Motores da Fórmula 1 Embora os motores de corrida da F1 tenham perdido alguma atratividade que eles usaram quando os regulamentos permitiram mais liberdade, cada projeto atualmente em uso ainda é uma peça de engenharia altamente avançada que exigiu muito tempo e pensamento. Um motor é a única fonte de energia de um carro de Fórmula 1 - além dos sistemas KERS em 2009, que são indiretamente carregados pela energia gerada pelo motor - e é uma parte estrutural do chassi. Fatos e números Devido aos regulamentos e otimizações de engenharia, todos os motores atuais são de um tipo similar e possuem as seguintes semelhanças: Todos os motores F1 são naturalmente aspirados V8039s de 2400cc Os motores estão limitados a 18.000 rpm. O peso é exatamente 95kg (cada fabricante facilmente Atinge este peso mínimo regulamentado) Os blocos do motor são construídos com liga de alumínio forjada, devido ao peso que as vantagens dão em comparação com o aço. Outros materiais talvez ofereçam algumas vantagens extras, mas para limitar os custos, a FIA proibiu todos os materiais não-ferro. Virabrequim e as hastes de pistão são baseadas em ferro para a força. Ao seu ritmo máximo, os atuais motores V8 consomem cerca de 60 litros de gasolina para 100 km de corrida. Não se sabe exatamente quanto óleo contém um motor superior, mas este óleo é para 70 no motor, enquanto os outros 30 estão em um sistema de lubrificação de cárter seco que altera o óleo dentro do motor três a quatro vezes por minuto. Antes de seu primeiro tempo de trilha e depois de cada corrida, cada motor é testado em um dyno de motor para validar seu desempenho e identificar problemas. Um videoclipe da Renault039s RS24 no dyno pode ser encontrado aqui. Evolução do design do motor Todos os motores atuais operados pelas equipes concorrentes da F1 são muito similares devido aos regulamentos muito rigorosos que entraram cada vez mais em jogo desde 2006. Até esse momento, todos os fabricantes de automóveis envolvidos na F1 estavam efetivamente correndo uns aos outros em um Gastar corrida. Não é uma mentira alegar que nos anos após 1995, o fabricante que mais investiu e poderia contratar a maioria das pessoas poderia produzir o melhor motor. Em 1997, Ford Cosworth começou uma batalha furiosa por redução de peso, pois o CR1 na época era pelo menos 25 kg mais leve do que qualquer outro. Embora tenham sofrido alguns problemas de confiabilidade ao longo da temporada, o motor foi um exemplo para os outros, pois permitiu ao time mudar o lastro no carro para beneficiar o manuseio do carro. Como uma reação a este derramamento de peso, o motor Mercedes-Benz de 1998 foi possivelmente um dos motores mais revolucionários já construídos, fazendo ganhos de desempenho e cortes de peso drásticos ao mesmo tempo. Ele rapidamente se mostrou bom o suficiente para ser a base dos dois títulos consecutivos mundiais de Mika Hakkinen039 com a McLaren Mercedes. Quando em 2000, a FIA decidiu limitar o uso de ligas de berílio - até um máximo de 5 porcentagens de massa - devido a ser venenosa em grandes quantidades, a Mercedes lutou por anos para se recuperar desse recuo - eles não podiam combinar mais o poder de Naquela época, os poderosos motores Ferrari e BMW. No final de 2005, a maioria das equipes convergiram seus projetos para V10039s de 3 litros com um ângulo interno de 90. Os designers da equipe039 chegaram à conclusão de que 90 era o melhor compromisso entre desempenho e rigidez do próprio motor. No mesmo ano, alguns motores V10 de 3l produziam mais de 980hp e funcionavam muito perto da marca 1000hp, uma figura que nunca foi alcançada desde a proibição de motores turbo. Foi um sinal para o órgão de governo da F1039 mudar os regulamentos, pois as velocidades máximas em Monza de 370 kmh foram consideradas perigosas tanto para os motoristas como para os espectadores. A capacidade máxima foi assim reduzida para 2,4 litros e a contagem de cilindros para 8. Além disso, a FIA determinou que um congelamento do motor entraria em vigor um ano depois para pôr fim à corrida de gastos. Apenas 2 anos depois, no entanto, a meio do ano de 2008, a FIA e várias equipes que seguiram estritamente as regras - incluindo Toyota e Renault - descobriram que os regulamentos ainda permitiam muita liberdade. Pareceu que, durante o ano passado, a Mercedes e a Ferrari conseguiram somar até 40hp aos seus motores, como as chamadas atualizações de responsabilidade, enquanto outras seguiram o