NASCAR 7 KLASIFIKACE MOTORU VOZU NASCAR 7 Obr.18 Motor vozu Toyota Camry V8 Obr.19 Toyota Camry V8 45
7 KLASIFIKACE MOTORU VOZU NASCAR Tab.10 Specifikace motoru vozu Toyota Camry NASCAR V8 Typ motoru Camry V8 NASCAR Zdvihový objem 5867,6 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 8 Počet ventilů 32 Vrtání x Zdvih Normální 1542,2 kg nezjištěno Kompresní poměr 12,0:1 Maximální výkon Maximální točivý moment Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost Výdrž motoru Palivo 106,4 x 82,6 mm 625,6 kw (850 koní) @ 7500 ot/min 745,8 Nm @ 7500 ot/min 0,405 kw/kg 106,6 kw/l 20,7 m/s Max. 1100 km bez renovace Etylizovaný benzín 110 oktanů 7.1 Technická fakta o motoru vozu NASCAR V sérii Nascar Nextel Cup jsou pouze čtyři oficiální dodavatelé motorů. Jsou to Dodge, Chevrolet, Ford a nově i Toyota. Motory dnešních Nascar vozů dosahují výkonů okolo 750 koní bez přeplňování, při objemu blížícímu se 6000 cm 3, přičemž se vychází z motorů sériově vyráběných vozů. Motory mají například extrémně radikální profily vaček, které otevírají sací ventily podstatně dříve a drží je otevřené déle než normální silniční vozy. Toto dovolí napěchování většího objemu vzduchu do válců, zvláště při vyšších rychlostech. Tyto motory nepoužívají žádné palivové injektory, používají karburátory, které umí do motoru vpustit obrovské objemy paliva i vzduchu. Používají vysokonapěťové programovatelné zapalovací systémy, takže seřízení zapalování může být zákaznicky přizpůsobeno k tomu, aby poskytovalo co nejvíce možnou sílu. Série NASCAR zastává klasickou a známou americkou filozofii, čím větší objem motoru, tím větší výkon motoru. 46
7 KLASIFIKACE MOTORU VOZU NASCAR 7.2 Technická pravidla pro úpravy na konstrukci motoru 7.2.1 NASCAR Rule Book (kniha pravidel) 7.2 7.2.1 Pouze týmy, jezdci a oficiální členové NASCAR můžou dostat knihu sportovních a technických pravidel, nazvanou NASCAR Rule Book. Tato kniha má 5 různých vydání, a to jak pro každý rok, tak i pro každou sérii, která se v konkrétním roce jezdí. NASCAR tuto knihu neprodává. Je zakázáno tuto knihu volně šířit, nebo zveřejňovat. 47
8 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ DTM 8 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ DTM Obr.20 Motor vozu Mercedes-Benz C DTM Obr.21 Mercedes-Benz C-class DTM 48
8 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ DTM Tab.11 Specifikace motoru vozu Mercedes-Benz C DTM Typ motoru C-class DTM Zdvihový objem 4000 cm 3 Aspirace Váha vozu Váha motoru Počet válců 8 Počet ventilů 32 Vrtání x Zdvih Kompresní poměr Maximální výkon Maximální točivý moment Váhový výkon Výkon vztažený na 1 litr objemu Střední pístová rychlost Výdrž motoru Palivo Normální 1070 kg nezjištěno 92,9 x 86 mm nezjištěno 345,9 kw (470 koní) @ 7500 ot/min 500,4 Nm @ nezjištěno 0,346 kw/kg 86,5 kw/l 21,5 m/s Max. 500 km bez renovace Benzín 8.1 Technická fakta o motoru vozu DTM 8.1 V sérii DTM jsou pouze dva oficiální dodavatelé motorů. Jsou to Audi a Mercedes. Do roku 2004 k nim patřil i Opel. Každý rok vyrobí dodavatelé novou specifikaci motoru. Každá stáj má na výběr pouze jeden typ motoru, a to buď od Audi nebo Mercedesu. Již od roku 2004 jezdí vozy série DTM s motory o objemu maximálně 4000 cm 3. Ani v nové specifikaci motorů v roce 2007 se na tomto nic nemění. Dá se říci, že nové modely s novými specifikacemi, které odpovídají roku 2007, jsou pozměněny hlavně v oblastech podvozku (váhové snížení, posunutí těžiště podvozku), aerodynamiky (vedení vzduchu soustřeďující se v oblasti předního nárazníku) a úpravy vnitřního prostoru kabiny řidiče. Jak maximální výkon, tak i maximální točivý moment při otáčkách zůstaly prakticky stejné. Váha motoru i vozu se pouze nepatrně snížila. 49
