Gredden de Garrett: A Jornada da Revolução Turbo nas Corridas e nas Ruas

O turboalimentador é um dispositivo mecânico que recupera a energia dos gases de escape e comprime mais ar para o motor; recebeu sua primeira patente em 1905 e, passando pelos circuitos de corrida, tornou-se hoje a espinha dorsal dos carros de produção em série. Nesta página, você acompanhará, em uma única linha do tempo, a história que vai da primeira aplicação em caminhões em 1938 e os primeiros carros de produção de 1962, passando pelos monstros de 1.000 cavalos da Porsche na Can-Am, pela era turbo da Formula 1, até a ascensão dos motores turbo de pequena cilindrada após a crise do petróleo.

História do turboalimentador: uma ideia nascida do escape

A lógica básica do turboalimentador é simples e engenhosamente muito elegante: o gás de escape expelido pelo motor já carrega energia; trata-se de girar uma turbina com essa energia e comprimir o ar de admissão com um compressor no mesmo eixo. Ao contrário do superalimentador mecânico, essa potência não vem do virabrequim do motor, mas sim do fluxo de escape que, na maioria das vezes, é desperdiçado. A ideia foi oficializada com a primeira patente de 1905, mas sua chegada ao automóvel levou mais de quatro décadas.

A primeira aplicação comercial em veículos ocorreu em um veículo rodoviário: o fabricante suíço Saurer apresentou um motor de caminhão turboalimentado em 1938. Na Europa, caminhões rodoviários com motores diesel turboalimentados apareceram à beira da II Guerra Mundial, enquanto a aviação de guerra amadurecia a tecnologia. Aviões militares turboalimentados como o P-38, o B-17 e o P-47 conseguiam manter o desempenho em grandes altitudes, usando a energia dos gases de escape, ao contrário do superalimentador mecânico.

1962: Os primeiros carros de produção turboalimentados nas estradas

O primeiro encontro do turboalimentador com os carros de produção em série ocorreu no mesmo ano-modelo, em dois produtos diferentes da GM: o Chevrolet Corvair Monza Spyder e o Oldsmobile Jetfire. A Oldsmobile levou seu V8 de 215 polegadas cúbicas, com turbo, de 155 cv para 215 cv; já a Chevrolet elevou seu seis cilindros em linha de 145 polegadas cúbicas de 98 para 150 cv. Ambos os sistemas operavam com cerca de 5 psi de pressão e configuração carburada "suck-through" - extremamente modestos pelos padrões de hoje, mas um ganho de potência revolucionário para a época.

A trajetória do Jetfire foi mais curta. Para controlar a detonação, inevitável em motores de baixa taxa de compressão, o modelo exigia um sistema de injeção de metanol e água chamado Turbo-Rocket fluid, e saiu de produção após dois anos-modelo, com uma produção de aproximadamente 9.600 unidades. O Corvair, por sua vez, foi vendido por cinco anos, vendeu mais de 50.000 unidades e a opção foi descontinuada ao final do ano-modelo 1966. Em resumo, o turboalimentador, em sua primeira tentativa, era uma ideia tecnologicamente correta, mas comercialmente prematura.

Turbo nas pistas de corrida: Das Indy 500 aos gigantes do Can-Am

A entrada do turboalimentação nos esportes a motor veio antes da produção em série. Em 1952, o carro especial Kurtis Kraft da Cummins, com motor turbodiesel de 6,4 litros, conquistou a pole position nas Indy 500 com Fred Agabashian; mas saiu da corrida depois que o filtro de ar engoliu detritos da pista. A verdadeira explosão começou em 1966, com a primeira aparição de um Offenhauser turboalimentado no grid; em 1968, Bobby Unser venceu as Indy 500 com o turbo-Offy, e esses motores podiam produzir 1.200 cv com 54 psi de pressão nas sessões de classificação. Após os acidentes fatais de 1973, a pressão foi limitada a ~39 psi.

