ABS, mucho más que un sistema antibloqueo de frenos

La gestación de un concepto innovador requiere para su éxito de algún elemento que capte la atención de potenciales clientes. Si esta idea se encuadra en el nacimiento del automóvil, dicho elemento atrayente para la aristocracia fue sin lugar a duda la ostentación y la competición. Ya desde finales del siglo XIX cuando Francia toma la delantera en la industria automovilística se puede ver el nacimiento de las primeras carreras como la París-Rouen de 1894 y la presencia en la misma de locomóviles como los De Dion-Boutton conducidos por un conde que le encantaba ostentar de sus victorias y nunca aceptaba las derrotas.

Sin embargo, más allá de este elemento que atraía a nuevos clientes y gestaba el nacimiento de nuevas marcas, se ha de tener en cuenta los enormes problemas a los que se enfrentaba el nuevo juguete de estos aristócratas al combinar la velocidad con caminos de tierra adaptados para las diligencias. Un ejemplo de ello fue la París-Marsella-París donde el mal estado de los caminos llevaba a tener que parar el coche en muchos casos para retirar árboles caídos y en una ocasión este tipo de incidentes se cobró la vida de Emile Levassor. Más tarde en la Paris-Madrid la cosa no mejoró, sino que el número de muertes fue tan alto que hubo de suspenderse la competición y dar sepultura a Marcel Renault. Por tanto, era lógico empezar a pensar en la necesidad de poner solución a este problema desarrollando neumáticos más resistentes a pinchazos, un sistema de suspensión que permitiese controlar mejor el comportamiento dinámico del vehículo o sobre todo un buen sistema de frenos.

Fotografía del accidente que acabó con la vida de Marcel Renault en la carrera París-Madrid. El incidente se debió a la falta de visibilidad en dicha curva por la polvareda levantada por otros participantes que iban delante del piloto.

Dichos problemas fueron solventados con ideas muy diferenciadas en función de cada marca, pero las dificultades de frenado en condiciones de baja adherencia seguían sin tener una solución. Por suerte, habían aparecido ya previamente en el ferrocarril diseños mecánicos de control de frenado en situaciones deslizantes como el de J. E. Francis de 1908 que no llegó a ser implementado en trenes hasta los años 60.

El mundo aeronáutico por su parte también contaba con la necesidad de estos sistemas para las operaciones de aterrizaje y en 1929 la marca Voisin, que también fabricaba automóviles, desarrolló un sistema mecánico de frenos antibloqueo para aviones. Con este primer paso hacia la implementación de esta tecnología, en 1936 Bosch registra una patente de una unidad de control electromecánica que actuaba sobre el circuito de frenos para evitar el bloqueo de las ruedas en frenadas con baja adherencia. Se realizaron pruebas exitosas en aviones de este sistema y pronto desde las islas británicas llegaría un sistema mejorado que se implementaría de forma extendida.

Dunlop caminando hacia el primer coche con sistema de frenos antibloqueo

El nuevo sistema británico en cuestión fue desarrollado en 1952 por Dunlop bajo el nombre de Maxaret. El producto fue recibido con gran entusiasmo por el ejército inglés ya que permitió reducir las distancias de frenado hasta un 30%, frente a los sistemas desarrollados por Bosch, e incrementar el peso de las aeronaves en un 15%. Durante su etapa comercial el sistema sufrió mejoras y adaptaciones a frenos neumáticos de ciertos aviones, pero el mayor punto de inflexión surgió al confluir tres empresas que buscaban un mismo objetivo y que pudieron aprovechar sinergias entre ellas. Estas fueron Ferguson, Jensen y por supuesto Dunlop.

La primera de ellas estaba dirigida por el irlandés Harry Ferguson gran apasionado del mundo aeronáutico y aunque sus esfuerzos en ese campo no fueron fructíferos, era toda una referencia en el mundo agrícola. Gracias a los beneficios que obtenía la compañía por la venta de tractores y el largo litigio en el que resultó victorioso frente a Henry Ford II, pudo crear una nueva división en la empresa dedicada a mejorar la maniobrabilidad y agarre en deportivos de competición británicos. Harry Ferguson siempre fue un amante de la competición inglesa y soñaba con conseguir que dichos deportivos pudiesen aprovechar de forma eficiente su potencia en condiciones deslizantes.

Este irlandés con la ayuda de dos pilotos ingleses plasmó todos sus avances en la que se conoce como la “Ferguson Formula” (FF). Este sistema se basaba en un sistema de tracción a las 4 ruedas que se podría implementar en cualquier deportivo, algo que Ferguson pensaba sería un éxito rotundo. Convencido de que el único argumento de venta sería una demostración práctica, Ferguson encargó la construcción de un coche de F1, el Ferguson P99, el cual debutaría en 1961 con una contundente victoria en manos de Stirling Moss. Lamentablemente Harry Ferguson no llegaría con vida a ver la materialización de su idea ya que fallecería por una sobredosis en octubre de 1960.

A la izquierda una fotografía de Stirling Moss conduciendo el Ferguson P99, deportivo que él mismo describía como de los mejores que ha pilotado en su vida. A la derecha una imagen parcialmente seccionada del automóvil en cuestión, dónde puede verse el sistema de tracción 4 ruedas con el diferencial trasero y delantero desplazados respecto al centro de ambos ejes, esto obligó a recurrir a un eje intermedio para corregir las asimerías y montar palieres simétricos. Este sistema de tracción es diferente respecto al del Jensen FF, el cuál si cuenta con diferencial trasero situado en el centro del eje.

A pesar de ello, el sistema FF caló entre las escuderías de F1, quienes pronto se pusieron a tratar de sacar mecanismos similares u optimizados, dándose cuenta de que se obtenían resultados iguales o superiores con la aplicación de otros esquemas, como mejoras en la transmisión, cubiertas especiales para pavimento mojado o la implementación de alerones. A fin de cuentas, un sistema de tracción 4 ruedas implica un mayor consumo por la energía absorbida por el diferencial central y un mayor peso por la necesidad de multiplicar por dos el número de árboles, palieres y diferenciales.

Paralelamente a este nuevo foco de atención en la F1, la segunda de las marcas implicadas en esta concentración de sinergias, Jensen, buscaba cumplir el mismo sueño que Ferguson. El sueño de cualquier aficionado de poder maniobrar como un experto en agresivas condiciones climáticas y lo más importante poder frenar a alta velocidad con total seguridad. Gracias a la fama que ya tenía Ferguson el ingeniero Richard Jensen no dudó en contactar con él, así como con Dunlop para la implementación de un sistema de frenos antibloqueo.

Mientras que Richard estaba excitado con la idea de implementar la FF, llegando a un acuerdo con Ferguson, y esta última con Dunlop para adaptar el sistema Maxaret. El que estaba desencantado era su hermano Alan Jensen, que como contable pensaba que aún faltaba pulir bastante el sistema y que el mismo dispararía de manera astronómica los costes de fabricación del vehículo.

