Garretten Greddy, il viaggio della rivoluzione turbo nelle corse e per strada

Il turbo compressore, brevettato nel 1905, ha trasformato l'energia sprecata degli scarichi in mostri da 1.000 cavalli nei motorsport, arrivando fino alle strade.
Il turbo compressore, brevettato nel 1905, ha trasformato l'energia sprecata degli scarichi in mostri da 1.000 cavalli nei motorsport, arrivando fino alle strade.

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Il turbo, che recupera l'energia dei gas di scarico comprimendo più aria nel motore, è un dispositivo meccanico: ottenne il suo primo brevetto nel 1905 e, passando per i circuiti di gara, è diventato oggi la spina dorsale delle automobili di produzione di serie. In questa pagina seguirai la storia in un'unica linea del tempo, dalla prima applicazione su camion nel 1938 fino alle prime automobili di produzione del 1962, dai mostri Can-Am da 1.000 cavalli di Porsche all'era turbo della Formula 1 e all'ascesa dei motori turbo di piccola cilindrata dopo la crisi petrolifera.

In evidenza

  • Prime automobili di produzione sovralimentate con turbo: 1962 Chevrolet Corvair Monza Spyder e Oldsmobile Jetfire
  • Porsche 917/30 Can-Am: nelle gare di qualificazione oltre 1.500 CV, boost di 32 psi
  • Era turbo della Formula 1: 1977–1988, con una stima al picco di 1.000 CV
  • per litro Con la Porsche 917/30 a Talladega, record sul giro di
  • 221,160 mph (1975) Con il downsizing moderno, nei motori turbo di piccola cilindrata guadagno di efficienza del carburante del 20–30%

Storia del turbo: un'idea nata dallo scarico

La logica di base del turbo è semplice e da un punto di vista ingegneristico molto elegante: i gas di scarico espulsi dal motore trasportano già energia; questa energia viene usata per far girare una turbina che, tramite lo stesso albero, aziona un compressore che comprime l'aria di aspirazione. A differenza del compressore volumetrico, questa potenza non proviene dall'albero motore del motore, ma per lo più dal flusso di scarico che andrebbe sprecato. L'idea fu formalizzata con il primo brevetto del 1905, ma la sua applicazione all'automobile richiese più di quarant'anni.

La prima applicazione su un veicolo commerciale avvenne su un veicolo per il trasporto su strada: il produttore svizzero Saurer presentò un motore per camion sovralimentato con turbo nel 1938. Mentre in Europa i camion stradali diesel con turbo apparivano alla vigilia della Seconda Guerra Mondiale, l'aviazione bellica maturò la tecnologia. Gli aerei militari sovralimentati con turbo come il P-38, il B-17 e il P-47 potevano mantenere le prestazioni a grandi quote utilizzando l'energia dello scarico, a differenza del compressore volumetrico meccanico.

1962: le prime automobili di produzione con turbo arrivano sulle strade

Il primo incontro del turbo con le automobili di produzione di serie avvenne nello stesso anno modello, su due diversi prodotti GM: Chevrolet Corvair Monza Spyder e Oldsmobile Jetfire. Oldsmobile, con il V8 da 215 pollici cubi e turbo, portò la potenza da 155 CV a 215 CV ; Chevrolet invece elevò il suo sei cilindri in linea da 145 pollici cubi da 98 a 150 CV . Entrambi i sistemi funzionavano con circa 5 psi di boost e con la configurazione a carburatore "suck-through" - estremamente modesti con le misure di oggi, ma un aumento di potenza rivoluzionario per l'epoca. Il percorso del Jetfire fu più breve. Il modello richiedeva un sistema di iniezione metanolo-acqua chiamato Turbo-Rocket fluid per controllare la detonazione, inevitabile nei motori a basso rapporto di compressione, e con una produzione di circa 9.600 unità

fu tolto dalla produzione dopo due anni modello. Il Corvair invece fu venduto per cinque anni, vendendone più di 50.000, e l'opzione fu rimossa alla fine dell'anno modello 1966. In breve, il turbo alla sua prima prova era un'idea tecnologicamente corretta ma commercialmente prematura. Il turbo sui circuiti: dalle Indy 500 ai giganti della Can-Am

Porsche 917/10 ve 917/30, Can-Am serisinde egzozdan yaklaşık 1.500 beygire ulaşan ikiz turboşarjıyla dönemin en güçlü yarış araçlarından biri oldu.

Turbo, turboalimentazione, sovralimentazione

Porsche 917/10 ve 917/30, Can-Am serisinde egzozdan yaklaşık 1.500 beygire ulaşan ikiz turboşarjıyla dönemin en güçlü yarış araçlarından biri oldu.