Porsche 917/10 e 917/30: 1.500 cavalos vindos do escapamento

A Porsche não pôde continuar com o motor de 4,5 litros do 917 por causa da regra do motor de 3 litros. Sob a liderança de Ferdinand Piëch, a equipe comandada por Hans Mezger e Valentin Schäffer elevou o motor a 1.000 PS (735 kW) com um turboalimentador de escapamento duplo. Em 30 de julho de 1971, Jo Siffert usou pela primeira vez o 917/10 turboalimentado em Hockenheimring. O posterior 917/30, com seu flat-12 biturbo de 5,4 litros, produzia mais de 1.500 cv nas sessões de classificação, com pressão chegando a 32 psi. Mark Donohue venceu 6 das 8 corridas da temporada de 1973 do Can-Am; em 1975, em Talladega, bateu o recorde de volta com 221,160 mph. Esse carro, que também contava com ajuste de pressão controlado pelo piloto, e cuja resposta do acelerador da versão de 1972 era descrita como um "interruptor liga-desliga", mostrava o lado mais radical do turbo lag.

A era do turbo na Formula 1: De 1977 a 1988

O Renault RS01 iniciou a era do turbo da Formula 1 em 1977, em Silverstone. O carro, que estreou com um único turbo e 500 cv, foi ridicularizado pelos rivais como "yellow teapot" - bule de cha amarelo. O desprezo não durou muito: Em 1979, o RS10 trouxe turbo duplo e intercooler, e a vitoria de Jean-Pierre Jabouille em Dijon transformou o turbo em uma opcao seria. Quando se chegou a 1983, BMW, Honda, Renault, Alfa Romeo, Hart e TAG/Porsche forneciam motores turbo; falava-se em 45 psi de pressão e 700 cv nas sessões de classificação. Em 1985, chegou-se a 5,5 bar (~82 psi) de pressão e um estimado 1.500 cv - 1.000 cavalos por litro, em carros de 1.200 libras.

O final da era foi um espetaculo: Em 1988, com o McLaren MP4/4 e o Honda RA168E V6 biturbo, Senna e Prost venceram 15 das 16 corridas. A FIA proibiu os motores turbo a partir da temporada de 1989; por isso, alguns calendarios encerram a era em 1988 e outros em 1989 - na pratica, a diferenca e um deslocamento de uma unica temporada entre o ano em que os ultimos carros correram e o ano em que a proibicao entrou em vigor.

A descida para os carros de rua: A dificil ascensao dos anos 70 e a era de ouro dos anos 80

O retorno da tecnologia de corrida para a rua nao foi uma linha reta. O BMW 2002 Turbo (1973-74) produzia 170 cv e 240 lb-ft de torque, era fabricado em apenas 1.672 unidades com uma taxa de compressão de somente 6,9:1 e não era oficialmente importado para os EUA. No mesmo ano, o Porsche 911 Turbo (930) ofereceu no modelo de 1975 3,0 litros e 260 cv; o desempenho sob a asa "whale tail" vinha acompanhado de um acentuado turbo lag e tendência a snap oversteer. Esses carros mostravam que a questão do turbo lag e da controlabilidade ainda não estava resolvida.

Um passo mais silencioso, porém mais duradouro, veio da Mercedes: o turbo diesel OM617A, no sedã W116 em 1978, tornou-se o primeiro automóvel turbo diesel de produção em série e abriu as portas de uma era em que o turboalimentação passou a ser associado a eficiência de combustível e baixas emissões. Nos anos 80, a variedade de personalidades se ampliou: o Ferrari 288 GTO (1984) produzia 400 cv com seu V8 twin-turbo IHI de 2,8 litros, apenas 277 unidades foram produzidas e lançou as bases do F40. O Buick Grand National / GNX (1987), com a edição GNX de 547 unidades, reduzia o 0-60 para cerca de 5 segundos e concluía o quarto de milha em 13,2 segundos, tornando-se o produto GM que mais acelerava de sua época. Do lado da Chrysler, o Dodge Daytona e o Plymouth Laser de 1984 ofereciam turbo Garrett de 146 cv; em 1986, o Shelby GLHS levou isso a 175 cv. A primeira aplicação de produção de turbo de geometria variável (VGT) apareceu em 1989, numa variante do Chrysler CSX.