Con la llegada del año 1966 Jensen presenta el Interceptor, un deportivo gran turismo de diseño italiano con motor Chrysler de 6.3 litros que pretendía hacer frente a marcas como Jaguar o Aston Martin. Al contrario de sus antecesores, construidos en fibra de vidrio, el nuevo GT tenía carrocería de acero lo que le daba un peso de 1.678 Kg y lo hacía un coche pesado. Aun así, su motor era tan potente que permitía sobrellevar este inconveniente y le dotaba de una buena velocidad máxima de 210 km/h y un 0 a 100 en 7 segundos. Sin embargo, costaba el doble que un Jaguar E-Type.

Publicidad del sistema antideslizamiento de Dunlop utilizado en aviones. Las ruedas del tren de aterrizaje de la imagen muestran el efecto en la banda de rodadura de un frenado con deslizamiento.

A pesar de todos estos detalles, la cualidad más importante del Interceptor es que sirvió de base para la nueva versión FF. El nuevo Jensen FF presentado también en 1966 era casi idéntico a su hermano con la excepción de algunos detalles como un par de ventilaciones laterales de aireación y, por supuesto, la formidable mecánica de tracción a las 4 ruedas Ferguson con sistema Dunlop Maxaret. Había nacido el primer vehículo de calle con tracción a las 4 ruedas y frenos antibloqueo. No, no era un Audi… tampoco un Mercedes-Benz…

Funcionamiento y características del sistema Maxaret

Si se entra en las entrañas de este novedoso control antibloqueo de frenos, se puede observar la presencia de 3 componentes fundamentales en el sistema. El servofreno de vacío que no se diferencia en nada respecto a un servo de la misma tipología sin sistema Maxaret, una electroválvula y una especie de contacto eléctrico accionado mediante un volante unido a una leva que lo conecta o desconecta.

Jensen FF, primer automóvil de calle con tracción a las 4 ruedas y sistema antibloqueo de frenos.

Para lograr entender este sistema de control se ha de mencionar en primer lugar la conexión del volante de inercia del contacto eléctrico al árbol de transmisión conectado al diferencial central. Es en este punto donde se necesitó de la colaboración entre Dunlop y Ferguson. A su vez, se ha de tener en cuenta una conclusión muy importante en todo sistema de tracción de un vehículo y es que el grupo propulsor aporta par motor a las ruedas motrices, estando limitado superiormente por la adherencia. Esto implica que la transmisión de potencia del motor no es otorgada por las revoluciones del grupo de la caja de cambios, sino por las que las ruedas imponen al grupo propulsor. Es decir, la potencia es fuerza por velocidad donde la fuerza es otorgada por el motor a las ruedas (siempre que la adherencia lo permita) y la velocidad por las ruedas al motor. Siguiendo ese principio el volante de inercia gira siempre a una velocidad proporcional a la que giran las ruedas.

Al iniciarse el bloqueo de las ruedas, el volante recibe la sobredeceleración, esto es la variación de la deceleración al frenarse las ruedas, accionando una leva que conecta el relé y deja pasar la señal eléctrica. Dicha señal llega a un solenoide que al excitarse consigue vencer la fuerza de un muelle que cambia el estado de una válvula de 4 vías y 2 posiciones. Al producirse dicho cambio de estado se reduce la depresión en el servofreno y consecuentemente el esfuerzo que hace el conductor en el pedal es multiplicado por un valor inferior por parte del servo. Es decir, la posición del pedal y su fuerza es la misma, pero la que ve el cilindro maestro es inferior, así el caudal mandado a los frenos delanteros y traseros se ve reducido.

Esquemas del funcionamiento del sistema Dunlop Maxaret. Como se puede ver se controla la presión del circuito hidráulico regulando la depresión que actúa sobre el servofreno. El esquema de la parte superior muestra un mayor valor de presión transmitido a los frenos dado que las ruedas no están bloqueadas, frente al esquema de la parte inferior.

Se ha de tener también en cuenta la inercia del volante frente al mecanismo de la leva. Esto permite que el contacto continue pasando la corriente y así poder gestionar adecuadamente el bloqueo instantáneo de la rueda. Este aspecto si se toma en consideración y se analiza en detalle se puede ver que alarga notablemente la distancia de frenada, ya que el tiempo de reacción del mecanismo no es lo suficientemente rápido.

Si la velocidad de las ruedas vuelve a aumentar, la velocidad del volante también aumenta. Cuando las velocidades entre el mecanismo de la leva y del volante se sincronizan nuevamente, el mecanismo de leva regresa mediante un resorte. A su vez, deja de pasar corriente para excitar el solenoide y el muelle de la electroválvula cambia el estado de la misma. A consecuencia de esto, se restablece la depresión inicial en el servofreno de vacío y el caudal que llega a los frenos recupera el valor inicial.

Los beneficios de este sistema en el Jensen fueron notables sobre suelo mojado, donde era muy eficaz su sistema de tracción 4 ruedas y a la hora de frenar a altas velocidades el FF mostraba un desempeño a años luz de cualquier coche de la época. Sin embargo, ese desempeño impecable ocurría sólo en condiciones ideales. El nuevo sistema revelaba la súbita activación del sistema de frenos en terrenos deslizantes, algo totalmente comprensible a priori porque es el momento en el que el sistema es necesario, pero la desactivación si la fase de condiciones deslizantes era puntual tardaba más en producirse al tener que vencerse la inercia del volante conectado al árbol de transmisión.

Publicidad en la que se ofrece al cliente la posibilidad de incorporar la Ferguson Formula en los Opel Senator y Monza.

Por otro lado, el sistema FF estaba muy bien resuelto y se llegó a utilizar en otras marcas como Opel o Range Rover. El problema en el caso del Jensen apareció debido a la alta entrega de par del motor Chrysler con unas solicitaciones excesivas para este sistema de tracción, que se desarrollará posteriormente en este artículo. Otra de las limitaciones observadas pasaba por la imposibilidad de cambiar de lado al sistema de dirección, por culpa del diferencial delantero, para el resto del mercado europeo. Este aspecto unido al resto de problemas tratados fueron los clavos del ataúd para este GT inglés.

Aunque la suerte del modelo y a su vez de la marca Jensen no fueron nada halagüeñas, se había dado un gran paso y el empujón que necesitaba el sistema Maxaret era precisamente un mejor sistema de control, algo que al otro lado del charco estaban dispuestos a conseguir.

La tecnología aeroespacial en Chrysler y General Motors

Tras la segunda guerra mundial la tecnología aeroespacial permitió un fuerte desarrollo de un nuevo campo de la ingeniería, la electrónica. La llegada del mundo analógico marcó un antes y un después en todos los sectores que requerían de algún sistema de control para procesos con tiempos de ejecución mucho más rápidos que los que el mundo de la hidráulica o de la mecánica eran capaces de conseguir. El sistema de frenos antibloqueo no fue una excepción y pronto fabricantes americanos empezaron a desarrollar equipos que mediante control analógico evitaban el bloqueo de las ruedas al frenar.

