Každý gentleman by měl říci, že dámám se pod sukně nekouká – samozřejmě by takový čin nikdy nepřiznal, ale rád se ho dopustí. Proto se dnes podíváme pod kapotu vozů F1 a díky dalšímu fundovanému textu kolegy Jumpmana si připomeneme mnohdy pozapomenutou slávu hřmících motorů, které psaly historii F1.

Pro fanouška Formule 1 není romantičtější zvuk než vřískot motoru v monstrózních otáčkách. Je to mechanická symfonie, která definovala dekády tohoto sportu. Jenže zatímco dříve bylo cílem točit víc a víc, dnes jsme v éře, kde vládne efektivita. Pojďme si probrat, jak jsme se dostali od „bublání“ k „vřískotu“ a zase zpátky.

V branách formulového úsvitu

V počátcích Formule 1 (50. léta) se otáčky motorů pohybovaly nejčastěji v rozmezí 7 000 až 8 500 otáček za minutu. Přestože byly tehdejší motory konstrukčně mnohem jednodušší než ty dnešní, objevovaly se i extrémní pokusy, atakující hranice tehdejší metalurgie. Mistrovská Alfa Romeo 158/159 (1950–1951) používala osmiválcový agregát s kompresorem, schopného dosáhnout přibližně 7 500 ot./min. V Maserati 250F (1957), což byl jeden z nejslavnějších vozů historie, tepal řadový šestiválec při 7 600 ot./min. Mercedes-Benz W196 (1955), se kterým závodil a získal titul Juan Manuel Fangio, využíval pokročilý osmiválec s desmodromickým rozvodem, a dosahoval maxima při 8 500 ot./min. Omezení nebyla dána pravidly, ale technickými limity. Tehdejší slitiny a ložiska by nevydržely obrovské tření a teploty při vyšších otáčkách. Plnění motoru směsí paliva a vzduchu přes karburátory bylo při extrémních otáčkách méně efektivní než moderní vstřikování.

Return to power

V 60. letech došlo k zásadnímu posunu, hlavně zásluhou přechodu na menší motory. Otáčky se během této dekády zvedly zhruba o 2 500 až 3 000 ot./min. Ferrari 156 „Squallo/Sharknose“ (1961) byl vybaven šestiválcem s otáčkami kolem 9 000 ot./min. Vidlicový osmiválec Coventry Climax FWMV byl nejpoužívanější motor začátku 60. let; začínal na osmi a půl, ale v roce 1965 už verze se 4 ventily na válec ,dávala‘ 10 500 ot./min. Absolutním vrcholem byl motor Honda RA271 (1964) – vidlicový dvanáctiválec zněl jako motorka a točil neuvěřitelných 12 000 ot./min.; přitom stále mluvíme o objemu půldruhého litru.

V roce 1966 se objem zdvojnásobil na 3000 cm³. Větší písty znamenaly zpočátku mírný pokles otáček, ale nikoli nadlouho. Repco 620 (1966) a později 740 (1967) ve vozech Brabham bylo jednoduché a spolehlivé, 7 800 ot./min. přitom nebylo nijak vysoké číslo. Zcela jinak pojali návrat k síle u BRM a vytvořili šestnáctiválcový motor (v podstatě šlo o spojené dva osmiválce – měl dva klikové, osm vačkových hřídelů, 32 ventilů a 96 ventilových pružin. Sice se jednalo o nejvýkonnější pohonnou jednotku ve startovním poli, ale právě její komplikovanost z ní nakonec udělala propadák, z nějž už se kdysi slavná značka nevzpamatovala a dokonce si jí začalo říkat B(ritish) R(acing) M(isery). Měl generovat až dvanáct tisíc, ale v závodech ho tým pro jistotu škrtil na 10 500 ot./min.

Bylo by nespravedlivé nechat stranou ještě jeden britský výrobek. Když Američan Dan Gurney vstoupil do F1 s vlastní konstrukcí Eagle, zvolil britský vidlicový dvanáctiválec, označovaný jako Gurney Weslake 58. Ačkoliv s ním vyhrál GP Belgie 1967, pohonná jednotka měla hned několik neduhů, z nichž těmi nejvážnějšími byla vysoká hmotnost a špatně řešený systém mazání. Jinak se řadil spíš do sféry těch výkonnějších motorů s 10 000 ot./min.

Absolutním průlomem a agregátem, jenž pozměnil tvář F1, byl Ford Cosworth DFV (1967). Premiérově se masivně prosadila konstrukce se 4 ventily na válec v úhlu, umožňujícím efektivní spalování i ve vysokém tempu a při svém debutu nabízel 9 000 ot./min. Kdo ovšem dosahoval nejvyšších otáček této éry byl vidlicový dvanáctiválec Ferrari 312 – v roce 1969 běžně atakoval hranici 11 000 – 11 500 ot./min.

