La Fórmula 1 ha sufrido a lo largo de la historia gran variedad de cambios en el reglamento que ha afectado a los motores. Esto ha llevado a la utilización de diferentes tipos de propulsores desde 1947, época en la que la actual Federación Internacional del Automóvil (FIA) se reunió para concretar las reglas que pilotos y monoplazas debían obedecer.
Funcionamiento Actualmente los Fórmula 1 usan motores de combustión interna de 1.6 litros V6 90° de cuatro tiempos turboalimentado.
La potencia que produce un motor de Fórmula 1 se obtiene al operar a una velocidad de rotación muy alta, hasta 15.000 revoluciones por minuto (rpm). Esto contrasta con los motores de automóviles de carretera, que con un tamaño similar de motor, normalmente no sobrepasa las 6.000 rpm. La configuración básica de un motor de Fórmula 1 aspirado no se vio modificada en gran parte desde el Cosworth DFV 1967 y la presión efectiva media (PME) se mantuvo alrededor de 14 bar. Hasta mediados de la década de 1980, los motores de Fórmula 1 se limitaban a alrededor de 12,000 rpm debido al uso de los resortes metálicos tradicionales utilizados para cerrar las válvulas. La velocidad requerida para operar las válvulas del motor a mayor rpm requería resortes más rígidos, lo que aumentaba la pérdida de potencia para impulsar el árbol de levas y las válvulas hasta el punto en que la pérdida no compensaba la ganancia de potencia mediante el aumento de las vueltas por minuto. Fueron reemplazados por muelles de válvula neumática introducidos por Renault, que tienen una tasa creciente (velocidad progresiva) que les permite tener una tasa de resorte extremadamente alta con carreras de válvula más grandes sin aumentar los requisitos de potencia de conducción en carreras pequeñas, disminuyendo así la pérdida de potencia general. Desde la década de 1990, todos los fabricantes de motores de Fórmula 1 utilizaron muelles de válvulas neumáticas con aire presurizado que permiten a los motores alcanzar velocidades de más de 20.000 rpm.
Motor de carrera corta Los coches de Fórmula 1 usan motores de carrera corta. Para operar el motor a altas velocidades, la carrera debe ser relativamente corta para evitar fallos catastróficos, por lo general de la biela que se encuentra bajo grandes esfuerzos a estas velocidades. Tener una carrera corta significa que se requiere un diámetro relativamente grande para alcanzar un cilindrada total de 1,6 litros. Esto da como resultado una carrera de combustión menos eficiente, especialmente a menos revoluciones. La carrera de un motor de Fórmula 1 es de aproximadamente 53 mm, mientras que el diámetro del cilindro de 80,0 mm, lo que se conoce como una configuración supercuadrado.
Además del uso de resortes de válvula neumática, la alta velocidad de rotación del motor de Fórmula 1 ha sido posible gracias a los avances en metalurgia y diseño permitiendo unos pistones más ligeros y unas bielas que soporten las aceleraciones necesarias para alcanzar velocidades tan altas. El desarrollo en el diseño también permite unos extremos de biela y unos cojinetes principales más angostos. Esto permite mayores rpm con menos acumulación de calor perjudicial para el rodamiento. En cada carrera, el pistón pasa de una parada virtual a casi el doble de la velocidad media (aproximadamente 40 m/s), y de nuevo volver a cero. Esto ocurre una vez para cada uno de los cuatro tiempos del ciclo: una admisión (abajo), una compresión (arriba), una explosión (encendido-abajo), un escape (arriba). La aceleración máxima del pistón se produce en el punto muerto superior y está en torno de los 95.000 m/s2, aproximadamente 10.000 veces la gravedad estándar (10,000 G).
Historia Los motores de Fórmula 1 han pasado por una variedad de regulaciones, fabricantes y configuraciones a través de los años.