Si bien es cierto que los primeros diseños de ABS que realizaron los grandes trust del motor americanos no fueron implementados en vehículos de calle, sino en sus futuristas prototipos como el Firebird III en 1958 por parte de GM. Como ya se reveló en el artículo de turbinas el objetivo no era diseñar prototipos utilizables y fiables en el día a día, sino mostrar la fuerza que tenían estas marcas frente a otras marcas competidoras o incluso frente a la Unión Soviética en medio de la Guerra Fría.

Aún así, otro trust como Chrysler Corporation si daba el paso hacia delante para tratar de implementar sus desarrollos tecnológicos en coches de calle como sus innovadoras cajas de cambios TorqueFlite, el Chrysler Turbine en 1963 o el Chrysler Imperial con frenos ABS en 1971. Para el desarrollo de este último modelo, Bendix desarrolló el sistema Four-Wheel Sure Brake que garantizaba el antideslizamiento de las ruedas en frenado mediante control electrónico.

A la izquierda se puede ver un anuncio del Chrysler Imperial, el primer automóvil de calle con ABS con control electrónico. A la derecha el funcionamiento de este novedoso sistema con la utilización de 4 ruedas fónicas que permitían conocer en cada cuarto de segundo la velocidad y aceleración angular de las ruedas del vehículo.

El sistema recibía información de cada rueda a través de una pequeña rueda dentada colocada en cada mangueta, que mediante un captor registraba la cantidad de vueltas completas que realizaba la rueda en un tiempo determinado. Este aparato para medir deceleraciones y velocidades angulares es conocido como sensor de rueda fónica. La información era enviada mediante rangos de tensión a las unidades de control, que mediante una placa base de conexiones con transistores y amplificadores se conseguía comparar el valor recibido con un valor fijado de la misma variable medida. Si las deceleraciones y velocidades angulares medidas eran más bajas de dicho valor la unidad de control mandaba una señal eléctrica a una electroválvula que comandaba el caudal de frenos de cada rueda delantera mediante dos servofrenos de vacío, a su vez en el eje trasero se variaba el caudal con la ayuda de otro servofreno.

Cuando pasaba un cuarto de segundo medido por el tiempo de reloj de la unidad electrónica el sistema volvía a comparar las variables medidas por la rueda fónica en ese nuevo instante. Si estas seguían con un valor bajo continuaba la estrangulación, en caso contrario se dejaba de mandar la señal eléctrica a la electroválvula que recuperaba el estado inicial de caudal de líquido de frenos mediante la recuperación de la depresión en el servofreno correspondiente. Como se puede ver hay una comparación cada cuarto de segundo, esto es como si el conductor tuviese que pisar el freno y soltarlo de forma consecutiva 4 veces en un segundo algo totalmente imposible, también lo era para un sistema hidráulico o mecánico como el Maxaret. La consecuencia de esto es la reducción de la longitud de frenada respecto a un sistema electromecánico como el implementado en el Jensen FF.

Ejemplo de rueda fónica, captor, unidad de mando hidráulico y unidad de control electrónico del sistema de ABS Wabco.

Es importante destacar que este ABS medía la velocidad de cada rueda. Esto es, mediante cuatro ruedas fónicas en un circuito de frenos convencional que contaba con 3 electroválvulas imponiendo un control independiente en el eje delantero y un control por selección inferior en el eje trasero. A su vez, Chrysler incorporó un indicador azul con la etiqueta Sure Brake en el cuadro de instrumentos para ayudar a los conductores a comprender el sistema. El indicador se encendía cuando el sistema estaba activo y permanecía encendido para indicar la falta de adherencia.

Aunque el sistema era revolucionario, pasó a los anales de la historia del automóvil ya que los compradores del Imperial querían lujo de la vieja escuela y no tecnología punta. Muchos se negaron a pagar más por lo que consideraban un artilugio inútil y demasiado complicado. A consecuencia de esto y la bancarrota en la que entró Chrysler en 1973 por culpa de la crisis del Yom Kipur, los Imperial dejaron de tener dicho extra disponible desde ese mismo año. Con todo esto, la empresa empezaba a mostrar problemas de rentabilidad tras compras ruinosas como la del grupo Rootes y Simca en Europa. La salida de Lee Iacocca de la Ford Motor Company, incapaz de dialogar con una pared como Henry Ford II, fue la única opción para la Chrysler Corporation que consiguió finalmente salvar los muebles.

Mercedes-Benz y BMW la pugna por ver quién es el primero

Paralelamente a este atrevimiento de Chrysler, otras marcas americanas habían desarrollado sistemas muy parecidos utilizando los mismos principios y sensores de rueda fónica. Los Ford Thunderbird solo en el eje trasero, el Oldsmobile Toronado de GM e incluso el Nissan President empezaron a sacar al mercado, también en 1971, sistemas muy parecidos al de Chrysler. En lo que respecta a Europa marcas como Fiat ese mismo año sacaron al mercado el sistema “Antislittamento” en vehículos industriales con un principio similar.

Continuando en el tiempo en el viejo continente la empresa Bosch había estado colaborando con Wabco para el diseño de un sistema de frenos antibloqueo que llegase a poderse implementar en turismos de marcas europeas a las que proveía de componentes eléctricos y electrónicos. De esta forma, en 1979 tras más de una década de pruebas sale al mercado el primer turismo con este nuevo sistema Bosch-Wabco, el Mercedes-Benz 450SEL 6.9 W116. El sistema y su efectividad no distaba mucho de los modelos que salieron al mercado en 1971 comentados anteriormente, pero se seguía mostrando aparentemente un problema de alargamiento de la frenada respecto a un sistema sin ABS.

A la izquierda publicidad del Mercedes-Benz w116 donde se enfatiza la existencia de un ordenador abordo que permite el control del ABS. A la derecha la unidad de control electrónica y la unidad de control hidráulica con 3 canales, motivo por el cual se pueden ver en la foto 2 captores para las ruedas delanteras y un captor para el eje trasero.

Dicho problema provenía del sistema de frenos implementado en los Mercedes-Benz w116 y w126, ya que el doble circuito era convencional. Esto es, que un circuito actuaba en el eje delantero y el otro en el eje trasero. A consecuencia de esto, se podían utilizar únicamente 3 canales reduciendo así el coste de la unidad de control del ABS, el número de electroválvulas necesarias y a su vez se requerían solamente de 3 ruedas fónicas. De esta forma el eje delantero contaba con control independiente por rueda y el eje trasero contaba con control por selección inferior. Dicha selección toma el valor de adherencia de la rueda trasera con menor valor y la impone a las dos ruedas del mismo eje, así la rueda en peor condición adherente no bloquea, mientras la otra está infrafrenada alargando la frenada de todo el vehículo.

