Il presente e il futuro del motorismo parlano Turbo. Imposti dai Regolamenti Tecnici o adottati secondo libere scelte dei costruttori, i motori turbocompressi, ormai, hanno riconquistato quel terreno e quel palcoscenico privilegiato che, loro malgrado, avevano perduto a partire dalla fine degli Anni ’80. Invero, i motori Turbo non hanno mai smesso di calcare le scene motoristiche. Spesso, infatti, secondo una visione puramente Formula 1-centrica, si considera il 1989 (anno in cui, appunto, la Formula 1 abbandona le motorizzazioni Turbo per convertirsi alle sole aspirate di 3500cc) come il momento storico che sancisce l’arresto dello sviluppo tecnologico del motore Turbo. Naturalmente, si tratta di un falso storico: sono state, in particolar modo, le ruote coperte (Endurance, soprattutto) e la allora CART (poi Champ-Car, oggi IndyCar) a portare avanti la palla dello sviluppo del Turbo.
Oggigiorno, il Turbo è tornato in voga, tanto nella produzione di serie – grazie a Turbo benzina che meglio si sposano alle sempre più stringenti norme anti-inquinamento (nel Diesel, il Turbo è una imprescindibile necessità utile a rendere fruibile, appetibile e competitivo un motore intrinsecamente lento e fiacco) – quanto nelle competizioni.
Nelle competizioni, pertanto, è un fiorire di motori Turbo di nuova generazione, ibridi e non: in Formula 1, nelle classi (LMP1, LMP2 e LMGTE) del Mondiale Endurance (nel 2016, vedremo in azione una nuova generazione di Gran Turismo Turbo, dalla Ferrari 488 alla Ford GT), in IndyCar, in Indy Lights, in GT3, nell’ormai ex Tudor United Sportscar Championship (ora WeatherTech SportsCar Championship), nei Mondiali Turismo, Rally e Rallycross, nel Super GT nipponico (classe GT500), nel TCR, nel BTCC, in Formula 4 (ex Formula Abarth). Anche il nuovo monomarca riservato alla bellissima Renault RS01 (Prototipo di impostazione GT che si sta affacciando anche alle gare Endurance) si avvale di una motorizzazione biturbo di derivazione NISMO.
Moda, imposizione, scelta consapevole e libera del motorista? C’è un po’ tutto questo nella Turbo-mania che sta invadendo il settore competizione, il quale, per quanto concerne i fattori “moda” e “imposizione”, insegue la deriva ecologista (o presunta tale…) della produzione di serie, ambito all’interno del quale i motori Turbo rappresentano il “non plus ultra”.
Come noto, la Formula 1, dal 2014, è in prima linea in questa avanzata del Turbo. Motori Turbo ibridi (provvisti di due sistemi di “recupero dell’energia”, il cosiddetto e più tradizionale Motor Generator Unit-Kinetic e Motor Generator Unit-Heat) i quali, come detto, inseguono il concetto di “efficienza” (spesso, sedicente efficienza…) tanto caro al settore dell’automobile del Nuovo Millennio.
Tali propulsori hanno palesato, nel corso di questi primi due anni di vita, prestazioni notevoli: una ottima cavalleria nonostante gli stringenti vincoli di consumo, una eccellente affidabilità generale a smentire i catastrofisti che pullulavano tra la fine del 2013 e l’inizio del 2014. Inoltre, benché vincolati in molti, troppi parametri costruttivi, si sono rivelati e si stanno rivelando motori assai “rognosi” e complessi dal punto di vista progettuale: si tratta, infatti, pur sempre di motori di altissime prestazioni, peraltro resi ancor più complessi dalla presenza dei due sistemi ibridi ad essi associati, ostici da mettere a punto. Le enormi difficoltà incontrate da Renault e, soprattutto, dalla Honda (si parla, dunque, di motoristi esperti, finanziariamente ben messi e dotati di tecnologie all’avanguardia…) costituiscono la prova tangibile di quanto gli odierni V6 ibridi di Formula 1 – criticabili sotto moltissimi aspetti – rappresentino uno degli apici nell’odierno panorama dei motori da competizione.
Il Regolamento 2016.