congelamento do motor de forma mais estrita. Várias reuniões com funcionários da FIA e os diretores da equipe039 resultaram em uma equalização dos motores, em que o menos poderoso poderia colocar várias atualizações em par nos próximos anos. Mesmo assim, sem buscar ferozmente melhorias, um motor de F1 atual é uma peça de engenharia altamente interessante, no total, composta por 5000 peças separadas, das quais 1500 estão em movimento. Estima-se que, quando em operação, um novo motor de F1 pode produzir cerca de 720 cv, mas poderá atingir até 780hp e acima de 20.000 rpm se não houver um limite nas revoluções do motor. Diferença com os motores rodoviários Maior eficiência volumétrica. VE é usado para descrever a quantidade de fuelair no cilindro em relação ao ar atmosférico normal. Se o cilindro é preenchido com fuelair à pressão atmosférica, então o motor deve ter 100 eficiências volumétricas. Os carregadores Turbo, por exemplo, podem aumentar o VE para acima de 100, enquanto os motores normalmente aspirados geralmente correm entre 80 e 100. No entanto, nesta região, um motor de Fórmula 1 geralmente pode alcançar um VE maior do que os motores rodoviários normais por causa de seus coletores de admissão altamente otimizados. Infelizmente, a partir da energia total de combustível que é colocada nos cilindros, em média menos de 13, acaba como potência utilizável. O tempo de ignição, os revestimentos térmicos, a localização da ficha e o design da câmara afetam a eficiência térmica (TE). Os motores de rua de baixa compressão podem ter um TE de aproximadamente 0,26, um motor de corrida pode atingir aproximadamente 0,34. Esta aparentemente pequena diferença resulta em uma diferença de cerca de 30 (0,34 - 0,26 0,26) mais potência do que antes. A partir de toda a energia gerada, parte dele é usada pelo motor para executar-se. O poder excedente é o que você medeia em um dinamômetro. A diferença entre o que você mede no dyno eo poder praticável no cilindro é a eficiência mecânica (ME). A eficiência mecânica é afetada por fricção, fricção de rolamento, área da saia do pistão e outras peças móveis, mas também depende do RPM do motor039s. Quanto maior o RPM, mais energia é necessária para girar o motor. Isso significa que a limitação do atrito interno do motor pode gerar um grande excedente na potência, e onde na F1 o estresse está no poder, na estrada também está no consumo de combustível. Essas principais necessidades de otimização são o que dificulta o design do motor de Fórmula 1. No final da linha, um motor de F1 é muito mais elevado do que as unidades rodoviárias, limitando assim a vida útil dessa fonte de energia. É especialmente a eficiência mecânica que faz com que os motores de Fórmula 1 sejam feitos de diferentes materiais. Estes são necessários para diminuir o atrito interno e o peso total do motor, mas mais importante, limitar o peso das partes internas, p. Das válvulas, o que deve ser o mais leve possível para permitir um movimento incrivelmente rápido de mais de 300 movimentos para cima e para baixo por segundo (isto a 18.000 rpm). Outro ponto de decisão tentando alcançar o máximo de energia de um motor é o escape. A menor alteração de comprimento ou a forma de um escape pode influenciar drasticamente a potência. Embora os sistemas de saída variável não sejam permitidos, o sistema de escape em um carro de corrida não possui um silenciador, não possui um katalysator e é especialmente feito para suportar temperaturas de até 1200C, muito mais do que o conseguido com um motor rodoviário regular. Filosofias de design do motor Considerando os motores de combustão interna (deixando assim fora os motores de combustão rotativos oscilantes e Wankel), existem basicamente três maneiras diferentes de construir um motor. A diferença aqui é como os cilindros são colocados em comparação uns com os outros. Os motores em linha, onde todos os cilindros são colocados ao lado (ou depois), não são usados na Fórmula 1 desde a 60039s. Enquanto os motores são pequenos, eles são longos e, portanto, exigem um forte eixo de manivelas. Os motores Boxer são, na verdade, uma das melhores maneiras de construir um mecanismo, se todos os fatores externos o permitirem. As linhas de dois cilindros são colocadas opostas entre si. Você poderia considerar um motor de boxe como um design de motor de 180 V-ângulo. Esses motores tornaram-se populares na F1 devido ao baixo centro de gravidade e aos custos médios de