En cuestión de meses, BMW presenta con su nueva serie 7 el sistema ABS de Bosch como un extra entre su equipamiento. A diferencia del Mercedes el sistema de doble circuito era diagonal, permitiendo de esta forma que el ABS pudiese ser de 4 canales con control independiente en las 4 ruedas. Así el bávaro tenía una distancia de frenado más corta que su rival y equiparable a la de los modelos sin ABS. Sin embargo, no es oro todo lo que reluce…

A la derecha el sistema de frenos de doble circuito diagonal utilizado por BMW y que facilitaba la utilización de un sistema de frenos antibloqueo de 4 canales. A la izquierda publicidad de BMW donde se enfatiza la posibilidad de montar ABS como extra en el nuevo serie 7 E23.

Las videograbaciones de las pruebas realizadas a las mulas de Mercedes y BMW revelaron un comportamiento diferente en situaciones de frenada asimétrica. Mientras el coche con el sistema de 3 canales no rotaba sobre su propio eje al no existir una diferencia de frenada en el eje trasero entre las dos ruedas, el bávaro tendía a rotar por la asimetría de las frenadas de las ruedas traseras. A pesar de ello, en esas situaciones el conductor ya tiene control sobre la dirección al no existir deslizamiento alguno, gracias al ABS, y por tanto podía corregir dicha guiñada. Esto nos lleva a que el Mercedes podía frenar sin la necesidad de volantear por parte del conductor en frenada asimétrica, pero tardaba más en pararse que el BMW.

En cualquier caso, estos dos vehículos son los responsables de la popularidad que en los años 80 llegó a tener el ABS. Este sistema empezó a implementarse en las berlinas, sedanes y compactos, en muchos casos con una plaquita atrás informando así que el vehículo contaba con susodicho sistema. En conclusión, el Mercedes-Benz w116 no fue el primer coche con frenos ABS, pero su heredero sí se convirtió en el primero en contar con algo gracias al ABS…

El Sonderklasse y el concepto de conducción dinámica

Aunque a priori se toma al ABS como un hito en la historia del automóvil, realmente el sistema no supuso una novedad. Como se ha visto, existían ya otros sistemas mecánicos anteriormente que posibilitaban evitar el deslizamiento en la frenada. Sin embargo, hay un elemento del sistema al que poca gente le da importancia y es la rueda fónica.

El desarrollo de este sensor capaz de informar en todo momento sobre la velocidad y aceleración angular de las ruedas, ha supuesto uno de los mayores puntos de inflexión del automóvil en el siglo XX. Gracias a dicha fuente de información, se puede procesar de forma electrónica hoy día la información aportada por el ordenador de abordo desde la autonomía en km a todos los controles de estabilidad, tracción y torque vectoring. Pero claro, todo este desarrollo en asistencias a la conducción no cae del cielo, sino que ha de ser desarrollado por alguna marca que se atreva a dar el paso, ese fue el caso de Mercedes y Bosch al sacar el sistema automático de bloqueo del diferencial en 1985, bajo las siglas ASD.

Esquema seccionado del diferencial autoblocante de Mercedes-Benz, en la foto se puede ver los paquetes de embrague detrás de los planetarios. Dichos embragues son acoplados el mecanismo de aceite a presión que se puede ver en la imagen en caso de que la información revelada por el captor de entrada al diferencial muestre una velocidad y aceleración angular demasiado altas.

Se trata de un diferencial que se podía bloquear al 100% en una fracción de un milisegundo para permitir el arranque incluso en las circunstancias más adversas. Un grupo de multidiscos acoplados en las dos salidas del diferencial trasero hacia los palieres podían acoplarse totalmente y frenar el mecanismo del diferencial, anulando así su efecto. La actuación de dichos multidiscos se realizaba mediante la presión ejercida en ellos por un aceite presurizado por la bomba de la dirección. La aplicación de dicha presión estaba comandada por la unidad de control electrónica que recibía información de una rueda fónica existente a la entrada del diferencial.

El ASD sólo se suministró por un coste adicional para los modelos de seis cilindros 260SE y 300SE/SEL w126. Dependiendo del año de fabricación el ASD solo bloqueaba el diferencial hasta los 26 o 38 km/h. A mayor velocidad dicho sistema no actuaba por los problemas que ello aporta en curva, donde la diferencia de velocidad entre la rueda interior y exterior del eje trasero no existe al anularse el mecanismo diferencial e implicando un arrastre que podía partir incluso los palieres.

A la izquierda la disposición del sistema ASD en un Mercedes-Benz w124 con la necesidad de obtener información a partir de las 3 ruedas fónicas del ABS. También puede verse como toma el aceite de la bomba de la dirección y se almacena en un acumulador cerca del diferencial trasero. En la fotografía derecha se muestra en la parte superior el cuadro de instrumentos con el testigo de peligro encendido si el sistema de ASD, 4Matic o ASR están en funcionamiento. Las imágenes de un w124 y un w116 muestran las bondades del ASR en fuertes aceleraciones con muy baja adherencia.

El plato fuerte aun así de ese 1985 no fue el ASD, sino que fue en su lugar el nuevo “Antriebsschlupfregelung” (ASR). Los modelos 420SE/SEL/SEC, 500SE/SEL/SEC y 560SE/SEL/SEC w126 contaron con este pionero control de tracción electrónico desarrollado por Bosch. El sistema actuaba en consonancia con el ABS compartiendo de hecho las mismas unidades de control, ya que el ASR actuaba frenando el eje trasero en condiciones de tracción con baja adherencia. De esta forma la rueda no patinaba por un exceso de par al iniciar el movimiento. Además, el pedal del acelerador estaba conectado a la unidad de control del ASR/ABS que posibilitaba la modificación de los parámetros de mezcla del motor y consecuentemente reducía el par aportado por el grupo propulsor.

Publicidad de 1985 del Mercedes-Benz w126 destacando ser el primer vehículo que frena para poder acelerar o avanzar mejor gracias al ASR.

Sin embargo, todo progreso trae consigo problemas y es que el ASR era un extra muy caro en los modelos V8 por razones muy justificadas. En primer lugar, los vehículos que contaban con este control de tracción requerían de un control independiente por rueda, algo imposible en el sistema de ABS equipado por los w126 hasta 1985. Este problema obligó a rediseñar el doble circuito de frenos y pasar a un sistema diagonal en el que se pudiera montar un ABS de 4 canales como el que ya equipaban otros modelos a los que Bosch suministraba frenos antibloqueo como el Renault 25 V6 o el BMW Serie 7 E23. Otro problema aparecía al pagar dicho extra y es que si el cliente quería ASR habría de pagar el extra también del ABS obligatoriamente, a un precio más caro que en los modelos de 6 cilindros del w126 con solo 3 canales. Este problema aparecería también el los w124 cuando empezasen a montar como extra el ASR.

Esquema hidráulico de todo el circuito de ABS/ASR en el Mercedes-Benz w126 donde se pueden ver las electroválvulas con válvulas antirretorno en paralelo para gestionar el caudal de líquido de frenos comandado a cada rueda en caso de necesitarse frenar menos para evitar el bloqueo con el ABS o bien necesitarse frenar más para evitar el patinaje con el ASR.

