mini|Cosworth DFREingebaut im Sportwagen Monteverdi Hai 650 F1. Der Cosworth DFZ und der Cosworth DFR waren Saugmotoren für die Formel 1, die von 1987 bis 1991 in der Weltmeisterschaft an den Start gebracht wurden. Sie waren eng miteinander verwandt und basierten jeweils auf dem 1967 vorgestellten Cosworth DFV. Neben den reinen DFZ- und DFR-Motoren gab es in einzelnen Jahren auch verschiedene Mischversionen, die Konstruktionsmerkmale beider Typen miteinander verbanden. Als frei verfügbare Kundenmotoren wurden die DFZ und DFR in den ersten Jahren der sogenannten 3,5-Liter-Ära von mehr als einem Dutzend kleiner, zumeist schwach aufgestellter Teams genutzt. Bis zur ersten Hälfte der Saison 1990 ermöglichten sie einige zweite und dritte Plätze, schafften aber – anders als der DFV – keine Siege. In ihrem letzten Jahr waren sie nur noch Lückenfüller. Nachfolger des DFR war die technisch eigenständige HB-Reihe, mit der Cosworth wieder einige Rennen gewann.
Entstehungsgeschichte mini|Technische Basis des DFZ/DFR: Der Cosworth DFV von 1967 Der 1958 von Keith Duckworth und Mike Costin gegründete britische Motorenhersteller Cosworth war von 1967 an 17 Jahre lang mit dem 3,0 Liter großen Saugmotor DFV in der Formel-1-Weltmeisterschaft vertreten. Der DFV, dessen Entwicklung der US-amerikanische Ford-Konzern finanziert hatte, war frei verfügbar und dominierte die Formel 1 der 1970er-Jahre. Mit 155 gewonnenen Weltmeisterschaftsläufen, 12 Fahrer- und 10 Konstrukteurstiteln zwischen 1967 und 1983 ist er der erfolgreichste Motor in der Geschichte der Formel 1. Keinem anderen Hersteller gelang es in dieser Zeit, einen ähnlich wettbewerbsfähigen Saugmotor zu konstruieren. Erst durch das Aufkommen der Turbomotoren ab 1977 geriet der DFV allmählich ins Hintertreffen.Adriano Cimarosti: Das Jahrhundert des Rennsports. Motorbuch Verlag Stuttgart 1997, ISBN 3-613-01848-9, S. 320, 327.Doug Nye: Das große Buch der Formel-1-Rennwagen. Die Dreiliterformel ab 1966. Verlagsgesellschaft Rudolf Müller, Köln 1986, ISBN 3-481-29851-X, S. 18. In den frühen 1980er-Jahren stellten die Formel-1-Teams nach und nach auf Turbomotoren um; 1985 ging nur noch Tyrrell mit DFV-Achtzylindern an den Start. In der Saison 1986 waren ausschließlich Turbomotoren zugelassen. Cosworth hatte hier den aufgeladenen GBA im Programm; er stand allerdings anders als der DFV nur ausgewählten Kunden zur Verfügung.
Am 3. Oktober 1986 überraschte die FIA die Konstrukteure mit einer kurzfristigen Regeländerung: Beginnend mit der Saison 1987 ließ sie in der Formel 1 neben den Turbos wieder herkömmliche Saugmotoren zu, deren Hubraumgrenze auf 3,5 Liter angehoben wurde.Adriano Cimarosti: Das Jahrhundert des Rennsports. Stuttgart 1997, ISBN 3-613-01848-9, S. 369. Mit dieser Regeländerung beabsichtigte die FIA eine Kostensenkung und hoffte, die Formel 1 für neue Teams wirtschaftlich attraktiv zu machen. Als weiteren Anreiz schrieb die FIA mit der Colin-Chapman-Trophy und der Jim-Clark-Trophy eigene Wertungen für die Saugmotorteams und -Fahrer aus. Mit Tyrrell, AGS und March schrieben sich noch 1986 drei Teams für die neue Saugmotorklasse ein, im Laufe des Jahres 1987 kamen Larrousse und Coloni hinzu.
Cosworth war der einzige Motorenhersteller, der kurzfristig auf diese Regeländerung reagieren konnte. Aus dem 1966 konstruierten DFV-Block wurde innerhalb von drei Monaten eine 3,5-Liter-Variante entwickelt, die die Bezeichnung DFZ erhielt. Im Januar 1987 waren die ersten Motoren fertiggestellt, einen Monat später erfolgten die ersten Testfahrten in einem Formel-3000-Lola des französischen Teams Larrousse.Graham Robson: Cosworth: The Search for Power. J H Haynes & Co, 2017, ISBN 978-1-84425-015-8, S. 186. Wenige Wochen vor dem Saisonauftakt im April 1987 waren die ersten DFZ-Motoren einsatzbereit.