8 KLASIFIKACE MOTORU VOZŮ DTM 8.2 Technická pravidla pro úpravy na konstrukci motoru platná pro rok 2006 Zde uvedená pravidla je pouze zveřejněný výtah pravidel. Kompletní soupis pravidel dostanou pouze týmy, jezdci, a osoby k tomu pověřené. O inovaci a soupis pravidel se stará organizace ITR (Internationale Tourenwagen Rennen e.v.). 8.2.1 Zveřejněný výtah z technických pravidel a) Může být použit pouze osmiválcový motor s úhlem řady válců 90. b) Maximální povolený objem motoru je 4000 cm 3 c) Jsou povoleny maximálně 4 ventily na válec. d) Sací systém musí být vybaven dvěma vzduchovými omezovači, každý o maximálním průměru 28 mm. e) Mohou být požity pouze 3 motory na 2 auta na sezónu. f) Maximální výkon musí být do 500 koní. Je omezeno vzduchovými omezovači. 50
9 POROVNÁNÍ POHONNÝCH JEDNOTEK VZÁJEMNĚ MEZI SEBOU 9 POROVNÁNÍ POHONNÝCH JEDNOTEK VZÁJEMNĚ MEZI SEBOU 9 Tab.12 Základní parametry motorů Typ motoru Zdvihový Váha Aspirace objem vozu Toyota RVX-07 2398 cm 3 530 kg Normální Ford Cosworth XFE 4 2650 cm 3 709,9 kg Turbodmychadlo BMW K1200RS 1171 cm 3 465 kg Normální Audi R10 TDi 5500 cm 3 935 kg 2 Turbodmychadla Judd GV4 72º V 10 3997 cm 3 912 kg Normální Judd GV5 72 V 10 4997 cm 3 900 kg Normální Lamborghini Type 5998 cm 3 1100 kg Normální 535 60 V12 Porsche 911 RSR 3800 cm 3 1224,7 kg Normální (type 997) NASCAR Camry V8 5867,6 cm 3 1542,2 kg Normální Mercedes C-class 4000 cm 3 1000 kg Normální DTM Tab.13 Vypočtené parametry motorů Typ motoru Výkon vztažený na 1l objemu Váhový výkon Střední pístová rychlost Toyota RVX-07 227,1 kw/l 1,021 kw/kg 28,5 m/s Ford Cosworth XFE 4 208,3 kw/l 0,776 kw/kg 22 m/s BMW K1200RS 88 kw/l 0,223 kw/kg 22,5 m/s Audi R10 TDi 88,2 kw/l 0,518 kw/kg 15,3 m/s Judd GV4 72º V 10 112,1 kw/l 0,491 kw/kg nezjištěno Judd GV5 72 V 10 89,7 kw/l 0,497 kw/kg nezjištěno Lamborghini Type 535 72,4 kw/l 0,395 kw/kg 18,2 m/s 60 V12 Porsche 911 RSR (type 93,9 kw/l 0,291 kw/kg 21,6 m/s 997) NASCAR Camry V8 106,6 kw/l 0,405 kw/kg 20,7 m/s Mercedes C-class DTM 86,5 kw/l 0,346 kw/kg 21,5 m/s 51
9 POROVNÁNÍ POHONNÝCH JEDNOTEK VZÁJEMNĚ MEZI SEBOU SDADDASDASDA Graf výkonu v závislosti na zdvihovém objemu Výkon P [kw] 700 600 500 400 300 200 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Zdvihový objem Vz [l] Toyota RVX-07 Ford Cosworth XFE 4 BMW K1200RS Audi R10TDi Judd GV4 72 V10 Judd GV5 72 V10 Lamborghini Type 535 60 V12 Porsche 911 RSR (type 997) NASCAR Camry V8 Mercedes C-class DTM Obr.22 Graf závislosti P-Vz Graf výkonu v závislosti na hmotnosti vozu Výkon P [kw] 700 600 500 400 300 200 100 0 0 500 1000 1500 2000 Hmotnost vozu [kg] Toyota RVX-07 Ford Cosworth XFE 4 BMW K1200RS Audi R10TDi Judd GV4 72 V10 Judd GV5 72 V10 Lamborghini Type 535 60 V12 Porsche 911 RSR (type 997) NASCAR Camry V8 Mercedes C-class DTM Obr.23 Graf závislosti P-m 52
