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Formula 1: il ritorno del turbo

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Dopo 15 anni di assenza, la sovralimentazione torna sulla scena dei Gran Premi! Il nuovo regolamento tecnico prevede per le Formula 1 motori V6 di 1600 cm3 con turbocompressore | M. Clarke

Formula 1: il ritorno del turbo

Tra le auto di serie e quelle da competizione, per quanto “estreme” possano essere, deve esistere un legame. A livello di motore, la grande diffusione del turbo sui normali modelli stradali ha avuto una influenza determinante sulle scelte che hanno portato al nuovo regolamento tecnico. Downsizing, dunque, anche per le monoposto di Formula 1.

Ritorno al futuro? Sì ma con alcune differenze

Che però saranno ben diverse da quelle che sono state protagoniste di mitici scontri in pista durante gli anni Ottanta, e questo per via di numerosi “paletti” che una volta non esistevano. Non solo la cilindrata (1600 cm3), ma anche l’architettura e il frazionamento dei motori sono stati fissati, e quindi sono eguali per tutti. V6 di 90°, con vari limiti a livello di ingombro, e con l’alesaggio (e quindi anche la corsa) rigidamente imposti: le misure caratteristiche sono le stesse per tutti i concorrenti: 80 x 53 mm. Il massimo regime di rotazione ammesso è 15000 giri/min.

Per quanto riguarda la sovralimentazione, invece di stabilire una pressione massima dell’aria di alimentazione, da non superare, è stata limitata la portata massica del carburante. Se nei V8 aspirati utilizzati nel 2013 la quantità di benzina fornita al motore era dell’ordine di 160-170 kg/ora, nei V6 turbo non può superare i 100 kg/h. E’ vero che questi ultimi hanno una potenza inferiore, ma la diminuzione della massa di carburante disponibile nell’unità di tempo (-38% circa) è ben più cospicua.

All’atto pratico questo significa che la ricerca dei migliori rendimenti termici e meccanico, onde abbattere il consumo specifico, diventerà ancora più importante e un accurato controllo delle modalità di combustione sarà fondamentale. I motori dovranno essere alimentati non più con miscele aria-benzina a dosatura ricca (sono quelle che consentono di ottenere la potenza più elevata), ma con miscele sensibilmente magre, il che potrà far sorgere dei problemi tecnici di notevole portata. In particolare, sarà molto difficile evitare di incappare nella detonazione. Forse sarà necessario conviverci, in una qualche misura! Non si deve dimenticare, a questo proposito, che per ridurre il consumo specifico dovranno essere impiegati rapporti di compressione elevati.

renault f1 turbo 2014
Le monoposto di Formula 1 2014 saranno dotate di un solo turbocompressore. Ogni singola vettura potrà disporre di 5 motori per tutta la stagione

Bentornata iniezione diretta

Un altro gradito ritorno sulla scena dei GP è quello della iniezione diretta, che in questo caso deve essere impiegata obbligatoriamente da tutti i concorrenti, con un iniettore per cilindro e una pressione massima di iniezione di 500 bar. In passato era stata utilizzata, in versione meccanica, dalla Mercedes per le sue straordinarie vetture a otto cilindri con distribuzione desmodromica che hanno trionfato nei mondiali del 1954 e 1955.

L’unica altra Casa che l’ha impiegata è stata la Ferrari, sulla sua 158 di F1 del 1964. L’evoluzione della tecnica in questo settore è stata straordinaria, in particolare negli ultimi anni e grazie al fondamentale apporto dell’elettronica, come testimoniato anche dalle quattro vittorie ottenute a Le Mans tra il 2001 e il 2005 dalle Audi con motore a iniezione diretta di benzina.

Dettagli tecnici

Tutte le F1 del 2014 dovranno essere dotate di un solo turbocompressore, con turbina a geometria fissa. Il ricorso alla sovralimentazione, abbinato a regimi di rotazione elevati (anche se non come quelli dei V8 aspirati che han corso fino al 2013) e alla necessità di alimentare il motore con miscele magre daranno indubbiamente luogo a una serie di problemi tecnici non facili da risolvere, in considerazione anche del fatto che i nuovi V6 dovranno avere una durata doppia, ovvero 4000 km. Per ogni vettura sono ammessi cinque motori per tutta la stagione e non più otto.

Le pressioni massime di combustione dovrebbero essere superiori ai 200 bar, un valore impressionante, per dei motori a ciclo Otto. Alla necessità di smaltire una quantità di calore molto elevata si aggiunge quindi quella di sopportare sollecitazioni meccaniche spaventose. Assicurare un adeguato raffreddamento ai pistoni potrebbe essere molto impegnativo, specialmente se tali componenti dovessero venire realizzati in acciaio, come si dice da più parti, per meglio sopportare i carichi in gioco, “applicati” su di essi come autentici colpi di maglio.

renault v6 turbo 1982
Quello del turbo sulle monoposto di Formula 1 costituisce un ritorno, anche se con sostanziali differenze. Nella foto un motore Renault Turbo del 1982

Prestazioni

Per quanto riguarda le prestazioni, la potenza massima dovrebbe essere dell’ordine di 600 cavalli. Ad affiancare il motore nei momenti di maggiore bisogno provvederà un sistema di recupero dell’energia cinetica denominato ERS-K, in grado di fornire altri 160 cavalli per un periodo di 33 secondi a ogni giro (il KERS del 2013 forniva una ottantina di cavalli per un periodo non superiore a 6 secondi al giro). In aggiunta ad esso vi è anche un ERS-H, in grado di recuperare una parte della energia termica “contenuta” nei gas di scarico dopo che questi sono usciti dalla turbina e di convertirla in energia elettrica. Questo MGU (motor generator unit) può essere utilizzato anche per accelerare il turbo, migliorando il tempo di risposta e contribuendo al rapido ottenimento di una elevata pressione di sovralimentazione.

Rispetto ai precedenti V8 aspirati di 2400 cm3, ci sono alcune differenze decisamente rimarchevoli. Tanto per cominciare, il rapporto corsa/alesaggio passa da 0,405 a 0,662. I motori sono sempre nettamente superquadri, ma in misura assai meno “esasperata”. Anche se il regime di rotazione è minore, la velocità media del pistone risulta più elevata (26,5 m/s a 15000 giri/min contro 23,8 m/s a 18000) dato che la corsa è maggiore. La potenza specifica è decisamente più alta, dell’ordine di 375 CV/litro. È interessante qui ricordare che i motori Turbo di Formula Uno degli anni Ottanta (prima del 1988) non di rado raggiungevano valori nettamente superiori a 550 CV/litro, in ordine di gara. 

  • cerash, Pieve Emanuele (MI)

    risposta

    perché dovresti avere alla girante della turbina, anziché la turbina, una dinamo. avresti un organo in movimento in un punto molto sollecitato che ti da solamente la corrente. se devi compiere una scelta del genere, almeno prendi cavalli. il turbo è il doping del motore.
  • AlbertoD76, Crevacuore (BI)

    Domanda

    Mi chiedo se non sia possibile utilizzare il turbo solo per generare corrente elettrica recuperando l'energia dei gas di scarico, lasciando la termica del motore aspirato.
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