Turbo per la strada

Vuoi fare 1.000 HP? Aggiungi un paio di Turbo

Vedi tutte e 2 le fotoJohn McGannwriterAug 21, 2013

In sostanza, un turbocompressore è un dispositivo semplice. In sostanza, una girandola ad alta tecnologia che spinge l’aria in un motore, è alimentata dalla combinazione di calore di scarico e pressione, sfruttando la potenza che altrimenti andrebbe persa dal tubo di scappamento. Questo rende la turbocompressione un modo ideale per aumentare la potenza di un motore ben oltre ciò che l’aspirazione naturale permetterà. I turbocompressori rendono la potenza più efficiente rispetto ai sovralimentatori, perché il motore non utilizza la potenza dell’albero motore per azionarlo. E con il tempo, un kit turbo probabilmente costerà meno del nitroso (tenendo conto del costo di ricarica della bombola), quindi i turbocompressori possono essere il miglior potenziometro in circolazione.

Per quanto semplici siano i turbocompressori, molto mistero li circonda ancora. Sfogliate il catalogo di un produttore di turbocompressori e troverete dozzine di modelli diversi in una serie vertiginosa di dimensioni. Oltre a ciò, ci sono decine di grafici e formule matematiche che inducono il crepitio e che potrebbero farvi venire voglia di cavarvi gli occhi. Qual è il migliore per la mia auto? Dove li installo? Quanta potenza posso produrre? Come molte delle domande assillanti della vita, la risposta a tutte queste è: “dipende”.

La risposta breve è che si può fare tanto potere quanto ci si può permettere di spendere. Vuoi 2.000 CV? Un turbocompressore vi ci porterà sicuramente, anche se avete bisogno di un motore e di una trasmissione che lo supporti, anche se il suo raggio d’azione sarà piuttosto ristretto. Ecco una semplice regola empirica: I turbocompressori possono sostanzialmente raddoppiare la potenza di un motore di serie ben fatto. E questo è solo il punto di partenza. I motori da 1.000 CV non sono oltraggiosi, specialmente su un moderno V8, e la combinazione di motori necessaria per ottenere così tanta potenza è notevolmente blanda. Con un paio di turbocompressori, non è difficile costruire un pilota da 1.000 CV al giorno.

In questo articolo tocchiamo alcuni dei punti principali da considerare quando si pianifica una costruzione turbo, offriamo consigli dai professionisti e documentiamo alcune combinazioni efficaci e costruite in casa. Prima, però, definiamo alcuni termini.

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Induttore, Exducer, e Trim

Notate come le pale del compressore e le ruote della turbina sono strette nella parte superiore e più larghe alla base? Il calcolo della differenza di diametro tra la parte superiore e inferiore della ruota è il trim. Generalmente, un numero di trim più grande significa che una particolare ruota muove più aria di una ruota con un numero più piccolo.

I termini induttore ed esduttore si riferiscono alle parti della turbina e delle ruote del compressore che si affacciano sui lati di ingresso e di uscita dei rispettivi alloggiamenti. Sulla ruota del compressore, il piccolo diametro è l’induttore perché aspira l’aria dall’apertura centrale. Sulla ruota della turbina, il fondo è l’induttore perché il gas di scarico entra dal lato ed esce attraverso l’apertura centrale.

Rapporto A/R

Il rapporto del raggio d’area (A/R) si riferisce a quanto il volume dell’alloggiamento diminuisce dall’ingresso dell’aria al compressore o alla ruota della turbina. In termini colloquiali, si pensi a questo numero come a un calcolo di quanto più piccola diventa la voluta (il “guscio della lumaca”) mentre si attorciglia al centro dell’alloggiamento. La figura del rapporto di area ha l’effetto più profondo sul lato dello scarico. Un A/R più piccolo aumenta la velocità del gas di scarico alla ruota della turbina più velocemente di quanto non faccia un alloggiamento A/R più grande. Ciò influisce sulla velocità con cui il turbocompressore si avvolgerà e inizierà a dare impulso all’aspirazione.