Il Regolamento Tecnico FIA 2016, in fatto di motori, mantiene inalterati i tratti salienti delle odierne “power unit”, le quali, la stagione ventura, saranno già al loro terzo anno di vita. Rinfreschiamo la memoria. Si tratta di “power unit” (nomenclatura ufficiale che descrive l’insieme del motore termico e sistemi di “recupero dell’energia”) ibride, provviste, cioè, di un sistema ERS (Energy Recovery System). Il cuore della “power unit” è il 6 cilindri in V di 90°, 4 tempi, di 1600cc (+0/- 10cc) di cilindrata. Sono ammesse solo 4 valvole per cilindro (2 di aspirazione, 2 di scarico); l’alesaggio è fissato a 80 mm (+/- 0,1 mm). Anche il diametro degli steli valvole è dettato dal regolamento: esso non deve essere inferiore a 4,95 mm. L’albero motore deve trovarsi in linea con la mezzeria della vettura e ad una altezza pari a 90 mm (+/- 0,5 mm) rispetto al Piano di Riferimento. Il peso minimo della intera “power unit” è pari a 145 kg, il baricentro della “power unit” stessa deve giacere a non meno di 200 mm dal Piano di Riferimento. Il regime massimo di rotazione del motore termico è fissato a 15,000 giri/minuto. La pressione del carburante fornito agli iniettori non deve eccedere i 500 bar. Ammesso un solo iniettore per cilindro (iniezione diretta); nessun iniettore deve trovarsi a monte delle valvole di aspirazione o a monte delle valvole di scarico. Queste, in sintesi, le caratteristiche salienti dei V6 Turbo.
Come noto, il Regolamento Tecnico entrato in vigore nel 2014 rinverdisce i fasti della “formula consumo”, espediente interessante e già noto agli appassionati di Formula 1 (1984-1988) e Endurance (Gruppo C). Il consumo orario al di sopra dei 10,500 giri/minuto è fissato a 100 kg/h. Al di sotto di tale soglia, il consumo orario è determinato dalla seguente formula: Q (kg/h) = 0,009 N (rpm) + 5,5.
I V6 possono contemplare un solo turbocompressore (turbina e compressore entrambi ad uno stadio, vietata la geometria variabile); l’aspirazione deve trovarsi debitamente al centro del V, lo scarico all’esterno.
Come detto, si tratta di motorizzazioni ibride, composte, cioè, da un motore termico (il V6 Turbo) e da unità di supporto, in questo caso elettriche. Il Motor Generator Unit-Kinetic (MGU-K) altro non è che il vecchio KERS diversamente battezzato. Esso deve essere connesso meccanicamente alla trasmissione prima della frizione; questo collegamento meccanico deve realizzarsi mediante un rapporto fisso all’albero motore. Il regime massimo di rotazione del MGU-K è pari a 50,000 giri/minuto; la coppia massima non deve eccedere i 200 Nm.
Il Motor Generator Unit-Heat (MGU-H), al contrario, altro non è che un moto-generatore elettrico calettato alla turbina. Esso, essendo, appunto, un semplice moto-generatore elettrico, non recupera “il calore del Turbo”, come viene maldestramente enunciato da più parti. Anche in questo caso, il MGU-H deve essere connesso alla turbina mediante un rapporto fisso ed una frizione. Il regime massimo di rotazione del MGU-H è di 125,000 giri/minuto.
Il MGU-K entra in funzione solo e a partire da una velocità di 100 km/h. I valori di carica e rilascio dell’energia del MGU-H sono liberi e, in linea teorica, illimitati. Tuttavia, il Regolamento Tecnico fissa altri valori cui il sistema ERS deve sottostare: il MGU-K, quando in modalità generatore, può immagazzinare all’interno dell’Energy Store un massimo di 2 MJ al giro; contrariamente, in modalità motore elettrico (allo scopo, cioè, di fornire extra-potenza), il MGU-K può richiedere un massimo di 4 MJ al giro. L’Energy Store può disporre, dunque, al massimo di 4 MJ.
2016, ecco i nuovi scarichi.
Le novità 2016 riguardano gli scarichi. Dal 2014, anno della introduzione dei V6 monoturbo, si è discusso attorno al rumore emesso dal suddetto motore. Un dibattuto, questo, sovente stucchevole e alimentato da falsi miti e dosi massicce di demagogia e populismo. Il “sound” di una vettura, come ricordato più volte in queste pagine, dipende da numerosi fattori tecnici: presenza o meno di silenziatori (assenti in Formula 1), dimensionamento degli scarichi, numero di terminali di scarichi, regime di rotazione del motore, tipologia del motore stesso (aspirato, Turbo benzina, Diesel) e così via. In Formula 1, dal 2014, è contemplato un solo, grosso terminale di scarico centrale; la FIA ha imposto questa configurazione affinché decadesse la funzione aerodinamica dei gas di scarico, elemento tecnico al centro dello sviluppo delle monoposto di F1 nell’era pre-V6 Turbo e che ha vivacizzato le cronache tecniche di quel periodo.