Bosch comenzó a vender este control de tracción a otras marcas como Saab bajo el nombre de TCS. De esta forma se pudo expandir rápidamente un sistema que como el ABS hoy día son elementos que contienen de forma obligatoria todos los vehículos recién salidos de los concesionarios. A estos sistemas de seguridad activa se une el ESP para garantizar el control de la estabilidad del vehículo. Presentado por Bosch en 1995 en el Mercedes-Benz clase S w140 este sistema requiere también del uso de las famosas ruedas fónicas.

Todos estos avances fueron claves para poder dar a Mercedes la oportunidad de seguir diciendo que sus clases S equipan tecnología que en 20 años llevarán los utilitarios y hasta de forma obligatoria. A pesar de esto, la marca alemana no se quedó aquí y trató de sacar aún más jugo a las ruedas fónicas diseñando un sistema de tracción 4 ruedas por control electrónico, el 4Matic.

La Ferguson Formula y el primer 4Matic

Al comienzo de este artículo se comentó la conexión entre el diferencial central de la tracción a las 4 ruedas de Ferguson y el sistema Maxaret de Dunlop en el Jensen FF. Sin embargo, no se entró en detalle a analizar la novedosa tracción a las 4 ruedas que distribuía la tracción de forma simétrica mediante un control automático en condiciones de baja adherencia. Dicho control se realizaba de forma totalmente mecánica con un sistema muy ingenioso.

Esquema de la unidad de control y diferencial central de la Ferguson Formula. El eje trasero era conectado a la corona del diferencial central, el eje de la transmisión al marco portasatélites y el sol se conectaba con el eje delantero mediante unas cadenas. La unidad de control se puede ver al lado izquierdo donde se remarcan los pasadores y las rampas del eje central que desconectaban el sistema para la marcha atrás. También es destacable la conexión del volante de inercia, del sistema de frenos antibloqueo Dunlop Maxaret, al eje de la transmisión mediante ruedas dentadas. Los 6 émbolos que presionan los anillos de presión de los embragues cuentan con unos cajeados en el eje de la unidad que les impide ceder su posición frente a los anillos de presión.

Si se analiza en primera instancia el funcionamiento de este sistema de tracción, se puede observar la presencia de un diferencial central de tipo asimétrico que reparte de forma fija la tracción en el eje delantero, 37% y la tracción en el eje trasero, 63% mediante la utilización de un tren epicicloidal. Esta distribución asimétrica es la que se impone en condiciones de óptima adherencia.

Por otra parte, está montada una unidad de control en paralelo al eje de salida de la caja de cambios. Dicha unidad consta de dos embragues controlados por dos engranajes impulsados ​​desde el eje de salida de la caja de cambios. Cada embrague tiene varios discos, los interiores están unidos a la carcasa central de la unidad y las placas exteriores están sujetas a la carcasa exterior de la unidad de control. Dos anillos de presión con un resorte interno, situados entre los dos embragues multidisco con su extremo radial achaflanado, se apoyan en los extremos achaflanados de seis émbolos radiales. Una ligera presión del resorte entre los anillos asegura que los discos del embrague se mantengan en contacto entre sí. A su vez, entre la carcasa exterior lateral en los extremos de cada embrague y la carcasa lateral de las 2 ruedas de engrane conectadas a las ruedas del eje de la caja de cambios, se encuentran tres bolas que deslizan en rampas formadas en las caras de ambas carcasas.

Teniendo esto en cuenta, la fricción en el paquete de embrague debido a la presión del resorte, hará que la carcasa exterior se retrase con respecto a la velocidad del engranaje de la unidad de control. En condiciones normales, esto asegurará que el embrague no se acople. Sin embargo, si la velocidad del engranaje de control es igual a la de la carcasa exterior de la unidad, las bolas subirán por las rampas y ejercerán un empuje axial que acopla el embrague. La carcasa interior y exterior ahora girarán juntas, de esta forma se bloquean el sol y el portasatélites del tren epicicloidal. Al producirse dicho bloqueo, el eje trasero y delantero tienen un reparto simétrico del par, anulando el efecto del tren epicicloidal.

Esquema seccionado de la unidad de control y diferencial central de la Ferguson Formula en la que se pueden ver las rampas con las bolas en la carcasa lateral de las ruedas dentadas que acoplan cada paquete de embrague al eje de la caja de cambios. Dicho acoplamiento se producía si las aceleraciones angulares del eje delantero o trasero excedían los valores que la inercia de las bolas marcaban.

Se ha de mencionar también que dicho bloqueo acopla efectivamente ambas carcasas de la unidad de control, aunque estas estén funcionando a diferentes velocidades ya que la velocidad de la carcasa interior de la unidad de control es siempre la velocidad del eje delantero del vehículo. Por ello, para permitir diferencias de velocidad admisibles antes del bloqueo en las ruedas, los tiempos de recorrido de las bolas en las pistas no son iguales si la velocidad de las ruedas se incrementa en un eje o en el otro eje del vehículo. Esto es, en caso de que las aceleraciones angulares en las ruedas traseras fuesen mayores que las delanteras dichas aceleraciones se multiplicarían al llegar al eje de la caja de cambios y por tanto las bolas se desplazarían hasta el bloqueo más rápido, al tener gran inercia. Si las aceleraciones angulares de las ruedas en el eje delantero fueran superiores a las del trasero, las aceleraciones angulares vistas en el eje de la caja de cambios serían desmultiplicadas y las bolas se desplazarían hasta el bloqueo de forma más lenta, al tener menor inercia. Este diseño permite que las ruedas delanteras sobrepasen en velocidad a las traseras en un 16,5% y las ruedas traseras sobrepasen a las delanteras en un 5,5%. En caso de que se sobrepasen dichos valores las bolas correrán por las pistas y unirán la carcasa exterior de la unidad a las ruedas de engrane bloqueando el tren epicicloidal tal y como se ha descrito.

Fotografía exterior de la carcasa de todo el diferencial central y unidad de control de la Ferguson Formula. El cable eléctrico que sale de la unidad del sistema Maxaret es el encargado de conectar o desconectar el solenoide de la electroválvula y así reducir o aumentar el caudal de líquido de frenos.

En lo que respecta a la marcha atrás del vehículo, una rueda libre bloquea la actuación del sistema de control. Dicho mecanismo funciona con el eje central de la unidad, la cual en su extremo hacia la caja de cambios contiene unas rampas en la generatriz del eje por las que un pasador sube y se encastra en caso de que las ruedas dentadas empiecen a girar en sentido contrario. Dicho encastre desplaza todo el eje de la unidad de control hacia delante venciendo la fuerza de un muelle del extremo opuesto. En dicho movimiento los 6 émbolos centrales achaflanados y unidos a los anillos de presión se desplazan hacia dentro y permiten la unión de los anillos de presión, separando en gran medida los discos de embrague. De esta forma el mecanismo queda totalmente anulado. Si el vehículo vuelve a moverse hacia delante los pasadores del eje de la unidad descienden por las rampas y el muelle del eje recoloca los 6 émbolos achaflanados, volviendo a juntar los discos de embrague a través de los anillos de presión.