Lund Racing: Pro Turbo Builders

Armati di un po’ di terminologia, abbiamo iniziato a parlare con alcuni costruttori professionisti che stanno facendo un’incredibile potenza con i turbocompressori come loro alleati.

Ken Bjonnes Lund Racing

Per diversi mesi, abbiamo seguito i progressi che Ken Bjonnes ha fatto con la Mustang bi-turbo ’11 Mustang del Lund Racing, ma alla fine siamo riusciti a vederla di persona all’inizio di quest’anno alla Spring Break Shootout dell’NMRA al Bradenton Motorsports Park. I dettagli completi di questa vettura si trovano a pagina 10 di questo numero, quindi non la rifaremo qui. Abbiamo però colto l’occasione per parlare a lungo con Ken del turbocompressore.

“Il problema più grande che la gente ha è che non pianifica in anticipo”, dice Ken. “Quanto potere vuoi? Quanto spazio avete? E quanti soldi vuoi spendere? Queste sono le prime domande che una persona deve porsi quando progetta una costruzione di un turbo”, ha continuato. “La gente tende a prestare attenzione solo al turbo, ma il turbo è una parte di un sistema complicato”.

Quando gli è stata chiesta la decisione di installare un turbocompressore singolo o di utilizzare due turbocompressori gemellati, Ken ha risposto che preferisce i turbocompressori gemellati su un V8 per le auto da strada. Le auto da corsa che operano in un intervallo di giri limitato possono beneficiare di un grande turbocompressore singolo, ma per un motore stradale, che ha bisogno di rendere la potenza al di sotto dei picchi di coppia e di potenza, un sistema biturbo sarà generalmente più reattivo e piacevole da guidare nel traffico. Inoltre, Ken ha sottolineato l’importanza di far arrivare l’aria al turbocompressore in modo efficiente, sia sul lato di aspirazione che su quello di scarico. “La dimensione dell’ingresso è importante. I turbocompressori hanno bisogno di un’ampia area di aria pulita [da cui attingere], e non ci dovrebbe essere una caduta di pressione in nessun punto del sistema di aspirazione”. Sul lato dei gas di scarico, a Ken piace vedere il più semplice possibile un collettore che dirige i gas di scarico verso la turbina. “Guardatela in questo modo, qualcuno metterebbe cinque curve a 90 gradi sulla presa d’aria fredda?”.

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Street Shaker - 1941 Willys

Infine, la Lund Racing e tutti i professionisti con cui abbiamo parlato hanno sottolineato che le valvole di scarico di qualità e le valvole di bypass sono fondamentali per il controllo della spinta. Le parti a basso costo possono essere incostanti, e si può finire con il sovraccarico del turbocompressore o con la creazione di una situazione in cui la pressione di boost sale al di sopra del limite nominale della valvola di bypass. Il creep della sovralimentazione, come è noto, può uccidere il vostro motore in fretta e furia, specialmente se state già spingendo i limiti delle vostre parti. Anche il luogo in cui si collocano le valvole di scarico influisce sull’efficienza e la precisione del loro funzionamento. A Ken piace posizionarle vicino ai turbocompressori, e se c’è una curva al tubo che va nel turbocompressore, la parte superiore di quella curva è il posizionamento ideale. Questo è il punto in cui la pressione di scarico sarà la più alta tra il motore e il turbocompressore, quindi il posizionamento della wastegate lì permette il controllo più accurato della spinta.