Passando da V8 aspirati belli rumorosi a V6 Turbo intrinsecamente più silenziosi (“silenziosità”, peraltro, amplificata dalla presenza di un solo terminale di scarico), ecco, puntuali, le smorfie di disappunto da parte di chi, evidentemente, ignora la realtà e la storia.
Pertanto, al fine di porre rimedio a questa “carenza”, i legislatori della FIA hanno provveduto a riscrivere una nuova regolamentazione in fatto di scarichi. Il terminale di scarico (il 6 in 1 che fuoriesce dalla turbina) rimane invariato, tuttavia esso può essere affiancato dallo scarico o dagli scarichi (al massimo due) provenienti dalla valvola waste-gate. Fino al 2015, infatti, la waste-gate doveva scaricare il proprio flusso all’interno del singolo terminale di scarico; si tratta, invero, di una soluzione largamente praticata, equivalente alla configurazione, diffusissima, che vede la waste-gate scaricare i propri gas attraverso appositi condotti. Analizziamo più nel dettaglio il nuovo regolamento:
All’articolo 5.8.2, il Regolamento parla chiaro: ammessa la presenza di un solo terminale di scarico proveniente dalla turbina, ammessi uno o due terminali di scarico provenienti dalla waste-gate. I due/tre terminali (scarico turbina e waste-gate) non debbono mai incrociare i rispettivi flussi, nonché contenere al proprio interno un altro terminale (ad esempio, il terminale di scarico principale non può contenere al proprio interno i condotti della waste-gate). 5.8.3: l’area della sezione del terminale proveniente dalla turbina, nel suo punto più arretrato, può estendersi da un minimo di 7500 mm2 ad un massimo di 14,000 mm2. L’area totale del/dei terminali di scarico della waste-gate (misurazione effettuata ancora nel punto più arretrato) può estendersi da un minimo di 1590 mm2 ad un massimo di 2375 mm2. Qualora i terminali di scarico della waste-gate siano due, essi debbono presentare la medesima area. Al punto 5.8.4 si enunciano le norme legate agli ultimi 150 mm di ciascun terminale (scarico turbina e waste-gate), i quali debbono sottostare alle seguenti norme: 1) debbono presentare una sezione circolare. 2) possono essere orientati di +/- 5° rispetto alla linea di mezzeria della vettura nella vista dall’alto, tra 0° e 5° rispetto al Piano di Riferimento nella vista laterale. 3) possono essere posizionati tra 350 mm e 550 mm rispetto al Piano di Riferimento. 4) possono essere collocati a non più di 100 mm dalla linea di mezzeria longitudinale della vettura. 5) la circonferenza della sezione finale dei terminali deve trovarsi tra 170 mm e 185 mm dietro l’asse posteriore della vettura.
Infine, allo scopo di eliminare la funzione aerodinamica dei gas di scarico, ecco che i legislatori FIA hanno riveduto e corretto l’articolo 5.8.5 inerente la presenza di carrozzeria attorno allo scarico. Non deve esserci carrozzeria entro un cilindro che: a) condivida un asse in comune con quello degli ultimi 150 mm di ciascun terminale di scarico. b) abbia un diametro 5 mm maggiore rispetto a ciascun terminale di scarico, partendo dall’uscita dei terminali stessi ed estendendosi posteriormente sino a 600 mm dietro l’asse delle ruote posteriori. c) abbia un diametro 30 mm maggiore rispetto a ciascun terminale di scarico, partendo da un punto situato a 2 mm dall’uscita dei terminali stessi ed estendendosi posteriormente sino a 600 mm dietro l’asse delle ruote posteriori.
Vedremo, anzi, sentiremo se l’aggiunta dei condotti di scarico della waste-gate accontenterà i fan del “sound-da-aspirato-a-tutti-i-costi”. Per quanto possano fare uno o due tubi di scarico di una waste-gate, un V6 Turbo che gira a 11,000-12,000 giri/minuto (questi sono i regimi di rotazione reali), provvisto peraltro di singolo terminale, rimane pur sempre un V6 Turbo di siffatte caratteristiche…
Sì allo sviluppo.
