Il Comprex, una meteora nella storia tecnica della F1

Il Comprex, una meteora nella storia tecnica della F1

La Formula 1 è un universo terso di conoscenze, personalità, eventi (e molto molto altro) a tal punto che per conoscerlo e comprenderlo a fondo non basterebbe un’enciclopedia, bensì occorrerebbe – secondo l’umile opinione di chi scrive – averla vissuta praticamente fin dagli albori ed averla vista maturare ed evolversi sia sotto il profilo tecnico, sia sotto quello economico-finanziario e sia sotto quello del regolamento.

In queste poche righe si vuole focalizzare l’attenzione su un pezzo di storia “tecnica” della Formula 1: il Comprex. Si tratta di un dispositivo atto a sovralimentare un motore a combustione interna che ha avuto scarso successo in Formula 1 (e forse poco di più in ambito commerciale) e di cui, pertanto, ne rappresenta un piccolissimo pezzo di storia, volendo auto-correggere quanto appena scritto. Eppure, queste meteore tecnologiche sono utili per capire molto del percorso di crescita della massima categoria del motorsport su quattro ruote, ivi comprese dinamiche economiche e gestionali.

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Cronologicamente il tutto è inquadrato tra il 1980 ed il 1981: la Ferrari decide di dare un taglio al passato, abbandona il V12 aspirato e decide di lavorare per presentarsi in pista nel Campionato 1981 con un motore di nuova concezione, esattamente un V6 turbo. Durante la fase progettuale vengono preparate due versioni, una con un motore turbocompresso da turbine KKK (la 126 CK) ed un’altra con il sistema Comprex della Brown Boveri (vettura denominata 126 CX), fino a quel momento mai applicato al motorsport. Vengono ovviamente testate entrambe le versioni durante l’off-season, sia al banco e sia in pista; non solo, la comparazione va avanti fino alla seconda gara del Mondiale, dopo la quale la scelta definitiva ricade sulla sovralimentazione a turbocompressore, per una serie di mancanze del Comprex che saranno analizzate tra breve.

“Comprex” è il nome commerciale che l’azienda Brown Boveri (con sede in Svizzera ed interessi nella generazione di energia ed elettricità, oggi trasformatasi nella multinazionale ABB) ha dato ad un prodotto che ha pensato e costruito per sovralimentare un motore a combustione interna tramite onde di pressione. Vediamo ciò cosa vuol dire, senza entrare nei complessi meandri della fluidodinamica e soprattutto negli ancora più complessi meccanismi che regolano il comportamento delle onde di pressione, sia in ambito acustico che non.

Il Comprex si costituisce di un cilindro metallico composto internamente da canali longitudinali, aperti ad entrambe le estremità. E’ una costruzione estremamente semplice, almeno in questa configurazione originariamente pensata soprattutto per applicazioni nel settore truck. Il funzionamento si esplica tramite la sua rotazione intorno all’asse longitudinale e, per far ciò, il tutto è collegato direttamente all’albero motore tramite una cinghia. Ma, in pratica, cosa avviene in esso per garantire l’effetto sovralimentante? Si osservi l’immagine animata (gif) seguente:

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Da un lato del Comprex la carica fresca (in azzurro) penetra nei condotti interni, mentre il sistema è tenuto in rotazione dal collegamento con l’albero motore tramite cinghia. Ovviamente l’aria occuperà i condotti longitudinali, come intuibile. E’ importante precisare come il Comprex imponga un collegamento “intermittente” tra l’aspirazione d’aria dall’esterno e l’alimentazione del cilindro del motore, in quanto è la rotazione del Comprex che “porta” l’aria penetrata al suo interno a comunicare col condotto che alimenta il motore. Lo stesso vale per il lato dei gas esausti, con il Comprex che in maniera intermittente collega lo scarico dai cilindri motore con il resto della linea di scarico.

Dall’altro lato del Comprex, rispetto a quello dove entra la carica fresca, entrano i gas di scarico provenienti direttamente dai cilindri (in rosso): essi, come accade nel turbocompressore, si trovano a pressione e temperatura ben superiori ai valori atmosferici. Ciò vuol dire che la loro penetrazione nei condotti longitudinali del Comprex è ben più violenta di quanto accade alla carica fresca: essi entrano fortemente nei condotti già occupati da essa e, come è ben visibile nell’animazione gif, spingono la carica fresca fuori dal Comprex e verso il cilindro motore.