produção, mas depois desapareceram da imagem, pois esse tipo de motor não é suficientemente rígido o suficiente para suportar as forças G do carro em condições de encurralamento. A Ferrari, por exemplo, executou 12 motores de boxer de cilindros de 1970 a 1980 antes de mover para um motor de 120 V-ângulo. Motores de tipo V, como atualmente usados em todos os carros de F1. O V é, de fato, o ângulo geométrico que separou os dois bancos de cilindros uns dos outros, onde a cambota pode ser considerada a origem do ângulo. Obviamente, para este tipo de motor, o tamanho do V é um fator importante e deve ser decidido nas primeiras fases do projeto do motor. Anteriormente, os motores foram projetados com ângulos como 60 V12 ou 72 V10. Embora historicamente tenha sido uma evolução interessante para ver as diferenças entre os motores teams039, a FIA corrigiu o tipo de motor para modelos de 90 V8. Desde a introdução do Ford Cosworth DFV, um motor em um carro de F1 é um membro estressado do chassi, o que significa que é parte integrante do carro. Antes dessa idéia, um chassi foi construído como uma estrutura de tubo com o motor colocado depois, enquanto agora um chassi desmoronaria se nenhum motor fosse montado. Um motor atual é aparafusado entre a extremidade traseira do monocasco e o lado frontal da caixa de velocidades. A partir desse momento, os motores de tipo V gradualmente empurraram qualquer outro tipo de motor porque são compactos e podem ser construídos de forma muito rígida, sem necessidade de reforçar o chassi para garantir a rigidez. Contrariamente aos motores boxer ou flat, os motores de combustão em ângulo em V representam um problema de design extra, pois é crucial para o desempenho de um motor que o ângulo V é escolhido com sabedoria. Este ângulo é importante para garantir uma sequência de disparo correta e, portanto, também influencia seu equilíbrio primário. O cálculo de possíveis ângulos V para um número específico de cilindros não é, por sorte, uma tarefa assustadora. Se você considerar que todo ciclo de combustão leva 2 voltas - fase de admissão e combustão - da cambota e um círculo completo é 360, o motor039 inclui o ângulo V x o número de cilindros deve ser uma função de 720 para alcançar uniformemente espaçados Disparo de cilindro e equilíbrio primário. É também por isso que um motor boxer é um layout ideal. Os cilindros se opõem a 180, de modo que ter 2 ou 4 ou 6 ou 8 ou 10 ou 12 não são grandes. O equilíbrio primário perfeito é fácil de alcançar, desde que as partes alternadas e rotativas estejam equilibradas e a ordem de disparo esteja sempre espaçada. Alguns exemplos deixam claro por que vários ângulos específicos têm sido muito populares no design do motor de F1: como mencionado anteriormente, a Ferrari usou um motor de 60 V12 ou 120 V12. Quanto à primeira opção, divida 720 por 12 cilindros e você recebe 60. Você recebe 120 quando você imagina um V12 como dois motores V6 alinhados. Renault039s extremamente bem sucedidos 72 motores V10 compartilham os mesmos pensamentos. É o ângulo do banco perfeito para qualquer motor V10 se um boxer não é uma opção. Um cilindro é disparado toda vez que o eixo de manivela completou 72, de modo que após 2 voltas cada pistão passou por um ciclo completo. Atualmente, cada equipe executa 90 motores V8, mas não apenas porque os regulamentos prescrevem assim. Também este é um ângulo perfeito e atende aos requisitos de tamanho estabelecidos pelos aerodinâmicos. Contrariamente a essas escolhas ótimas, também houve usos incomuns. Por exemplo, os motores 2005 90 V10 que todos, exceto a Renault, estavam usando. Embora eles possam ter sido mais interessantes por outros motivos, o desempenho das pessoas pode teoricamente não vencer o Renault039s RS25 que era um 72 V10. Os motores 90 V10, portanto, tinham deslocamento de manivelas ou uma ordem de queima engraçada. Antes de o RS24 Renault estar tentando um design revolucionário, eles criaram um 112 V10. Embora o motor tenha evoluído de RS21 para RS23 e tenha sido benéfico em termos do centro de gravidade, foi finalmente abandonado. O motor não conseguiu atingir rpms de alta competitividade desde que a ordem de disparo desigual introduziu vibrações indesejadas no motor. Projeto Virabrequim Embora o V8 com o ângulo de cilindro agora obrigatório de 90 graus possa parecer um V10 serrado, tecnicamente, é um conceito completamente separado com seus próprios requisitos específicos. O V8 possui