1943-1953 Esta utilizaba el reglamento previo a la guerra de motores voiturette, con motores de 4,5 L atmosféricos y 1,5 L sobrealimentados. Las 500 Millas de Indianápolis (que era una cita en el Campeonato Mundial de Pilotos de Fórmula 1 desde 1950 en adelante) utilizaban las regulaciones de la preguerra, con motores atmosféricos de 4,5 L y 3,0 L sobrealimentados. El rango de potencia llegaba hasta los 425 CV (317 kW), aunque el BRM Tipo 15 de 1953 supuestamente alcanzó 600 CV (447 kW) con un motor sobrealimentado de 1,5 L.
En 1952 y 1953, el Campeonato Mundial de Pilotos se rigió bajo las normas de Fórmula 2, pero el reglamento existente de Fórmula 1 se mantuvo vigente y se celebraron varias carreras de Fórmula 1 en esos años.
1954-1960 miniaturadeimagen|Ferrari 625 de 1954. El tamaño del motor se redujo a 2,5 L para los automóviles con aspiración atmosférica, y para los sobrealimentados se redujo a 750 cc, pero ningún constructor realizó un motor con esta última especificación para el Campeonato Mundial. Las 500 millas de Indianápolis continuaron usando las viejas regulaciones de la preguerra. El rango de potencia llegaba hasta los 290 CV (216 kW).
1962-1965 Introducido en 1962 en medio de algunas críticas, la nueva especificación de motor reducido de 1,5 L tomó el control en la F1 al igual que todos los equipos y fabricantes cambiaron la posición del motor de una posición delantera previa a una posición media tras el piloto. Aunque inicialmente no tenían mucha potencia, cinco años más tarde la potencia promedia había aumentado casi un 50% y los tiempos por vuelta eran mejores que en 1960. La antigua especificación de 2,5 L se mantuvo para las carreras de Fórmula Internacional, pero esto no tuvo mucho éxito hasta la presentación de Australia y Nueva Zelanda durante la temporada de invierno, dejando a los autos de 1.5 L como los asientos individuales más rápidos en Europa durante este tiempo. El rango de potencia estaba entre 150 CV (112 kW) y 225 CV (168 kW).
1966-1986 miniaturadeimagen|Ford-Cosworth DFV de 1978. En 1966, los coches deportivos eran capaces de superar a los coches de Fórmula 1 gracias a motores mucho más grandes y potentes, por lo que la FIA aumentó la capacidad del motor a 3,0 L para los atmosféricos y a 1,5 L para los motores sobrealimentados. Aunque algunos fabricantes habían estado aclamando por unos motores más grandes, el cambio no fue suave y 1966 fue un año de transición, con versiones de 2,0 L de los motores V8 BRM y Coventry Climax que fueron utilizados por varias escuderías. La aparición del Cosworth DFV de producción estándar en 1967 hizo posible que pequeñas escuderías se unieran a la serie con un chasis diseñado internamente. Los dispositivos de compresión se permitieron por primera vez desde 1960, pero no fue hasta 1977 cuando un fabricante realmente tuvo el interés y se pudo financiar el desarrollo y la construcción de uno. Fue Renault con su nuevo Gordini V6 Turbo que debutó en el Gran Premio de Gran Bretaña en el Circuito de Silverstone ese mismo año. En 1980, Renault demostró que la turboalimentación era el camino a seguir para seguir siendo competitivo en la Fórmula 1 (particularmente en circuitos de gran altitud como Kyalami en Sudáfrica e Interlagos en Brasil); este motor tenía una considerable ventaja de potencia frente a los motores de aspiración natural Ford-Cosworth DFV, Ferrari y Alfa Romeo. Después de esto, Ferrari introdujo su nuevo motor turboalimentado en 1981.