Tras la salida al mercado de este primer sistema automático de control de tracción a las 4 ruedas, otras marcas empezaron a sacar otros sistemas de tracción más simples y totalmente mecánicos. Muchos de ellos con una tracción total permanente simétrica y fija como el sistema implementado por Ford en los Sierra 4x4, pero ninguno de ellos contaba con un control automático que permitiese al vehículo variar la tracción o dotar de la misma en únicamente un eje. Esto cambió con la aparición del diferencial central de acoplamiento viscoso tipo Ferguson, pero sobre todo recurriendo a un control electrónico mediante ruedas fónicas en la 1ª generación del sistema 4Matic de Mercedes-Benz.

Esquema simplificativo del diferencial central de la primera tracción 4 ruedas montada por Mercedes-Benz en sus berlinas. En la fotografía se muestra como el eje delantero se acopla al sol mediante el acoplamiento de los multidiscos número 3, esto permitiría ceder tracción al eje delantero y restársela al trasero. En caso de necesitarse un reparto simétrico la unión entre el sol (eje delantero) y el portasatélites (eje trasero) se realiza con el acoplamiento de los multidiscos número 5, consiguéndose de esta forma un reparto del par motor 50/50.

El diferencial central no se diferencia en gran medida al de la Ferguson Formula de hecho, es también un tren epicicloidal con un reparto asimétrico de la tracción entre los ejes. El cambio aparece en la utilización de un doble portasatélites, para reducir el número de dientes de los satélites, y el acople del eje trasero al portasatélites. De esta forma, se consigue el mismo efecto de mayor tracción al eje trasero, pero se desmultiplica el par respecto de la caja de cambios. En el sistema FF el par del eje trasero se multiplica respecto al aportado por el grupo propulsor provocando graves problemas de rotura de palieres y ejes.

Por otra parte, el nuevo sistema de Mercedes cuenta con la novedad de que el acople del sol al eje delantero contiene un grupo de multidiscos que posibilita la desconexión de par al eje delantero. Gracias a este aspecto, el sol gira loco sin resistencia alguna y desacoplado del eje delantero, llevándose el eje trasero el 100% del par si las condiciones de adherencia son las óptimas.

Esquema de un diferencial central con tren epicicloidal doble utilizado por Mercedes-Benz en los modelos con 4Matic. El sistema de doble marco portasatélites permite reducir el número de dientes de los satélites, así como permite meter más fácilmente el marco portasatélites desde el otro lado del diferencial. La relación de transmisión entre dos satélites en contacto es de 1:1.

En el caso de encontrarse una situación de deslizamiento de ambas ruedas traseras, (si fuese solo una de ellas a baja velocidad sería el ASD el que actuaría bloqueando el diferencial trasero) actuaría el embrague multidisco mencionado, acoplando el sol al eje delantero. De esta forma gracias al tren epicicloidal el eje trasero (marco portasatélites) se lleva el 65% del par y el eje delantero (sol) el 35%. Si la situación no mejora, se activa otro paquete más grande de multidiscos que permite acoplar el marco portasatélites al sol, de esta forma los ejes delanteros y traseros reciben el mismo par del motor 50/50. Si la situación sigue sin mejorar y se está a baja velocidad se acopla el ASD del diferencial trasero bloqueando al mismo.

Cada uno de los tres supuestos se coordina con la información reportada por las dos ruedas fónicas del eje delantero y la rueda fónica de la corona del diferencial trasero. De esta forma, la velocidad de cambio entre los 3 estados del sistema 4Matic se produce en milisegundos gracias a la electrónica a diferencia del control mecánico mucho más lento de la Ferguson Formula. Además, en caso de que el conductor pise el pedal de freno todo el sistema de tracción se resetea al estado de 100% tracción en el eje trasero. Este fenómeno se debe a que la información mandada por las ruedas fónicas pasaría a ser interpretada de forma antagónica, ya que lo que se demanda al aplicar los frenos es que las ruedas no dejen de girar mientras que con el ASR o 4Matic lo demandado es que las ruedas no giren de más.

Esquema seccionado del diferencial central utilizado en los Mercedes-Benz w221 en el que a diferencia del utilizado en los w124 la tracción no puede ser otrogada de forma íntregra al tren trasero. La imagen muestra el reparto de tracción en el caso de óptima adherencia, si fuese necesario el bloqueo del diferencial se habrían de acoplar los discos de embrague número 2 que permiten unir el marco portasatélites y el sol. Los sistemas 4Matic+ permiten que el eje trasero reciba el 100% del par en condiciones de óptima adherencia, pero implica un sobrecoste.

Con la llegada de los diferenciales Torsen y Haldex la variedad de mecanismos de tracción a las 4 ruedas, incluso mediante control hidráulico o mecánico, ha llegado a ser muy amplia y efectiva. Por su parte, el sistema 4Matic siguió fiel a sus orígenes con algunas modificaciones tales como la imposibilidad de dotar al eje trasero del 100% de la tracción.

Finalmente, los sistemas de torque vectoring o el sistema diferencial sport de Audi suponen una evolución aún mayor para mejorar la tracción en condiciones de baja adherencia incluso transfiriendo el par a la rueda contraria de un mismo eje, frenando a la que patina o se acelera respecto de la velocidad del eje. Otras marcas que también han desarrollado sus sistemas de frenos ABS, de control de tracción y de tracción integral no se han tratado en este artículo. Sin embargo, todo esos sistemas no serían posible sin la ayuda del elemento más importante de todos, la rueda fónica. Parece que el mérito muchas veces está en los resultados de un todo y no en las pequeñas partes que forman el todo…

Diferencial utilizado por Audi en los ejes delantero y trasero que permite quitar el par otorgado a un palier si está sobreacelerado o darle par si está infraacelerado respecto del otro palier. El sistema es totalmente mecánico con actuación de un sistema hidráulico que se ve en la parte inferior. Este diferencial Sport es mucho más eficiente que el utilizado por otras marcas como Mercedes-Benz en los AMG Torque Control que usan multidiscos que se acoplan de forma gradual para dar o quitar el par directamente a los palieres.

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Más de medio siglo domando turbocompresores

Quizá las guerras sean los acontecimientos históricos más detestados con los horrores y destrucción que dejan tras de sí. La crueldad y la maldad se adueñan de las mentes de los individuos, para pelear por una causa que obedecen de forma romántica sin siquiera conocer la verdad que hay detrás de ella. Los tanques, las bombas, los misiles y demás artefactos de guerra son una clara muestra del esperpento al que la mente humana puede llegar con el fin de defender su superioridad moral frente a otra causa, que piensa en el fondo de igual manera.

Esta conclusión sobre la guerra es la que popularmente se tiene sobre conflictos de gran envergadura geopolítica como la 2ª guerra mundial. Sin embargo, al margen de su legado en bajas civiles y de ciudades devastadas en Europa, grandes avances en el campo de la ingeniería sientan sus bases durante dicho lustro de los años 40. Los avances en tecnología nuclear son los más conocidos junto con los misiles balísticos V1 y V2 alemanes, pero los avances a nivel de propulsión aeronáutica serían quizás los que más impacto han tenido en la carrera espacial que se inició en la posguerra y sobre todo el desarrollo de las turbomáquinas para aviones comerciales.