Eddie Rios

Addiction Motorsports

Josh Deeds

Prestazioni degli atti

Eddie Rios ci ha indirizzati al negozio di Josh Deeds. Svolge lavori di fabbricazione su misura per auto da strada e da corsa e ha anni di esperienza con i turbocompressori. Un ragazzo che non usa mezzi termini, Josh ha iniziato la nostra discussione dicendo: “Quasi tutti commettono questo errore: Comprano i turbocompressori da sfasciacarrozze come una Garrett P38 da un diesel da 7,3 litri, che è stato progettato per funzionare entro un raggio d’azione di 3.000 [motore] giri al minuto, e vogliono metterne due della loro auto. Funzionerà? Sì, ma non entrerà in funzione prima dei 5.000 giri al minuto, e al di sotto di questo il motore non erogherà potenza. Se il turbo è dimensionato bene, ci dovrebbe essere il minor ritardo possibile”. Quindi come si fa a sapere qual è la taglia giusta? Josh dice che le guide al dimensionamento online possono essere utili per avvicinarsi alle dimensioni giuste per la vostra applicazione, ma è meglio chiedere a qualcuno con esperienza nella costruzione e nella corsa di auto turbo. Fate un giro dei box in pista e vedete chi sta usando cosa e quanto funziona bene. Probabilmente troverete una persona disposta a condividere consigli e informazioni.

Un altro problema comune che Josh ha visto è il ritorno dell’olio dal turbocompressore. I cuscinetti vengono alimentati con olio pressurizzato dal motore, che lubrifica i cuscinetti, per poi scaricarli nella coppa dell’olio attraverso un tubo di ritorno a bassa pressione. Alcune persone incontrano problemi quando i turbo si trovano sotto il livello dell’olio nella coppa. Senza gravità per drenare l’olio, questo si accumulerà nell’alloggiamento dei cuscinetti e alla fine colerà oltre le guarnizioni, e si inizierà a vedere del fumo blu nello scarico. Alcune persone cercheranno di rimediare a questo problema installando una pompa del fluido per rimandare l’olio nella coppa dell’olio, ma questo non sempre risolve il problema. Secondo Josh, “l’olio viene sballottato mentre passa attraverso i cuscinetti perché la velocità dell’albero dei turbocompressori è molto alta. Si trasforma in schiuma, e le pompe non pompano molto bene l’aria, quindi potrebbe non essere in grado di recuperare l’olio abbastanza bene da evitare che coli oltre le guarnizioni. Si può ancora avere del fumo nello scarico, anche con una pompa”. Se non si riesce a localizzare i turbo sopra la coppa dell’olio, Josh raccomanda di aggiungere una lattina di raccolta tra l’uscita dell’olio e la pompa. Il barattolo di raccolta separerà l’aria dall’olio, che potrà poi essere pompato in modo più efficiente nella coppa.

Tom Nelson

Nelson Racing Engines

Ogni appassionato di muscle-car con accesso a YouTube conosce Tom Nelson e Nelson Racing Engines, famosi per la costruzione di auto bicilindriche con motore V8. “Mio padre ha costruito una Pantera biturbo a casa quando avevo circa 11 o 12 anni. A quei tempi, quell’auto era una nave fulminea”, ci racconta. L’ha anche agganciato ai turbocompressori come suo potenziatore di potenza preferito. Gli ha fatto bene, inoltre, guadagnando fama su Internet grazie ai video in sala da pranzo e alle fregature in auto nel suo modesto negozio di Chatsworth, in California, e nei dintorni.

Tom ha recentemente introdotto la sua linea di turbocompressori, che chiama Mirror Image o Symmetrical turbo. I getti sono disponibili con ingressi per turbine a sinistra o a destra e uscite per compressori. In questo modo, è possibile costruire un sistema twin-turbo sotto cofano per una vettura V8 con impianto idraulico di aspirazione che è lo stesso sul lato sinistro e destro della vettura. Tom ammette di averlo fatto soprattutto per l’estetica e la facilità di imballaggio, ma ci può essere anche un leggero vantaggio in termini di potenza. In entrambi i casi, i costruttori hanno ora più opzioni per la realizzazione di un sistema turbo personalizzato. I turbocompressori di Tom sono dotati di ruote del compressore in billet e ruote della turbina Inconel, e il design delle alette è più aggressivo, il che significa che si avvolgono più velocemente. Il prezzo è in linea con gli attuali modelli di alta qualità dei produttori di turbocompressori.