Auch wenn Cosworth bis 1988 mehr als 100 DFZ-Blöcke herstellte, war der schnell konstruierte Motor von Anfang an nur als Übergangslösung gedacht.Graham Robson: Cosworth: The Search for Power. J H Haynes & Co, 2017, ISBN 978-1-84425-015-8, S. 248. Im Laufe des Jahres 1987 überarbeitete Cosworth den DFZ eingehend. Daraus entstand der DFR. Er wurde 1988 exklusiv an das Benetton-Team geliefert, das zu einem bevorzugten Partner Cosworths geworden war. Die Kundenteams erhielten 1988 weiterhin DFZ-Motoren. Für die Saison 1989 entwickelte Cosworth mit dem HB wiederum einen neuen Exklusivmotor für Benetton, der keine Gemeinsamkeiten mehr mit dem DFV hatte. Für die Kundenteams blieben dagegen die alten Saugmotoren im Programm, wobei Cosworth schrittweise den Übergang vom DFZ zum DFR vollzog. So gab es bereits seit Sommer 1988 diverse Mischversionen (DFZ-DFR), bei denen DFZ-Blöcke mit DFR-Komponenten nachgerüstet worden waren.Adriano Cimarosti: Das Jahrhundert des Rennsports. Stuttgart 1997, ISBN 3-613-01848-9, S. 396. Sie waren bis zum Ende der Saison 1989 verbreitet. Alternativ konnten Kundenteams bereits ab Saisonbeginn 1989 auch reine DFR-Blöcke erhalten, die leistungsstärker, aber teurer waren. Ab 1990 waren nahezu ausschließlich reine DFR-Motoren im Einsatz und sorgten insbesondere bei Tyrrell für einzelne Überraschungserfolge. 1991 waren dann auch die DFR-Motoren überholt. Sie wurden nur noch von den finanzschwächsten Teams eingesetzt, die vielfach Schwierigkeiten hatten, sich für die Rennen zu qualifizieren. Ab 1992 übernahmen ältere Versionen der HB-Reihe die Funktion der Kundenmotoren.
Tuner Cosworth produzierte keine kompletten DFZ- und DFR-Motoren, sondern lieferte – wie schon beim DFV – lediglich Bausätze. Der Zusammenbau und die spätere Wartung fanden extern statt. Eine Ausnahme galt nur für Benettons Motoren. Die Kundenteams waren deshalb auf selbständige Tuner als Mittler zwischen ihnen und Cosworth angewiesen. Eine eigenverantwortliche Bearbeitung der Motoren durch die Teams, wie sie vor allem Osella anstrebte, ließ Cosworth nicht zu.
Brian Harts Betrieb Hart Racing Engines, der seit 1986 für einige Zeit zu Cosworth gehörte, betreute 1987 exklusiv die DFZ-Motoren für Tyrrell, übernahm ab 1988 aber auch andere Kunden. Heini Mader Racing Components in der Schweiz war der gefragteste Tuner für DFZ- und DFR-Motoren. 1987 betreute Mader mit Ausnahme Tyrrells nahezu alle Kunden und hatte, auch wenn ab 1988 einige Konkurrenzbetriebe hinzukamen, noch bis 1990 eine dominierende Stellung inne. Maders Bearbeitungen gingen weiter als die der Konkurrenten. Langford & Peck in Großbritannien lieferte in erster Linie einfache Überarbeitungen; ihr Niveau blieb hinter dem von Mader und Hart zurück. Tickford betreute zeitweise Osellas Motoren. Einige Quellen gehen davon aus, dass Novamotor aus Novara einzelne DFZ-Motoren für Coloni bearbeitete;Geschichte des Coloni-Teams auf der Internetseite www.f1rejects.com (archivierte Version) (abgerufen am 19. Dezember 2018). ganz zweifelsfrei ist das allerdings nicht.
Technik Cosworth DFZ Der Cosworth DFZ wurde im Winter 1986/1987 entwickelt. Verantwortliche Konstrukteure waren Geoff Goddard und John Hancock. Einige kleinere Konstruktionsaufträge wurden zu Brian Hart ausgelagert. Als Basis der Entwicklungen diente der 1982 erschienene Cosworth DFL, der seinerseits eine auf 3,9 Liter vergrößerte Variante des DFV war und in erster Linie für den Einsatz bei Sportwagenrennen vorgesehen war. Im Vergleich zum DFV hatte der DFL eine größere Bohrung und einen größeren Hub; die Motorblöcke beider Varianten waren allerdings weitgehend gleich.Graham Robson: Cosworth: The Search for Power. J H Haynes & Co, 2017, ISBN 978-1-84425-015-8, S. 271.