Per complessi fenomeni fluidodinamici legati alla conformazione dei condotti ed all’interazione tra i due flussi, il potente ingresso dei gas di scarico nel Comprex genera una serie di onde di pressione che non solo sospingono fuori la carica fresca, bensì lo fanno elevandone la pressione a livelli ben superiori a quelli ambiente ed equiparabili a quanto farebbe un normale compressore di un sistema turbo (per le stesse leggi della fluidodinamica, dopo il “contatto” si generano delle onde di rimbalzo che permettono anche ai gas di scarico di evacuare dal cilindro rotante). Si tratta quindi di una reale azione di “sovralimentazione”, operata per via fluidodinamica e senza l’intervento di una macchina ad applicare lavoro esterno (ruolo usuale del compressore). Ciò ovviamente elimina tutti gli aspetti negativi della classica compressione, ovvero il dover raggiungere un determinato regime per essere efficace e, di conseguenza, il ritardo di risposta. Infatti, in varie confidenze rilasciate nel corso degli anni, l’Ing. Forghieri, che di quelle vetture Ferrari era il progettista capo, ha riportato che “nelle prove al banco i due sistemi si equivalevano in termini di potenza massima, era la curva di coppia ad essere diversa: nel caso del Comprex era piatta e costante fin dai bassi regimi, quindi ottima in ottica gara, mentre il turbo mostrava potenzialità per elevati ma temporanei picchi di potenza che potevano tornare utili in qualifica”.

Queste sono testimonianze molto importanti, perché mostrano il pro più importante del sistema Brown Boveri: curva di coppia costante fin dai bassi regimi e, quindi, praticamente nessun ritardo di risposta (turbo lag). E’ chiaro che, dato che l’Ing. Forghieri riporta un valore di potenza immutato rispetto alla versione turbocompressa, avere un vantaggio in termini di ritardo di risposta avrebbe comportato un dominio quasi certo da parte delle vetture Ferrari. Infatti si era agli albori dell’era turbo, ai tempi della “botta di coppia” che metteva in crisi l’assetto e che era inevitabile data l’assenza di tecnologie costruttive delle giranti con materiali esotici come avviene attualmente.
Ma allora perché il Comprex venne accantonato? Ancora l’Ing. Forghieri chiarisce che “nonostante la coppia favorevole, i tempi migliori si realizzavano col turbo perché il cilindro rotante del Comprex era disposto sopra al motore, in mezzo alla V, ed essendo grosso e pesante ne inficiava il baricentro e la dinamica di marcia tutta”. E non è difficile credere a tali sue ricostruzioni, in quanto la versione testata dalla Ferrari era di un Comprex di derivazione truck che Brown Boveri commercializzava; ciò vuol dire che non si badava molto al contenimento della massa ed in tal proposito ci sarebbe dovuta essere una fase di sviluppo legata al componente. Essa però fu stoppata dalla dirigenza Ferrari (leggasi Enzo Ferrari) in quanto la Brown Boveri era disponibile a studiare un Comprex adatto alla Formula 1, ma chiedendo alla Scuderia di accollarsi i costi di sviluppo quantificati in circa 3 miliari di lire dell’epoca, cosa che non fu accettata, perché probabilmente si preferì investire le stesse risorse sullo sviluppo della tecnologia turbo, ritenuta più futuribile (e, col senno di poi, osservando la situazione attuale, non si può criticare quella scelta…).

C’è da precisare che, su quella cifra teorizzata da Brown Boveri, nella letteratura giornalistica ci sono opinioni contrastanti: c’è chi parla di un miliardo di lire, chi di un miliardo e mezzo e chi sfora i 3 miliardi citati arrivando fino ai 5. Ciò poco conta e probabilmente mai si saprà con certezza, quel che conta è aver saputo come la Ferrari abbia deciso di agire e perchè.
In effetti, comunque, il Comprex necessitava di una fase di adeguamento alla F1 molto approfondita, non solo per diminuirne la massa e quindi migliorare la dinamica della monoposto, ma anche per adeguare la sua resistenza alle sollecitazioni impressegli dal motore. Infatti, un motore di Formula 1 presenta delle accelerazioni ben più decise (per usare un eufemismo) rispetto ad un motore da camion; ricordando che il Comprex era collegato direttamente all’albero motore, questo gli impartiva severe sollecitazioni, per le quali non era progettato e che difatti portavano alla rottura sistematica della cinghia di collegamento e quindi a problemi di affidabilità.