Tras estos acontecimientos, el propietario de Brabham Bernie Ecclestone consiguió que BMW fabricara un motor cuatro en línea turboalimentado desde 1982 en adelante. Y en 1983, Alfa Romeo fabricó un motor V8 turboalimentado, y desde ese mismo año en adelante, Honda, Porsche, (etiquetado como TAG), Ford-Cosworth y otras compañías más pequeñas fabricaron motores turboalimentados, en su mayoría V6 biturbo. A mediados de 1985, todos los equipos que participaban en la competición montaban un motor turbo en su automóvil. Para 1986, las curvas de potencia estaban alcanzando valores sin precedentes, con todos los motores alcanzando más de 1.000 CV durante la calificación sin restricciones de presiones del turbo para la sobrealimentación; Esto se vio fácilmente en los motores BMW de los coches de Benetton que alcanzaron alrededor de los 1.350 CV con una presión de sobrealimentación de 5,5 Bar durante la tanda de calificación. Sin embargo, estos motores y cajas de cambios eran muy poco fiables debido a la inmensa potencia que desarrollaba el motor, y sólo duraban unas cuatro vueltas. Para la carrera, la presión del turbocompresor se restringió para garantizar la fiabilidad del motor; Pero, los motores aún producían una potencia entre 850 - 1000 CV en carrera. El rango de potencia de 1966 a 1986 se encontraba entre 285 CV (210 kW) a 500 CV (370 kW) en los aspirados, mientras que los motores turbos desarrollaban una potencia de entre 500 CV (370 kW) a 900 CV (670 kW) en carrera, en calificación de hasta 1.350 CV (1.010 kW) . Siguiendo las experiencias en Indianápolis, en 1971 Lotus realizó algunos experimentos sin éxito con una turbina Pratt & Whitney instalada en un chasis con tracción 4WD.
1987-1988 izquierda|miniaturadeimagen|Honda RA168E de 1988. Tras la dominación del turbo, la inducción forzada se permitió durante dos temporadas antes de su eventual prohibición. Las regulaciones de la FIA limitaron la presión que éste ejercía, a 4 bar en calificación en 1987 para los motores 1,5 L turbo; y permitió especificaciones para los motores aspirados más grande llegando a los 3,5 L de capacidad. Estas temporadas seguirían dominadas por los motores turboalimentados, el Honda RA167E V6 que permitió a Nelson Piquet ganar la temporada de Fórmula 1 de 1987 con un Williams ganando también el campeonato de constructores, seguido por TAG-Porsche P01 V6 incluido en el McLaren y Honda nuevamente con el anterior RA166E para Lotus y Ferrari con su 033D V6.
El resto de la parrilla fue propulsada por el Ford GBA V6 turbo con Benetton. El único motor de aspiración natural, el Ford Cosworth DFZ 3.5 L V8 derivado del DFV, que producía 575 CV (429 kW) en el Tyrrell, Lola, AGS, March y Coloni. El BMW M12/13, motor cuatro en línea turbo, se encontraba en Brabham BT55 inclinado casi horizontalmente, y en posición vertical bajo las marcas Megatron, Arrows y Ligier, produciendo 900 CV (670 kW) a 3.8 bar en carrera. Zakspeed estuvo construyendo su propio cuatro en línea turbo, Alfa Romeo iba a impulsar a los Ligiers con un cuatro en línea, pero el acuerdo fracasó después de que se llevaran a cabo las pruebas iniciales. Alfa todavía estaba representada por su viejo 890T V8 utilizado por Osella y Minardi estaba impulsado por un Motori Moderni V6.
La temporada de Fórmula 1 de 1988 estuvo nuevamente dominada por motores turbo a 2.5 bar y Honda con su RA168E V6 turbo produciendo 640 CV (477 kW) a 12.500 rpm en calificación, esta vez con los pilotos de McLaren Ayrton Senna y Alain Prost ganando todos los grandes premios, excepto uno ganado por Ferrari con su 033E V6, con aproximadamente 650 CV (485 kW) a 12.800 rpm en calificación. Justo detrás, Ford presentó su DFR 3,5 L V8 produciendo 620 CV (462 kW) a 11.000 rpm para Benetton, y el Megatron BMW M12/13 con sus 640 CV (477 kW) todavía impulsaba a Arrows por delante del Lotus-Honda. Judd introdujo su 3,5 L V8 para March, Williams y Ligier con 600 CV (447 kW), y el resto de la parrilla utilizaba principalmente el Ford Cosworth de 590 CV (440 kW) de años anteriores, excepto Zakspeed con su propio motor de 640 CV (477 kW) ) y Alfa-Romeo con su V8 turbo de 700 CV (522 kW) para Osella.
1989-1994