Tom era meno entusiasta di usare le mappe dei compressori come linee guida per il dimensionamento della vostra particolare applicazione. “Quello che ho combattuto per anni è l’idea che la gente pensa di aver bisogno di un turbocompressore più piccolo. È un’idea totalmente sbagliata. Se il turbo è troppo piccolo, non fa altro che diventare una pompa di calore”, dice. Sappiamo tutti che l’aria calda non produce nemmeno cavalli. Tom dice che le mappe dei compressori possono essere ingannevoli, e che i turbocompressori dello stesso produttore di dimensioni simili possono funzionare in modo molto diverso quando sono effettivamente installati su un’auto. “Il rapporto A/R non sempre corrisponde alle prestazioni. Il modo migliore per scegliere un turbocompressore è chiedere a persone esperte. Fatevi consigliare da qualcuno che l’ha già fatto”.

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1972 Chevy Blazer - Blaz-Air

Una volta scelti i turbocompressori, Tom consiglia di costruire il motore con le parti migliori che ci si può permettere. Gli piacciono i pistoni in lega di alluminio 2618, “Sono un po’ allentati all’avviamento, ma ne abusano; 4032 [lega] non è così resistente. Mantenere la spinta tra i 6 e i 7 psi con quei pistoni”. Per le fasce elastiche dei pistoni, Tom preferisce le fasce non rivestite da 116 pollici, e imposta la distanza tra le fasce superiori a circa 0,024 pollici. Egli lascia il secondo anello un po’ più largo, e raccomanda di usare pistoni con una scanalatura a V tra il punto di atterraggio del primo e del secondo anello. Il suo ragionamento è che con l’alta pressione dei cilindri, si avrà più soffiatura di un motore aspirato naturalmente. La scanalatura a V e la maggiore distanza tra il secondo anello danno ai gas blow-by un posto dove andare. Altrimenti, la pressione può accumularsi dietro l’anello superiore e influenzare il modo in cui si sigilla alle pareti del cilindro. Tom raccomanda anche l’uso di camme con 260 gradi di durata pubblicizzata o meno per i motori stradali. “Troppa sovrapposizione prende la carica fresca e la invia allo scarico”, dice. Per le sue rettificatrici a camme personalizzate usa camme a cerchio a base larga con speciali lobi di scarico che aprono delicatamente la valvola di scarico, permettendo alla pressione del cilindro di spurgare verso il basso. In caso contrario, una valvola di scarico ad apertura rapida sarà dura per la camma e il treno valvole, perché deve combattere la pressione extra del cilindro di un motore potenziato.

Gale Banks

Banche Potenza

Per quanto i loro curriculum siano impressionanti, nessuno dei professionisti che abbiamo intervistato finora può affermare di aver messo più turbocompressori sui motori di Gale Banks. Sta sperimentando con i turbocompressori dal 1966, quando ha iniziato a costruire Chevys a doppio turbocompressore e big-block per le barche da regata. Ha descritto un big-block da 1.800 cv 430 big-block biturbo a iniezione di carburante da 1.800 cv, alimentato ad alcool, che ha costruito nel 1976. Incolpa questo motore per aver fatto bandire i turbocompressori dalle regate Off-Shore per decenni. Il successo nelle competizioni nautiche ha portato i clienti nel suo negozio a chiedere i turbocompressori per le loro auto, e Gale ha esteso la sua attività a tutte le forme di sport motoristici e ai motori stradali ad alte prestazioni.

Gale crede che i turbo siano finalmente arrivati per restare. “Stavo facendo pressione sugli OE negli anni ’80 durante la seconda crisi petrolifera”, dice. Ora, Ford e Chevrolet stanno lanciando motori turbo a 4 e 6 cilindri sulle loro linee di modelli, non solo su alcuni modelli a produzione limitata. Per l’aftermarket, Gale ci dice che sta lavorando su un pacchetto di motori LSX composti (turbocompressi e sovralimentati). Il piccolo blocco biturbo in questa foto è un pacchetto che Gale offre da qualche anno. I turbocompressori alimentano a forza un collettore di iniezione del carburante della porta. Sebbene sia disponibile un intercooler, il pacchetto base non ne include uno. Invece, Gale, raccomanda un kit di iniezione di acqua/metanolo per raffreddare la carica di aspirazione. I livelli di potenza variano da 8001.100 CV e questo motore può essere guidato quotidianamente. Un’altra caratteristica interessante è il design del collettore di scarico in ghisa. Il design stretto colloca i turbocompressori vicino al motore in un pacchetto ordinato e compatto che dovrebbe adattarsi a quasi tutte le Chevrolet dell’era delle muscle car.