Este último avance empezó a cuajar durante los años 50 y esa nueva tecnología de propulsión se intentó implementar en el automóvil, tal y como se trató en el artículo sobre las turbinas de gas. Al albor de la moda aeroespacial, se retomaron las ideas de Alfred Büchi y Lluis Renault recurriendo a nuevos diseños de turbinas y compresores centrífugos que permitían reducir el tamaño de estos grupos con el fin de poderlos implementar en motores de 4 tiempos. De esta forma, en 1962 sale al mercado el primer automóvil con turbocompresor, el Oldsmobile Jetfire.

Cartel publicitario en el que se muestran las ventajas de la implementación de los turbocompresores en motores diesel estacionarios. Destaca la redución del consumo y la disminución de dimensiones del motor para poder obtener las mismas cifras de par y potencia. En la foto es llamativo el enorme espacio que requiere el compresor ya que al ser de tipo axial se necesitan muchos escalonamientos para poder conseguir aumentar la presión de la admisión.

Oldsmobile y Chevrolet, los primeros pasos de los turbocompresores

La mayoría de nuevas propuestas rupturistas que desarrollaba General Motors pasaban a ser testeadas en el mercado bajo la marca Oldsmobile. Este “modus operandi” fue muy utilizado por diversos trust, como es el caso de Fiat con Autobianchi en Europa, y suponía una reducción drástica de los riesgos de imagen de las marcas principales del grupo en caso de que la acogida en el mercado no fuese satisfactoria.

Una nueva tecnología de propulsión como es el turbo suponía un riesgo muy importante para la credibilidad de GM, por lo que la decisión de sacar al mercado este tipo de sobrealimentación a través de Oldsmobile fue una decisión acertada. Sin embargo, pocas semanas después sale al mercado el Chevrolet Corvair Monza Spyder Turbo mostrando la seguridad que tenía el trust en este nuevo invento revolucionario. A pesar de que ambos coches son hijos de los mismos padres y que el turbocompresor implementado en ambos era el mismo, la gestión de este sistema de sobrealimentación era sutilmente distinta.

Fotografía de una vista seccionada del motor Boxer del Chevrolet Corvair Monza Spyder Turbo en el que se puede observar todo el grupo de sobrealimentación colocado en la parte superior del motor. El aire entra al filtro de aire circular de arriba a la izquierda, se conduce al carburador donde se produce la mezcla y se comprime seguidamente en el compresor centrífugo. De dicho compresor salen los dos tubos de admisión respectivos a cada bancada para abastecer los cilindros. La turbina centrípeta por su parte se encuentra al lado derecho del compresor evacuando los gases de escape por el lado derecho.  

Tal y como se comentó en el artículo sobre los inicios de la sobrealimentación, uno de los mayores problemas a los que se enfrentaba esta tecnología es la posibilidad de llevar el motor de encendido provocado a la zona de picado. Este fenómeno no se tuvo en cuenta en la propulsión con motor trasero del Corvair, a consecuencia de esto tendía a sobrecalentarse con frecuencia y muchas unidades tuvieron problemas de picado de biela y microperforaciones en las cabezas de los pistones. El Jetfire por su parte contaba con un novedoso sistema que utilizaba una válvula de membrana.

En la fotografía de la izquierda se puede ver el sistema de sobrealimentación del V8 del Jetfire guardando muchas similitudes con el del Corvair Monza Spyder Turbo. La mayor diferencia yace en la introducción del fluido Turbo-Rocket que permitía aumentar la capacidad antidetonante de la gasolina mezclada previamente con el aire en el carburador. En el lado del escape destaca la existencia de una válvula waste-gate que permite anular el paso del escape por la turbina y mandarlo directamente al tubo de escape. Dicha válvula de membrana se puede ver a la derecha del eje pintado en verde en la fotografía de la derecha.

Este mecanismo cortaba la entrada del gas de escape en la turbina y desviaba los gases directamente al tubo de escape al detectarse en un manómetro acoplado en la turbina un valor de presión superior a la de soplado. Este fue por tanto el primer sistema de control del overboost mediante la utilización de una válvula waste-gate. A consecuencia de esto, el Rocket-Engine del Jetfire no entraba en zona de picado y el motor no tenía tanta tendencia a sobrecalentarse, en parte también por su colocación en el eje delantero a diferencia del Corvair.

Más allá de esta sutil diferencia en los turbos, las ventajas de este sistema se pusieron rápidamente sobre la mesa ya que por ejemplo con el motor V8 atmosférico el Jetfire solo alcanzaba 312 Nm de par y 185 caballos frente a los 408 Nm y 218 caballos que alcanzaba con el turbo de la marca Garret. Por otro lado, aparte de que el motor V8 contaba con una alta relación de compresión y ya necesitaba de gasolina de alto octanaje para evitar el picado, la sobrealimentación obligó a la introducción de un aditivo conocido como “Turbo-Rocket” que incrementaba aún más el índice de octanos del combustible. El Corvair por su parte al contar con un motor de inferior relación de compresión no contaba con este sistema, que podía haberle ayudado a evitar los problemas de autodetonación de la mezcla ya mencionados.

Publicidad de Chevrolet en la que se puede ver la colocación del motor del Corvair en la parte trasera. Esta disposición no favorece la refrigeración del motor y consecuentemente los problemas de sobrecalentamiento derivados del turbocompresor se vieron agravados.

Aunque estos modelos estuvieron poco tiempo en el mercado y no llegaron a superar la década en la que nacieron, fueron los primeros en lanzarse a la piscina con esta tecnología. Esto permitió a la competencia analizar los fallos y desventajas, especialmente en lo que concierne a la autodetonación con soluciones centradas principalmente en la reducción de la relación de compresión del motor. Aun pareciendo sencillo intentar resolver el problema de esta forma, pasaron la friolera de 11 años desde 1962 para que una marca al otro lado del charco se atreviese a dar el paso de sacar al mercado motores de gasolina con turbo.

La llegada del turbo a Europa

Antes de ni tan siquiera desarrollarse los dos modelos turbo de GM, en el viejo continente ya se había experimentado con los compresores centrífugos comentados en el artículo. Estos empezaron a calar en Europa a través de la Fórmula 1 en 1949 con la escudería British Racing Motors y sus P-15 V16 que contaban con compresores centrífugos movidos directamente por el cigüeñal. Este tipo de solución poco eficiente, debido a la enorme cantidad de energía que se absorbe del motor para comprimir la admisión, tuvo sus últimos días a finales de los años 50.