Počet dodavatelů narůstá

Před příchodem turbo éry byly v podstatě pouze dva hlavní hráči. Jednalo se o souboj dvou odlišných cest k výkonu: krátkého zdvihu (Ferrari/Alfa) vs. točivého momentu a kompaktnosti (Cosworth). S vylepšenými materiály a postupně zkoušenými hořčíkovými díly dokázal Cosworth posunout hranici na 10 300 – 10 500 ot./min. Ferrari v roce 1970 nasadilo svůj slavný motor řady 001 (a později 015) s protiběžnými písty (flat-12, takzvaný „pseudoboxer“). Díky menším a lehčím pístům mohl dvanáctiválec točit výrazně víc než DFV – začínal na 11 500–11 800 ot./min. V legendární éře Nikiho Laudy běžně točil 12 200–12 500 ot./min. Právě v těchto otáčkách mělo Ferrari onen typický ječivý zvuk. Poslední evoluce plochého atmosférického dvanáctiválce před érou turba dosahovala hranice 12 600–12 800 ot./min. Rozdíl cca 2 000 otáček ve prospěch Ferrari znamenal vyšší maximální výkon (Ferrari mělo cca 500–515 koní, zatímco Cosworth kolem 470–485 koní). Cosworth však kontroval lepším točivým momentem v nižších otáčkách a menší hmotností, což mu umožňovalo lépe akcelerovat ze zatáček.

Nelze pochopitelně pominout ani přínos francouzské Matry; nejdřív ve vlastních vozech, poté po neúspěšné jepičí spolupráci s týmem Shadow spolupracující se stájí Ligier. Její dvanáctiválec MS 73 podle tehdejších údajů došplhal až ke 12 000 ot./min. Po krátké epizodě s osmiválcem na počátku 70. let (McLaren, March) se též naplno vrátili Italové: plochý dvanáctiválec Alfa Romeo tipo 115-12 a 11 500 ot./min., poskytli Brabhamu, ale spojení nepřineslo kýžený efekt, protože Lauda vyhrál jen dva závody – kontroverzní GP Švédska a tragickou GP Itálie po penalizaci Andrettiho (obě v roce 1978). Po necelých čtyřech letech se Alfa přestěhovala do vlastního vozu, ale ten už poháněl vidlicový dvanáctiválec, navíc výsledky byly spíše průměrné a ovlivněné přípravou na turbomotor.

Trocha techniky

Tady jsou hlavní technické důvody, proč legendární Cosworth DFV (a jeho nástupci) točil méně než italské a francouzské dvanáctiválce:

1. Počet válců a hmotnost pístu

To je čistá fyzika. Pokud máš motor o objemu 3,0 litru:

• V12 (Ferrari/Alfa): Má 12 malých pístů. Každý píst je lehký a má malý průměr. Menší hmota se snadněji zastavuje a rozbíhá, což dovoluje vyšší frekvenci kmitů (otáčky).
• V8 (Cosworth): Má 8 větších pístů. Větší píst je těžší a generuje při vysokých otáčkách mnohem větší setrvačné síly. Cosworth by se při otáčkách Ferrari prostě „rozletěl“, protože písty by utrhly ojnice.

2. Geometrie: zdvih × vrtání

Italské dvanáctiválce byly extrémně podčtvercové. Měly velmi krátký zdvih (píst urazil krátkou dráhu nahoru a dolů). To znamenalo nižší střední pístovou rychlost, takže motor mohl točit víc, než dosáhl kritické hranice, kdy by se přetrhl olejový film.

Cosworth DFV byl navržen s ohledem na efektivitu a spalování v širším spektru otáček. Měl o něco delší zdvih než italské „vysavače“, což mu dávalo lepší točivý moment v nízkých a středních otáčkách, ale limitovalo to absolutní maximum.

3. Vibrace a tuhost klikové hřídele

• V12 je přirozeně vyvážený motor. Kliková hřídel je dlouhá, ale díky počtu zážehů (každých 60 stupňů) běží hladce.
• V8 (zejména s „flat-plane“ klikou v F1) generuje silné sekundární vibrace. Při extrémně vysokých otáčkách se tyto vibrace stávaly u Cosworthu destruktivními pro příslušenství motoru (čerpadla, alternátory). Ferrari V12 tyto problémy v takové míře nemělo.

4. Strategie „Drivability“ (ovladatelnost)

Keith Duckworth (konstruktér Cosworthu) razil filozofii, že není důležitý jen maximální výkon v 10 000 otáčkách, ale to, jak motor táhne ze zatáčky.

• Ferrari/Alfa měly sice o 50 koní víc „nahoře“, ale jejich křivka výkonu byla velmi úzká. Pilot musel motor držet v šíleném vřískotu, jinak auto nejelo.
• Cosworth měl „masitý“ střed. I když točil o 2 000 otáček méně, jezdec měl výkon k dispozici dříve. To byl důvod, proč lehké britské týmy (Lotus, Tyrrell) s Cosworthem často porážely výkonnější Ferrari na technických tratích.

Právě kvůli těmto rozdílům se říkalo, že Ferrari staví motory a zbytek auta k nim jen „přidělá“, zatímco Cosworth stavěl motor jako součást šasi (byl nosným prvkem).

Děkuji touto cestou Jumpmanovi za velmi zajímavý výlet do minulosti. Zdůrazňujeme, že jde skutečně o spíše letmé připomenutí těch „hřmících monster“, která se dnes stále častěji objevují na youtube.com, aby připomněly bohatýrskou dobu F1. Samozřejmě pokud bude ze strany čtenářů zájem, můžeme se některým motorům věnovat podrobněji.

Příště: Když dorazily turbomotory