9 POROVNÁNÍ POHONNÝCH JEDNOTEK VZÁJEMNĚ MEZI SEBOU 9.1 Porovnání pohonných jednotek 9.1.1 Formule 1 vs. Champ Car Výhoda F1 oproti formuli Champ Car je, že má o 30 kg lehčí motor, menší objem motoru o 250 cm 3 a přitom všem, dokáže bez použití přeplňování motoru turbodmychadlem, vyvinout stejný výkon. Motor formule Champ Car má nesrovnatelně nižší náklady oproti nákladům na motor F1. Motory formule Champ Car jezdí na Methanol. Methanol oproti benzínu je méně hořlavý a v přeplňovaných motorech je vidět znatelné zvýšení výkonu. 9.1.2 Formule 1 vs. Formule BMW Není prakticky možné porovnávat tyto dvě závodní disciplíny, jednak z důvodu technologické vyspělosti F1 vůči FBMW a také finančních nákladů. Například za jeden motor Formule si můžete pořídit přibližně 4 monoposty Formule BMW. 9.1.3 Formule 1 vs. LeMans P1 (Audi R10 TDi) 9.1 9.1.1 9.1.2 9.1.3 Formule 1 dokáže vyvinout o 100 koní větší výkon, přičemž má o 3100 cm 3 menší objem motoru a není přeplňována 2 turbodmychadly jako Audi. Má také o 105 kg lehčí konstrukci motoru. Audi má jednu z nejmenších hodnot střední pístové rychlosti a to 15 m/s. To značí, že jeho součásti motoru budou jedny z nejméně opotřebovávajících se, toto je z toho důvodu, že musí motor vydržet podstatně více kilometrů, jak motor Formule 1. 9.1.4 NASCAR vs. Champ Car 9.1.4 Motory vozů NASCAR nejsou přeplňované a dosahují přibližně stejného výkonu jako motory formule Champ Car, které mají přeplňování motoru turbodmychadlem. Aby tohoto výkonu vozy NASCAR dosáhly, musejí mít víc jak dvakrát větší objem motoru, a to je také jeden z činitelů, který způsobuje podstatně vetší hmotnost celého vozu, než formule Champ Car. Zajímavostí série NASCAR je, že mají skoro dvojnásobný kroutící moment, než formule Champ Car. 9.1.5 DTM vs. NASCAR 9.1.5 Motory vozů DTM mají přibližně o 2000 cm 3 menší objem, ale dosahují výrazně nižšího výkonu, i kroutícího momentu, jak motory vozů NASCAR. Můžeme tvrdit, že opotřebovávání součástí obou motorů, bude prakticky stejné, a to z důvodu podobných hodnot středních pístových rychlostí. Vozy DTM jsou o více jak 500 kg lehčí, než vozy NASCAR. Vozy NASCAR jsou uzpůsobeny především na závody na oválu, vozy DTM zase na klasické okruhy. 53
10 ZÁVĚR 10 ZÁVĚR V této bakalářské práci bylo hlavním cílem porovnání moderních závodních automobilových motorů. Pro porovnání jsem motory rozdělil na motory užívané ve formulových vozech a vozech kapotovaných. V jednotlivých kategoriích byly porovnány vozy, které soutěží podle evropských a severoamerických pravidel. Parametry, které se porovnávaly, byly jednak konstrukční (objem motoru, použité palivo, přeplňování) a za druhé výkonové (výkon na 1 kg hmotnosti vozu, výkon vztažený na 1 litr objemu motoru, střední pístová rychlost). K porovnání byly vybrány za formule vozy Formule 1, Champ Car a Formule BMW. Za kapotované vozy jsou zde zástupci motorů pro závody LeMans, DTM a NASCAR. Součástí práce je i výtah z pravidel pro danou soutěž. Z porovnání jednotlivých motorů je patrné, že americké soutěže uplatňují vysoký zdvihový objem motorů a použití paliva na alkoholové bázi. Evropské soutěže jsou spíše pro používání motorů od více výrobců. Z hlediska porovnání výkonových parametrů jasně dominuje Formule 1. Ale zde je tento efekt dosažen za vysoké finanční náročnosti. 54