A explosão dos fabricantes japoneses nos anos 80

Nos anos 1980, os fabricantes japoneses desafiaram os limites combinando o turboalimentação com chassis leves e tecnologia vinda do motorsport; o período é lembrado como a "era de ouro" com os Nissan turboalimentados, os Mazda rotativos e os motores de alta rotação da Honda. Essa vertente continuou nos anos 90 com ícones como o Nissan Skyline GT-R R32-R34, o Honda NSX, o Mazda RX-7 FD, o Toyota Supra MK4 e o Subaru Impreza WRX STI. O lado das corridas da Porsche também não abandonou o turbo: o 956 de 1982 conquistou uma chegada em primeiro-segundo-terceiro em Le Mans com seu motor biturbo de 2,8 litros; já o 962, desenvolvido para o mercado americano, venceu 4 campeonatos IMSA consecutivos a partir de 1984.

A crise do petróleo e o downsizing: por que o turbo dominou a produção em série?

A segunda primavera do turboalimentação nos carros de rua veio de uma pressão econômica, mais do que de um objetivo de desempenho. Após o embargo da OPEC em 1973, os automóveis americanos sofreram queda de potência; o downsizing começou como resposta direta a essa crise e deu origem aos padrões de economia de combustível CAFE. Embora a migração para carros menores já tivesse começado antes do primeiro embargo, foi a crise que tornou o processo permanente. Os grandes V8 anteriores a 1970 eram padrão, com cilindradas de 5,7-7,5 litros e altas potências; esse quadro começou a se fechar.

No downsizing moderno de motores, motores turbo pequenos substituem os grandes aspirados, proporcionando ganho de economia de combustível de 20-30%; A previsão de que a maior parte da frota da Ford funcionará com EcoBoost resume este aspecto. O arranjo hot-vee, em que o turbo é colocado entre os bancos de cilindros, também evoluiu da Formula 1 e apareceu pela primeira vez em produção com o motor BMW N63; A BMW e a Mercedes produzem nesse arranjo potências acima de 600 cv.

O que e turbo lag e como a engenharia o venceu?

O turbo lag e o atraso na chegada da potencia devido a turbina nao atingir rotação suficiente no momento em que se acelera; no 911 Turbo dos anos 70, esse atraso definia o caracter de conducao. A resposta da engenharia avancou em tres linhas principais:

• Turbina twin-scroll: leva os fluxos de gases de escape a turbina por canais separados, reduzindo a interferencia e acelerando a resposta; exige corpo de turbina e coletor de admissao divididos.
• Twin-turbo paralelo: usam-se dois turbos menores; como cada turbo alimenta menos volume, gira mais rapido e o atraso diminui para a mesma potencia.
• Turbo pequeno + fluxo eficiente: uma turbina menor trabalha com eficiencia em rotacoes mais baixas; o projeto twin-scroll otimiza esse fluxo, reduzindo visivelmente o atraso.

Nao devemos esquecer a origem historica: o ajuste de pressao controlado pelo piloto no Porsche 917/30 foi uma das primeiras formas de gerir o atraso no mundo das corridas. Hoje, os arranjos twin-scroll e hot-vee reduziram o atraso a niveis imperceptiveis no uso diario.

Conclusao: da pista para a estrada, da estrada para o motor

A historia do turboalimentacao nao e a historia de um componente, mas de uma abordagem: nao perder energia. Do caminhao Saurer ao Jetfire, dos Offy ao RS01, do 917/30 ao MP4/4, cada passo aplicou o mesmo principio fisico em escalas diferentes. A onda de reducao de cilindrada apos a crise do petroleo transformou essa tecnologia de opcao em padrao. Hoje, mesmo em motores hot-vee com mais de 600 cavalos, funciona a mesma ideia de 1905 - apenas muito mais silenciosa, eficiente e sem atraso.

Fontes

• History of the Turbocharger
• Turbo vision: a revolution in engine construction
• Turbocharger
• Downsize (automobile)
• Hot vee turbocharged engine
• Turbo Lag: Causes, Effects and Solutions
• The Lost Scrolls of Turbocharging: How Twin-Scrolls Work
• The First Turbocharged Mass-Market Production Car
• Boost Isn't New! A History of Turbocharged Cars
• History of the turbo