uma seqüência de disparo distinta e exige um design de eixo de manivela fundamentalmente diferente. Considerando que um virabrequim destravado de 72 graus foi usado na maioria dos motores da Fórmula 1 V10, os motores elétricos V8 podem apresentar virabrequim com quatro lançamentos espaçados em 90 graus ou quatro lançamentos espaçados a 180 graus. Os motores de produção padrão estão equipados com variantes de cambota de 90 graus devido aos seus melhores atributos dinâmicos, mas um virabrequim de 180 graus é favorecido no design do motor de carro de corrida. O desempenho melhorado isso permite compensar as desvantagens em termos de dinâmica. Com uma eficiência térmica tão baixa, o resfriamento de qualquer motor de combustão interna é vital para a operação correta. Basicamente, um sistema de resfriamento F1 é o mesmo que em qualquer carro rodoviário regular, pois o fluido de refrigeração do motor e o óleo são bombeados através de um radiador para esfriar antes de completar outro ciclo através do motor. No entanto, devido às restrições de espaço e aos requisitos aerodinâmicos de um carro de corrida, o posicionamento desses componentes é completamente diferente. O seguinte mostra os internos de um campeonato vencedor Renault R25 de 2005, incluído com o seu motor Renault RS25 (2). Os painéis planos localizados quase verticalmente na frente das vagens laterais são os radiadores (4). Enquanto esta imagem o radiador é coberta com uma mangueira protetora, não é durante a corrida à medida que o ar passa através das aletas de alumínio do radiador. Sua posição, no entanto, varia consideravelmente em carros diferentes, pois são influenciados pelos requisitos aerodinâmicos e de distribuição de peso de um carro. Ao contrário da crença popular, a entrada de ar acima da cabeça do driver não faz parte do sistema de resfriamento, mas sim forneceu os cilindros do motor039 com o ar a ser misturado com combustível para combustão. É comum pensar que o objetivo deste é o ar 039ram039 no motor como um superalimentador, mas a caixa de ar faz o contrário. O duto de fibra de carbono (1) gradualmente se alarga à medida que se aproxima do motor, criando efetivamente um venturi e um efeito de sucção na pequena entrada de ar. A forma dessas dutos e entrada, no entanto, deve ser cuidadosamente projetada para preencher todos os cilindros igualmente e não prejudicar a aerodinâmica exterior da tampa do motor, tudo para otimizar a eficiência volumétrica. Marcado com (3) é o sistema de escape do motor enquanto (5) e (6) identificam a suspensão traseira montada na caixa de velocidades. Transmissão A transmissão de qualquer carro é considerada como todas as engrenagens intermediárias e sistemas para obter o poder de rotação do motor para as rodas. Na realidade, isso se resume à caixa de velocidades e ao diferencial, ambos montados na caixa da caixa de velocidades. Tal como acontece com o motor, esta caixa - muitas vezes feita de titânio ou fibra de carbono - também é uma parte estrutural do chassi e está firmemente aparafusada na extremidade traseira do motor. Mais informações podem ser encontradas no artigo específico sobre transmissões de F1. Regulamentos Os regulamentos atuais sobre os motores de Fórmula 1 podem ser resumidos da seguinte forma. Essas especificações tornaram-se mais rigorosas nos últimos anos na tentativa de limitar os custos e diminuir o desempenho. Você pode encontrar uma evolução dos regulamentos mais importantes por era na seção de segurança. Como este é apenas um trecho dos regulamentos mais importantes sobre os motores, você precisaria ver os regulamentos técnicos oficiais da FIA antes de começar a projetar um motor de Fórmula 1 você mesmo. Apenas os motores de 4 tempos com pistões alternativos são permitidos. A capacidade do motor não deve exceder 2400 cc. A velocidade de rotação da cambota não deve exceder 18.000 rpm. O excesso de carga é proibido. Todos os motores devem ter 8 cilindros dispostos em uma configuração V de 90 graus e a seção normal de cada cilindro deve ser circular. Os motores devem ter duas válvulas de admissão e duas de escape por cilindro. Somente são permitidas válvulas de pistão reciprocantes. A interface de vedação entre o componente da válvula móvel e o componente do motor estacionário deve ser circular. Dimensões, peso e centro de gravidade O diâmetro do furo do cilindro não pode exceder 98mm. O espaçamento do cilindro deve ser fixado em 106,5 mm (- 0,2 