Costruttori di case

I guerrieri del fine settimana non hanno bisogno di essere intimiditi dal turbo. Qui ci sono alcuni ragazzi normali che hanno costruito combinazioni efficaci in casa.

Joshua Minder

1972 Plymouth Duster

Pensiamo che tutti i nostri lettori possano apprezzare la Plymouth Duster Plymouth Duster del ’72 di Josh Minder con una Plymouth Slant Six del CID del ’72, costruita in casa e dotata di un turbocompressore da 225 CID. Josh ha comprato quest’auto dal suo vicino di casa quando aveva 17 anni e in soli quattro anni l’ha trasformata in questa bella traversina che vedete qui. Non aveva molti soldi da spendere, quindi uno scambio di V8 non gli è mai passato per la testa, ma quando un amico ha dato a Josh un turbocompressore Toyota Supra usato, Josh e suo padre, David, sono andati al lavoro a scroccare rottami e a scroccare elenchi di ricambi online. Oltre a realizzare il sistema turbo, David e Josh hanno anche raddrizzato e verniciato l’auto da soli, e Josh ci dice di averla fatta finire appena 30 minuti prima di dover partire per il ballo di fine anno. Per strada, sorprende molte auto sportive ignare, allontanandosi di routine dagli sciami di Porsche e Mercedes che disseminano le strade e le autostrade della California del Sud. Immaginate come devono sentirsi quegli eurofili, quando vengono sculacciati da un’auto da buttare via che sembra un camion dell’UPS.

Randy Seward

1991 Ford Mustang

Guardando la Mustang di Randy Seward cliccare su passi di 8 secondi al Bradenton Motorsports Park durante la sparatoria delle vacanze di primavera dell’NMRA, ci siamo chiesti se fosse il momento di fare un esame della vista. Come ha potuto questo aereo, Jane Notchback, essere così veloce? A parte gli adesivi Garrett sui lati, non c’è alcuna indicazione che si tratti di qualcosa di diverso dall’auto della segretaria che la Ford ha voluto che fosse la non-GT Mustangs. Randy è stato il vincitore assoluto a True Street quel fine settimana, e questa non è stata la prima volta che è successo. In tutto, ha portato a casa quattro trofei di King of the Street, con più probabilità di arrivare.

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1955 Ford F-100 - Fresco di fabbrica

Randy è un ingegnere, quindi non è stata una sorpresa sapere che ha progettato il sistema turbo nella sua Mustang. Ha detto che la guida al dimensionamento del turbocompressore sul sito web di Garrett è molto buona, perché ti spiega come calcolare il volume d’aria di cui ha bisogno il tuo motore per ottenere la quantità di cavalli che desideri. La determinazione di questi parametri restringerà la scelta dei turbocompressori a una scelta relativamente facile.

Sulla base della sua esperienza personale, Randy ci dice che ai turbocompressori non piace la contropressione nel sistema dopo la turbina, così ha progettato il suo sistema in modo che il gas di scarico entri nell’alloggiamento della turbina dall’alto, per poi uscire dal turbocompressore direttamente verso il firewall. Randy ha volutamente tenuto i tubi che conducono lontano dai turbocompressori il più rettilineo possibile prima di cadere sotto la macchina in un sistema di scarico Flowmaster da 3 pollici.