Questi erano, come detto, problemi di “adeguamento”, chiaramente risolvibili. Ce ne sono altri, insiti nel principio di funzionamento, che probabilmente ne avrebbero comunque impedito l’utilizzo prolungato e quasi sicuramente sono il motivo per cui il Comprex non viene utilizzato nemmeno attualmente. Ci si riferisce nello specifico alla inevitabile miscelazione che avveniva tra la carica fresca ed i gas di scarico: si ricorda infatti che all’interno del Comprex i due flussi giungono a contatto, ed è pur vero che esso è minimo perchè istantaneo, ma comunque avviene e ciò comporta di certo la contaminazione della carica fresca con gas esausti. L’aspetto più grave è che, essendo un fenomeno che i tecnici causano ma che è guidato da leggi fisiche, il grado di miscelazione non era assolutamente prevedibile e dipendeva da una lunga lista di fattori, quali ad esempio: il carico del motore, le temperature di esercizio, la densità della carica fresca, il grado di umidità ed altri ancora.

Paraddosalmente ciò rappresenterebbe un problema più per i motori attuali che per quelli degli anni Ottanta a cui veniva applicato; infatti, i moderni sistemi di iniezione, che prediligono la cura del consumo specifico e delle emissioni inquinanti, hanno bisogno di informazioni molto precise sul quantitativo d’ossigeno presente nella carica fresca. Con un sistema come il Comprex, in cui questo dato non è prevedibile con un adeguato grado di accuratezza, il tutto non potrebbe funzionare a dovere, restando lontani da combustioni di alta qualità che sono oramai lo standard sia in Formula 1 e sia in ambito commerciale.

Da non trascurare è anche il problema dell’aumento di temperatura che la carica fresca subisce sia come conseguenza della compressione e sia come altro effetto del “contatto” con i gas di scarico. Ovviamente a ciò si può e deve ovviare con un intercooler posto tra il Comprex ed il cilindro motore, in maniera identica a quanto avviene con le classiche sovralimentazioni meccaniche ed a gas di scarico.

7 Commenti

  1. Byg
    settembre 04, 17:45 Reply
    Io - ahimé! - ero invece già nato e ricordo bene gli aggiornamenti pressoché continui che leggevo su Autosprint sul duello "KKK" (ma anche Garret) vs. "Comprex". Erano altri tempi e comunque - ricordiamolo - la 126 CK vinse due indimenticabili GP (Jarama e Montecarlo) con Villeneuve. Sulla stessa macchina Villeneuve onorò il proprio Gran Premio di casa a fine stagione quasi replicando il giro di pista (stVolta sotto la pioggia battente) con ruota al vento del GP d'Olanda del 1979... Il tuo ottimo articolo mi ha fatto rivivere quegli anni, avidi di successi per "la Rossa", ma ancora eroici, in cui erano singoli tecnici a guidare lo sviluppo tecnico delle F1 (Forghieri, Chapman, Murray, Head, ...). Complimenti, continua così!
  2. musiu matteo
    luglio 22, 11:24 Reply
    Ottimo articolo. Altro che quelli della gazzetta! Perché non vai a scriverli tu??
  3. GAB
    luglio 01, 14:23 Reply
    Ricordo anche che nel periodo di tensione tra FOCA e FIA la Ferrari minacciò di montare il Comprex su un motore da 3.000cc invece che da 1.500 in quanto per cavilli di regolamento non era considerato una "sovralimentazione". Era chiaramente una provocazione ma sarebbe stato un motore da più di 1.000 cavalli.
  4. Luccchino
    giugno 21, 15:21 Reply
    scopro solo oggi questo blog .... il blogf1 2.0 come l'hanno chiamato :D E' un grandissimo piacere tornare a leggervi. Grazie Reinato P.S.: mi siete mancati ;)
  5. wildioshiba
    giugno 12, 21:27 Reply
    Che spettacolo d'articolo! Complimenti Simone!!! E grazie!
  6. andypower
    giugno 12, 16:24 Reply
    E' sempre un piacere leggere articoli di questo spessore ;)
  7. Fra21
    giugno 12, 15:32 Reply
    Bell'articolo, complimenti. La soluzione è davvero molto interessante anche perché consente una compressione intermittente che può e deve essere tarata in concomitanza all'apertura delle valvole di aspirazione, ciò dovrebbe consentire un risparmio energetico durante la stessa compressione giusto? Peccato non sia stata studiata più a fondo tale soluzione.

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