La buona notizia arriva dal fronte sviluppo. Per il 2016, infatti, erano previsti 25 gettoni di sviluppo, spendibili dai Team allo scopo di modificare, anche a stagione in corso, i propri motori. Ma la recente delibera del Consiglio Mondiale della FIA concede, anche per il prossimo anno, 32 gettoni. È così che, nel 2017, i gettoni scenderanno a 25 (precedentemente erano 20), nel 2018 a 20 (da 15), infine nel 2019 saranno ancora 15 (da appena 3 precedentemente concessi per il biennio 2019-2020). Agli eventuali nuovi motoristi, la FIA concede 15 gettoni di sviluppo, che diventano 32 al secondo anno di attività.
Turbo sempre più ibrido, ma…
Abbiamo accennato, in precedenza, come questa rinnovata “Turbo-mania” sia dettata, in larga parte, dalla moda del momento. Se in Formula 1 il motore Turbo ibrido è stato imposto dall’alto (come, del resto, era stato imposto il solo Turbo nella stagione 1986 e il solo aspirato a partire dal 1989…), nel WEC (World Endurance Championship) il Turbo sta spopolando per libera scelta dei motoristi e delle Case. Motori turbocompressi li troviamo e li troveremo in LMP1, in LMP2, in LMGTE. Prendendo in esame la classe LMP1, constatiamo un marcato ritorno al Turbo benzina dopo anni in cui, al contrario, i regolamenti tecnici avevano tagliato le gambe a siffatta, validissima alternativa. Ecco, allora, il V4 di 90° monoturbo di 2000cc Porsche, il V6 di 90° biturbo P60 AER, il Nissan VRX 30A di 3000cc, l’ormai celeberrimo V6 di 60° biturbo che è andato a spingere le Nissan GT-R LM NISMO a motore anteriore. Dal prossimo anno, anche Toyota si convertirà al Turbo (verosimilmente V6 di cilindrata contenuta), abbandonando, quindi, il fido V8 di 90° aspirato di 3400cc. Menzioniamo anche il V6 di 120° Audi, un Diesel di 4000cc: essendo, appunto, un motore Diesel, la presenza del Turbo (singolo, in questo caso) è imprescindibile.
Si tratta di motori che ben si sposano alle esigenze regolamentari (formula consumo: consumo orario e capacità serbatoio differenziati a seconda della tipologia dei motori [aspirati, Turbo benzina, Diesel] e delle classi energetiche di appartenenza [sprovvisti di ERS o dai 2 MJ agli 8 MJ per quelli provvisti di ERS]), potenti, compatti. Il Regolamento obbliga le Case ufficiali a sviluppare solo ed esclusivamente unità ibride (Turbo benzina, Diesel o aspirate); al contrario, i team privati possono disporre di motori non ibridi, invero non messi in grado di competere contro le motorizzazioni provviste di sistemi di “recupero dell’energia”. Una palese discriminazione classista.
Ecco emergere, pertanto, un primo problema: la ibridizzazione a tutti i costi degli odierni motori Turbo. Tanto in Formula 1 quanto nel WEC, la ibridizzazione dei motori (solo Turbo per la F1, Turbo benzina, Diesel o aspirati per il WEC) è un parametro imposto. Demagogicamente imposto. Sistemi ibridi che, a conti fatti, servono solo ad erogare extra-potenza in accelerazione, ma non ad abbassare realmente i consumi. Si ha, dunque, una contraddizione: i legislatori limitano la potenza erogabile dalla unità termica, ma, al contempo, accettano che la potenza istantanea totale (termico + ibrido) possa essere dell’ordine dei 1000 e più CV. Ma nel WEC, un motore non ibrido in dotazione ad un team privato o ad un costruttore indipendente che palesi simili valori di potenza non esiste: non perché non sia realizzabile (anzi…), ma in quanto scongiurato dai regolamenti. Ecco, allora, la palese discriminazione classista di cui si accennava in precedenza.
La vera sfida, allora, è la seguente: realizzare regolamenti che mettano realmente e concretamente alla pari unità ibride e unità non ibride.