L'ingresso del turbo nell'automobilismo sportivo precedette la produzione di serie. Nel 1952 la Kurtis Kraft speciale con motore turbodiesel da 6,4 litri di Cummins conquistò la pole position alla Indy 500 con Fred Agabashian; ma rimase fuori gara dopo che il filtro dell'aria, che inghiottiva i detriti della pista, si era intasato. La vera esplosione iniziò nel 1966 con la prima apparizione in griglia dell'Offenhauser sovralimentato; nel 1968 Bobby Unser vinse la Indy 500 con la turbo-Offy e questi motori potevano produrre con una pressione di sovralimentazione di 54 psi fino a 1.200 CV. Dopo gli incidenti mortali del 1973 il boost fu limitato a circa 39 psi. fu limitato.

Porsche 917/10 e 917/30: 1.500 cavalli dallo scarico

La Porsche non poté continuare con il motore da 4,5 litri della 917 a causa della regola dei motori da 3 litri. Sotto la guida di Ferdinand Piëch, il team diretto da Hans Mezger e Valentin Schäffer portò il motore, con il doppio turbocompressore sui gas di scarico, fino a 1.000 PS (735 kW). Il 30 luglio 1971 Jo Siffert utilizzò per la prima volta la 917/10 sovr_alimentata a Hockenheimring. La successiva 917/30, con il suo flat-12 biturbo da 5,4 litri, produceva nelle prove di qualificazione più di 1.500 CV e il boost saliva fino a 32 psi. Mark Donohue vinse 6 gare su 8 nella stagione Can-Am del 1973; nel 1975 a Talladega stabilì il record sul giro a 221,160 mph . Questa vettura, dotata anche di una regolazione del boost controllata dal pilota, mostrava il volto più radicale del turbo lag: la risposta dell'acceleratore della versione 1972 veniva descritta come un "interruttore on-off".

L'era turbo della Formula 1: dal 1977 al 1988

La RS01 di Renault avviò l'era turbo della Formula 1 nel 1977 a Silverstone. La vettura scese in pista con un solo turbo e 500 CV e venne derisa dagli avversari come "yellow teapot" - teiera gialla. Lo sdegno durò poco: nel 1979 la RS10 introdusse il doppio turbo e l'intercooler, e la vittoria di Jean-Pierre Jabouille a Dijon trasformò il turbo in un'opzione seria. Arrivando al 1983, BMW, Honda, Renault, Alfa Romeo, Hart e TAG/Porsche fornivano motori turbo; nelle prove di qualificazione si parlava di 45 psi di boost e 700 CV . Nel 1985 si arrivò a un boost di 5,5 bar (circa 82 psi) e a una stima di 1.500 CV - 1.000 cavalli per litro, su vetture di 1.200 pound.

Il finale dell'era fu uno spettacolo: nel 1988, con la McLaren MP4/4 e il V6 biturbo Honda RA168E, Senna e Prost vinsero 15 gare su 16. La FIA, 15 su di esse a partire dalla stagione 1989 vietò i motori turbo; per questo alcuni calendari chiudono l'era nel 1988, altri nel 1989 - in pratica la differenza è solo lo scatto di una stagione tra l'anno in cui le ultime vetture gareggiarono e l'anno in cui il divieto entrò in vigore.

L'approdo alle automobili stradali: la difficile ascesa degli anni '70 e l'età d'oro degli anni '80

Il ritorno in strada della tecnologia da competizione non fu una linea retta. La BMW 2002 Turbo (1973-74) produrrebbe 170 CV e 240 lb-ft di coppia, ma ne furono prodotti soltanto 1.672 esemplari con un rapporto di compressione di 6,9:1 e non venne importata ufficialmente negli USA. Lo stesso anno la Porsche 911 Turbo (930) con il modello del 1975 da 3,0 litri e 260 CV offreva; le prestazioni sotto l'ala "whale tail" arrivavano insieme a un netto ritardo dell'acceleratore e a una tendenza al snap oversteer. Questi auto dimostravano che la questione del turbo lag e della controllabilità era ancora irrisolta.