Der DFZ war ein Achtzylinder-V-Motor mit zwei obenliegenden Nockenwellen pro Zylinderreihe und vier Ventilen für jeden Zylinder. Der Zylinderbankwinkel betrug 90 Grad. Für den DFZ behielt Cosworth die Bohrung des DFL (90 mm) bei, veränderte aber den Hub auf 68,6 mm. Daraus ergab sich für den DFZ ein Hubraum von 3489 cm³. Die Zylinderköpfe des DFZ entsprachen denen des DFV; die Modifikationen, die Cosworth 1982 beim DFY eingeführt hatte – unter anderem engere Ventilwinkel –, wurden für den DFZ nicht übernommen. Die Benzinpumpen kamen von Lucas. Werksseitig stattete Cosworth die Motoren mit hauseigener Elektrik aus. Eine Umrüstung auf ein verteilerloses Zünd- und Einspritzsystem von Magneti-Marelli war möglich, wurde aber vom Werk nicht unterstützt. Mader begann gleichwohl 1988, seine DFZ-Motoren durchgängig auf Marelli-Technologie umzustellen. Eine Sonderrolle nahm Enzo Osellas Team ein, das die Motoren 1989 mit einer Elektronik von Weber ausstattete.
Die Leistung der ersten DFZ-Motoren lag bei etwa 560 bhp, die bei 10.200 Umdrehungen pro Minute anfielen, später stieg sie auf bis zu 580 bhp. Der nutzbare Drehzahlbereich begann bei 7.000 Umdrehungen pro Minute. Brian Harts Version des DFZ unterschied sich in einigen Details von dem Basis-DFZ. Hart verwendete eigene Nockenwellen und hatte die Zylinderköpfe überarbeitet. Die Hart-Version war nach Schätzungen von Keith Duckworth etwa 20 bhp stärker als die übrigen DFZ-Motoren.
1988 kostete ein DFZ bei Mader 125.000 CHF (83.000 US-$), eine Revision, die nach 1000 Betriebskilometern fällig war und 150 Arbeitsstunden in Anspruch nahm, kostete 25.000 CHF (17.000 US-$).
Cosworth DFR mini|Cosworth DFR in einem Arrows A11B (1990) Der unter der Leitung von Geoff Goddard konstruierte Cosworth DFR war die letzte Ausbaustufe des inzwischen über 20 Jahre alten DFV. Der DFR baute auf dem DFZ auf, war aber „zu 80 neu gezeichnet.“Graham Robson: Cosworth: The Search for Power. J H Haynes & Co, 2017, ISBN 978-1-84425-015-8, S. 250. Die Änderungen betrafen zahlreiche Details, nicht allerdings die Grundstrukturen des Motors.Graham Robson: Horses for Courses. Motorsport Magazine, Heft 7/2007, S. 44. Die kurzhubige Auslegung des DFZ wurde übernommen. Bei unveränderter Bohrung reduzierte Cosworth den Hub um 0,3 mm, sodass der Hubraum insgesamt 3494 cm³ betrug (90 × 68,6 mm). Die Bauhöhe wurde verringert. Der DFR hatte neu konstruierte Zylinderköpfe, wobei weiterhin vier Ventile pro Zylinder und zwei obenliegende Nockenwellen für jede Zylinderreihe vorgesehen waren. Die Kurbelwelle lag tiefer als beim DFZ, und die Ölwanne war flacher ausgebildet. Dadurch erhielt der Motor einen tieferen Schwerpunkt.Adriano Cimarosti: Das Jahrhundert des Rennsports. Stuttgart 1997, ISBN 3-613-01848-9, S. 385. Das Gewicht des DFR sank auf 140 kg. Die Motorleistung lag anfänglich bei 595 bis 600 bhp. Spätere Versionen von Hart kamen 1990 auf 612 bhp,Graham Robson: Cosworth: The Search for Power. J H Haynes & Co, 2017, ISBN 978-1-84425-015-8, S. 260. nach anderen Quellen sogar auf 625 bhp.Alan Henry: Auto Course 1990/91. Osprey Publishing, London 1991, ISBN 0-905138-74-0, S. 58. Fords HB-Motor für Benetton erreichte zu dieser Zeit auf 680 bhp.Graham Robson: Cosworth: The Search for Power. J H Haynes & Co, 2017, ISBN 978-1-84425-015-8, S. 262.
Die Mischversionen DFZ-DFR Eine Reihe von DFZ-Blöcken wurden 1988 und 1989 bei Mader und Hart mit Komponenten des DFR versehen. Diese Mischversionen entstanden, bevor der DFR allgemein zugänglich wurde, und dienten 1989 noch als Lückenfüller für kleinere Teams, die sich keinen echten DFR leisten konnten. Die Umbauten betrafen in erster Linie die Kurbelwelle: Mit Hilfe der Bausätze, die Cosworth ab Herbst 1988 den Tunern zur Verfügung stellte, konnten die DFZ-Blöcke mit tiefer liegenden Kurbelwellen ausgestattet werden. Die Zylinderköpfe hingegen blieben bei den Mischversionen auf DFZ-Stand. Die DFZ-DFR-Versionen verschwanden weitgehend zum Jahreswechsel 1989/90. Nur vereinzelt erschienen sie noch bis zum Spätsommer 1990. Das letzte Auto mit dem Übergangsmotor war der Coloni C3C.
Yamahas Fünfventil-Zylinderkopf