mm). A linha central da cambota não deve ser inferior a 58 mm acima do plano de referência. O peso total do motor deve ser no mínimo de 95 kg. O centro de gravidade do motor não pode encontrar-se a menos de 165 mm acima do plano de referência. A posição longitudinal e lateral do centro de gravidade do motor deve cair dentro de uma região que é o centro geométrico do motor, - 50mm. Considera-se que o centro geométrico do motor em sentido lateral situa-se no centro da cambota e no ponto médio entre os centros da frente e da parte traseira da maior parte dos cilindros longitudinalmente. Os sistemas de geometria variável não são permitidos. As ligas à base de magnésio, os compósitos de matriz metálica (MMC) e os materiais inter-metálicos não podem ser usados em qualquer lugar em um motor. Os revestimentos são livres desde que a espessura total do revestimento não exceda 25 da espessura da seção do material base subjacente Em todos os eixos. Em todos os casos, o revestimento relevante não deve exceder 0,8 mm. Os pistões devem ser fabricados a partir de uma liga de alumínio que seja Al-Si Al-Cu Al-Mg ou Al-Zn. Os pinos de pistão, virabrequim e árvores de cames devem ser fabricados a partir de uma liga à base de ferro e devem ser usinados a partir de uma única peça de material. Um dispositivo suplementar temporariamente conectado ao carro pode ser usado para iniciar o motor tanto na grade quanto nos poços. Com uma série de tempo xi, eu quero calcular uma média móvel ponderada com uma janela média de N pontos, onde os pesos são favoráveis Valores mais recentes sobre valores mais antigos. Ao escolher os pesos, estou usando o fato familiar de que uma série geométrica converge para 1, ou seja, soma (frac) k, desde que sejam tomadas infinitamente muitos termos. Para obter um número discreto de pesos que somam a unidade, estou simplesmente tomando os primeiros N termos da série geométrica (frac) k e depois normalizando por sua soma. Quando N4, por exemplo, isso dá os pesos não normalizados que, depois de normalizar por sua soma, dão. A média móvel é então simplesmente a soma do produto dos últimos 4 valores em relação a esses pesos normalizados. Este método é generalizado da maneira óbvia para mover janelas de comprimento N, e também parece computacionalmente fácil. Existe algum motivo para não usar esta maneira simples de calcular uma média móvel ponderada usando pesos exponenciais que eu pergunto porque a entrada da Wikipedia para EWMA parece mais complicada. O que me faz pensar se a definição do livro de texto da EWMA talvez tenha algumas propriedades estatísticas que a definição simples acima não seja ou são de fato equivalentes pediram 28 de novembro às 23:53 Para começar, você está assumindo 1) que não existem valores incomuns E sem mudanças de nível e sem tendências de tempo e sem dummies sazonais 2) que a média ponderada ótima tem pesos que caem em uma curva suave descritível por 1 coeficiente 3) que a variância do erro é constante que não há séries causais conhecidas Por que todos os premissas. Ndash IrishStat 1 de outubro 14 às 21:18 Ravi: No exemplo dado, a soma dos primeiros quatro termos é 0.9375 0.06250.1250.250.5. Assim, os primeiros quatro termos detém 93,8 do peso total (6,2 está na cauda truncada). Use isso para obter pesos normalizados que somam a unidade por meio de uma atualização (dividindo) por 0.9375. Isto dá 0.06667, 0.1333, 0.2667, 0.5333. Ndash Assad Ebrahim 1 de outubro 14 às 22:21 Eu descobri que a computação de médias correntes ponderadas exponetially usando overline leftarrow overline alpha (x-overline), alphalt1 é um método simples de uma linha, que é facilmente, se apenas aproximadamente, interpretável em termos de Um número efetivo de amostras Nalpha (compare esse formulário com o formulário para calcular a média de corrida), requer apenas o datum atual (e o valor médio atual) e é numericamente estável. Tecnicamente, essa abordagem incorpora toda a história na média. As duas principais vantagens para o uso da janela completa (em oposição ao truncado discutido na questão) são que, em alguns casos, pode facilitar a caracterização analítica da filtragem e reduz as flutuações induzidas se um dado muito grande (ou pequeno) O valor é parte do conjunto de dados. Por exemplo, considere o resultado do filtro se os dados forem todos zero exceto para um dado cujo valor é 106. respondido 29 de novembro às 0:33
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