Un passo più silenzioso ma più duraturo arrivò da Mercedes: il turbo diesel OM617A , nel 1978 con la berlina W116 fu la prima automobile turbo diesel di produzione di serie e aprì le porte a un'epoca in cui il turbo began ad essere associato all'efficienza del carburante e alle basse emissioni. Negli anni '80 la varietà di caratteri si ampliò: Ferrari 288 GTO (1984) con il suo V8 biturbo IHI da 2,8 litri col suo V8 biturbo IHI erogava 400 CV , fu prodotto in soli 277 esemplari e gettò le basi per la F40. Buick Grand National / GNX (1987) con la versione GNX in 547 esemplari portava lo 0-60 a circa 5 secondi, chiudendo il quarto di miglio in Con la versione GNX portava lo 0-60 a circa 5 secondi, coprendo il quarto di miglio in 13,2 secondi e diventando il prodotto GM più veloce ad accelerare dell'epoca. Dal lato Chrysler, la Dodge Daytona e la Plymouth Laser del 1984 Dodge Daytona e Plymouth Laser offrivano 146 CV con turbo Garrett; nel 1986 la Shelby GLHS lo portò a 175 CV. La prima applicazione di produzione di un turbo a geometria variabile (VGT) si vide nel 1989 su una variante Chrysler CSX.

L'esplosione dei costruttori giapponesi negli anni '80

Negli anni '80 i costruttori giapponesi spinsero i limiti combinando il turbo con telai leggeri e tecnologia derivata dal motorsport; l'epoca è ricordata come l'"età d'oro" con le Nissan turbocompresse, le Mazda rotative e i motori ad alti regimi di Honda. Questo filone continuò negli anni '90 con icone come la Nissan Skyline GT-R R32-R34, Honda NSX, Mazda RX-7 FD, Toyota Supra MK4 e Subaru Impreza WRX STI . Anche il reparto corse della Porsche non abbandonò il turbo: la 956 del 1982 con il suo motore biturbo da 2,8 litri conquistò un arrivo primo-secondo-terzo a Le Mans; la 962 , sviluppata per il mercato americano, vinse dal 1984 4 campionati IMSA consecutivi.

Crisi petrolifera e downsizing: perché il turbo ha conquistato la produzione di serie?

La seconda primavera del turbo nelle auto di strada arrivò da una spinta più economica che prestazionale. Dopo l'embargo OPEC del 1973 le auto americane subirono una riduzione di potenza; il downsizing iniziò direttamente come risposta a quella crisi e diede origine agli standard di economia del carburante CAFE. Il passaggio all'auto piccola era iniziato già prima del primo embargo, ma fu la crisi a renderlo permanente. I grandi V8 precedenti al 1970 erano lo standard con cilindrate di 5,7-7,5 litri e alte potenze; quel quadro iniziò a chiudersi.

Nel moderno downsizing, sostituendo i grandi motori aspirati con piccoli motori turbo si ottiene un guadagno nell'economia del carburante del 20-30% ; la previsione che la gran parte della flotta di Ford sarebbe funzionata con EcoBoost riassume questa direzione. Anche la configurazione hot-vee, con il turbo posto tra le bancate dei cilindri, si è evoluta dalla Formula 1 ed è apparsa per la prima volta in produzione con il motore BMW N63 ; BMW e Mercedes con questo layout producono potenze oltre i 600 CV .

Che cos'è il turbo lag e come lo ha sconfitto l'ingegneria?

Il turbo lag è il ritardo con cui la potenza arriva quando, appena si accelera, la turbina non riesce a raggiungere un regime sufficiente; nella 911 Turbo degli anni '70 questo ritardo era il elemento determinante del carattere di guida. La risposta dell'ingegneria è progredita su tre direttrici principali:

  • Turbo twin-scroll: Convoglia i flussi dei gas di scarico alla turbina attraverso canali separati, riducendo l'inerzia e velocizzando la risposta; richiede un corpo turbina e un collettore con ingresso suddiviso.
  • Twin-turbo parallelo: Vengono utilizzati due turbo più piccoli; poiché ogni turbo alimenta un volume minore, ruota più velocemente e il ritardo a parità di potenza si riduce.
  • Turbo piccolo + flusso efficiente: Una turbina più piccola lavora in modo efficiente a regimi più bassi; il design twin-scroll ottimizza questo flusso riducendo sensibilmente il ritardo.

Occorre anche ricordare l'origine storica: il boost regolato dal pilota sulla Porsche 917/30 fu uno dei primi modi di gestire il ritardo nel mondo delle corse. Oggi invece i layout twin-scroll e hot-vee hanno portato il ritardo a livelli impercettibili nell'uso quotidiano.

Conclusione: dalla pista alla strada, dalla strada al motore

La storia del turbocompressore è la storia non di un componente ma di un approccio: non sprecare energia. Dal camion Saurer al Jetfire, dagli Offy alla RS01, dalla 917/30 alla MP4/4, questo percorso ha applicato a ogni tappa lo stesso principio fisico su scale diverse. L'ondata di downsizing seguita alla crisi petrolifera ha trasformato questa tecnologia da opzione a standard. Oggi anche nei motori hot-vee oltre i 600 cavalli lavora la stessa idea del 1905 - solo molto più silenziosa, efficiente e senza ritardi.

Fonti