La sua combinazione consiste in un blocco Dart, interni forgiati e testate di cilindro Trick Flow. Ha sottolineato l’importanza di testate di qualità con una buona superficie di tenuta. Questo, combinato con le guarnizioni delle testate di qualità, mantiene la pressione di combustione contenuta all’interno dei cilindri dove dovrebbe essere. Gli piace un rapporto di compressione di 9.0:1, sostenendo che fornisce un buon compromesso di potenza off-boost per la guida su strada senza essere troppo in pista. A giudicare dal fatto che l’auto di Randy sta producendo da qualche parte nel quartiere di 1.1001.400 CV e ha fatto il miglior tempo di 8,45 a 164 mph, pensiamo che sia sulla buona strada. Avete bisogno di qualcosa di più convincente? Randy guida la sua auto per circa 5.000 miglia all’anno da e per gli eventi in cui gareggia.

WTF? Costruttori

Il vostro budget è davvero limitato? Costruisci qualcosa come questa Oldsmobile.

Alcuni dei nostri amici della Brotherhood of Street Racers hanno mescolato alcuni pezzi e hanno inventato questo cerchio: un motore TPI turbo che girava sulla E85 in una Oldsmobile Cutlass del 1980. La migliore supposizione che chiunque di loro può fare è che la macchina è costata loro un totale di 2.000 dollari per costruirla. Non è molto da guardare, ma questo è visto come un vantaggio per questi ragazzi. Abbiamo scattato queste foto a Vehicle Liquidation Used Cars a Littlerock, in California, dove i venditori erano più che disposti ad assecondare lo scherzo, offrendo di dare questo mucchio a chiunque avesse abbastanza fegato da portarselo a casa.

Il motore è fuori da una Suburban dello sfasciacarrozze, così come le parti di aspirazione TPI. Funziona su MegaSquirt V3 ECM, che è in grado di gestire fino a 21 psi di spinta. Il turbocompressore è uno di quelli davvero economici, quelli senza nome di eBay, e respira direttamente nel motore piuttosto che correre attraverso un intercooler. Le temperature di aspirazione non sono una preoccupazione, perché l’auto è alimentata da E85, che ha un calore latente di vaporizzazione inferiore rispetto alla benzina. Potete sentirlo voi stessi facendo gocciolare un po’ di alcol sulla vostra pelle. Mentre evapora, l’alcool tira fuori molto calore dalla zona, facendo sentire la pelle fredda. In un motore, l’E85 e altri carburanti a base di alcol possono abbassare le temperature nell’aspirazione di 50 gradi o più. Il resto della trasmissione è di serie, e probabilmente l’unico motivo per cui la trasmissione e il rearend non sono cumuli di parti (ancora) fumanti è perché il turbocompressore è grande. Non si è pensato molto a sceglierlo; un’unità da 77 mm è stata scelta fondamentalmente perché qualcuno ha pensato che suonasse bene. Non si avvolge velocemente, quindi la potenza si accende gradualmente, rendendo più facile il lavoro sulle parti di serie. “Si possono far funzionare le parti di ricambio”, dicono i nostri amici piloti, il che significa che tutto quello che serve è un turbo più grande. Ci sono dei limiti a questo, tuttavia, ed è probabile che, nel caso di questa combinazione, il motore sia fatto girare a vuoto prima che il turbocompressore sia vicino a produrre una spinta sufficiente a spazzare via la parte inferiore di questo blocco. Il punto è che anche una combinazione sbagliata può essere veloce.

Wrap-up

Ci siamo già avventurati nel mondo dei turbocompressori, in particolare con la Chevy del 1955 di Ted Toki nei numeri di Car Craft del 10 settembre ’10 e dell’11 aprile ’11, ma abbiamo ritenuto che fosse giunto il momento di rivisitare la questione. Ci baseremo su queste fondamenta con una copertura più approfondita delle costruzioni di turbocompressori, e affronteremo anche alcuni dei nostri, tra cui l’intruglio che l’editore Glad sta preparando per il suo 71 Demon. Nel frattempo, date un’occhiata ad alcune di queste risorse online per ulteriori informazioni e inviateci un’e-mail con le vostre idee all’indirizzo CarCraft@CarCraft.com.

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