In Formula 1, il Regolamento Tecnico in fatto di motori andrebbe totalmente rivisto e corretto: non solo liberalizzare i molteplici parametri oggi congelati e imposti (frazionamento, architettura, alesaggio, distribuzione, regime di rotazione, numero e posizionamento degli scarichi e così via), ma anche aprire le porte a motori non ibridi. Nel WEC, invece, alla luce di un buon Regolamento Tecnico in materia di motori (molta varietà grazie alla ampia libertà lasciata ai progettisti), sarebbe sufficiente far sì che anche le Case ufficiali (non solo i Team privati e indipendenti) possano optare anche per unità non ibride, debitamente messe in grado di lottare ad armi pari con quelle ibride.
Insomma, tanto in Formula 1 che nel WEC occorrerebbe concedere ai costruttori la duplice opzione: motori ibridi e non ibridi. Ne gioverebbero tanto la ricerca e la varietà tecnica quanto la sfida in pista. Sorge, dunque, una seconda, più importante domanda: le Case sarebbe disposte a sviluppare anche unità non ibride? Forse no: la “politica del motore” richiede propulsori ibridi, la politica (quella vera…) richiede motori ibridi…
In questo senso, la IndyCar costituisce quasi una eccezione. La massima categoria per vetture formula statunitense, infatti, si avvale di V6 biturbo di 2200cc di cilindrata non ibridi, ma, sfortunatamente, bloccati e vincolati in numerosi parametri (regime di rotazione, distribuzione, frazionamento, fornitore e numero di Turbo, ecc.). Anche la IndyCar abbraccerà, in futuro, la moda degli ibridi? Staremo a vedere.
Sì al “non ibrido”, no al fornitore unico.
In queste ultime settimane, a cavallo con la fine del Campionato 2015, la Formula 1 ha vissuto ore cruciali circa il proprio futuro. Nocciolo del dibattito, l’appalto in monofornitura del motore Turbo clienti non ibrido (sprovvisto, cioè, di MGU-K e MGU-H) che avrebbe dovuto debuttare nel 2017. Mecachrome, AER, RML hanno palesato interesse, con il motorista francese in netto vantaggio rispetto ai concorrenti britannici (nel 2017, sarà proprio la Mecachrome a fornire il nuovo V6 Turbo per la GP2). Di tale motore “in appalto” si sa poco: la sola caratteristica tecnica nota riguarda la cilindrata, 2200cc-2500cc, verosimilmente biturbo, 6 cilindri in V di 90° e assai potente (dell’ordine dei 900 CV), così da compensare la mancanza dei due moto-generatori elettrici.
La Commissione F1, tuttavia, ha bocciato la proposta del motore unico in appalto, caldeggiato dalla FIA e dalla FOM, ossessionate dal sedicente “contenimento dei costi”. Dunque, Team, FIA e FOM dovranno escogitare (se proprio devono…) un’altra via per far finta (sì, fare finta) di venire incontro alle esigenze dei team finanziariamente meno ricchi. Qualcuno ha persino avanzato un maldestro paragone con il Cosworth, il celebre V8 che spopolò ai tempi della Formula 1 3000cc e 3500cc. Il paragone, evidentemente, non sta in piedi: il Cosworth (nelle sue molteplici versioni) era un motore sì disponibile e accessibile a tutti, ma non appaltato e nemmeno congelato nelle sue caratteristiche tecniche.
La soluzione, evidentemente, è e sarebbe semplice: anziché appaltare in fornitura unica un motore Turbo non ibrido ad una azienda indipendente (soluzione comprensibile e accettabile in un monomarca propedeutico, non certo in Formula 1…), è e sarebbe preferibile liberalizzare del tutto il mercato e le caratteristiche dei motori, compreso il numero di motori disponibile a stagione (oggi sono appena 4). Se proprio non si vuole aprire alla convivenza tra Turbo e aspirati, mantenendo in vita, quindi, i soli Turbo, che almeno si lasci la porta aperta a molteplici soluzioni, ad iniziare dalla possibilità per tutti (Case comprese) di sviluppare unità non ibride.
Il gioco, naturalmente, si fa politico: la facciata fintamente ecologista e “di efficienza” offerta dalle unità ibride verrebbe meno. Dopo aver tanto bramato questi motori Turbo ibridi, quale Casa sarebbe disposta a fare marcia indietro? La domanda, dunque, si ripropone.
In questa domanda passa il futuro della Formula 1 (e non solo…).
Scritto da: Paolo Pellegrini