Motor seccionado BRM P-15 con 16 cilindros en V en el que se puede observar la presencia de dos compresores centrífugos, de baja y alta presión, en la parte delantera inferior. Ambos compresores recibían el par del motor a través de un eje que se engranaba con el cigüeñal en la parte trasera del motor y movía la bomba de agua. Debido a la presencia de una cámara cilíndrica encargada de evitar la combustión de la mezcla antes de entrar al cilindro, el eje anteriormente descrito debía de aportar el par a un eje inferior intermedio que volvía a transmitir el par a un tercer eje encargado de mover los rodetes de los compresores.

Un intento por reducir la energía que era absorbida del motor en esta configuración vino de la mano de Alfa Romeo con el Giulia GTA SA de 1967 que contaba con un par de turbocompresores hidrodinámicos. Esta tipología de sobrealimentación no ha llegado a los automóviles de calle y hay poca información sobre ella ya que el modelo dejó de competir en 1968. El motor contaba con dos compresores centrífugos cuyos ejes recibían potencia de dos turbinas hidráulicas conectadas a un circuito de aceite a alta presión con una bomba específica para garantizar dicha presión.

En la fotografía de la izquierda se puede observar el bialbero del Giulia con dos carcasas cilindricas situadas en los extremos de un depósito de aceite. Dichas carcasas contienen las turbinas hidráulicas cuyos rodetes se pueden ver en la foto derecha y se encargaban de aportar par al eje central para transmitirlo a los compresores centrífugos encargados de comprimir la mezcla. En lo que respecta a la parte hidráulica del sistema se pueden observar los tubos de aceite a alta presión junto con la bomba alojada en la parte inferior del depósito de aceite. Los tubos que se dirigen y retornan del otro lado del motor van a un radiador para enfriar el aceite situado en esa zona.

Tras toda esta aventura a ninguna parte se presentaba en 1973 el primer automóvil europeo con turbocompresor de la mano de BMW. Esta marca salía de su largo letargo de la posguerra sin casi vender automóviles y centrando su mercado en las motocicletas. Los “Neue Klasse” equivalentes a la actual Serie 5 fueron su gran apuesta a principios de los años 60 para tratar de captar nuevos clientes y romper con sus pleistocénicas berlinas.

Sin embargo, el éxito de ventas no le trajeron los Neue Klasse, estos solo dieron la imagen renovada de marca premium que necesitaban los bávaros para renacer y no llegaron ni a la mitad de ventas que tuvieron los Mercedes-Benz W110. Los automóviles que sostenían a la compañía eran principalmente los 700, equiparables a la actual Serie 1, que contaban con unas prestaciones muy modestas y una carrocería muy atractiva que les permitía destacar frente a la competencia.

Fotografía en la que se muestra la gama de automóviles de BMW a comienzos de los años 60. El salto en prestaciones y dimensiones era destacable entre el 700 y los Neue Klasse representados en la imagen con el 1500. Respecto al V8 el diseño estaba muy desactualizado para la década de los años 60.

Es evidente el salto que había consecuentemente entre un Neue Klasse y un 700, por lo que la empresa optó por sacar los serie 02 para llenar ese hueco. De esta forma se gestaba la semilla para el nacimiento posterior de la Serie 3, una categoría de sedanes que la marca siempre ha asociado con la deportividad y el placer de conducir. Esta fama proviene precisamente del éxito que tuvo la serie 02, en especial la esencia juvenil que aportó el 2002 y sería a través del modelo Turbo como llegaría a Europa el turbocompresor.

A la izquierda un BMW 2002 Turbo con las letras en el spoiler delantero escritas de tal forma que se pudiesen leer por el retrovisor cuando este iba a adelantarte. A la derecha un cartel publicitario de BMW sobre lo que suponía para la marca este vehículo.

El nuevo 2002 Turbo contaba con un 4 cilindros de inyección mecánica Kügelfischer al que se le añadía un turbocompresor KKK que proporcionaba 40 CV y 63,5 Nm adicionales. De esta forma, se alcanzaba la cifra de 170 CV a 5.800 rpm y 240 Nm a 4.000 rpm. En lo que respecta a aceleración los datos eran muy destacables con un 0 a 100 km/h de 7.2 segundos y una velocidad máxima de 211 km/h.

Sin embargo, no es oro todo lo que reluce ya que, tal y como se mencionó en el artículo, el turbocompresor solo trabaja en un rango concreto de carga de los gases de escape en función de su geometría y tamaño. Este detalle hacía que la potencia y par extra del turbo solo apareciese en altas cargas del escape rondando las 4000 rpm en caliente. Por otro lado, el coche no contaba con intercooler y, tal como se demostró en el artículo antes mencionado, las turbomáquinas elevan bastante la temperatura de admisión. Además, el coche no contaba con válvula waste-gate que sumado a lo anterior situaba al BMW en una posición similar al Corvair Monza Turbo.

A pesar de ello la palabra turbo estaba de moda en la Europa de los años 70 y, aunque el bávaro acabase sentenciado por sus problemas y por la crisis del petróleo, la semilla ya había sido plantada y todo el mundo quería unas gafas de sol Turbo, una chaqueta Turbo, unos skís Turbo y por supuesto un coche Turbo.

La popularización del turbocompresor

Casi paralelamente a los desarrollos de BMW, Porsche se puso manos a la obra para gestar una nueva versión sucesora del 911, que fue presentada en 1974 con la designación 930. El nuevo modelo de la marca teutona ofrecía unas prestaciones muy destacables con 260 CV y una cilindrada de tres litros, alcanzando una velocidad máxima de 250 km/h. Esto le permitió ser durante mucho tiempo el deportivo de carretera más rápido de Alemania.

Fotografía en la que se puede ver el Porsche 930 atmosférico a la izquierda y el sobrealimentado a la derecha. Destacan las dimensiones de las vías y el alerón trasero del modelo Turbo, pero destaca más aún la reducción del tamaño del silenciador del escape para poder colocar el turbocompresor y la temperatura que podría llegar a alcanzar la mezcla tras ser comprimida, algo totalmente indeseable. Este aspecto en la siguiente generación del 911 fue resuelto con la colocación del Turbo en la parte superior del motor.

A diferencia de la marca bávara, en esta ocasión si se tuvieron en cuenta los problemas que había tenido Chevrolet con el picado de los motores. Se incluyó de esta forma una regulación de la presión de sobrealimentación mediante una válvula waste-gate, que hasta entonces Porsche solo había utilizado en competición con el 917. De todas formas, no se resolvieron los problemas de calentamiento de la admisión con la consecuente reducción de rendimiento del motor que ya se ha comentado con Oldsmobile. Pero todo esto no era importante ya que hay cosas que nunca cambian y una de ellas es la gestación de las modas. Desde luego que BMW captase la atención de la gente joven era algo esperable, pero que Porsche se sume a ello con el 911 Turbo ya es asentar tendencia.

Por tanto, con la tendencia asentada no tardó en llegar el primer utilitario, el Renault 5 Alpine Turbo de 1982. El nuevo modelo se encargaba de suceder a los Alpine de 1976 con ligeros cambios estéticos y con la introducción de un turbocompresor Garret. La sobrealimentación aportaba 15 caballos y 33 Nm al pequeño motor de 1397cc alcanzando 108 caballos y 149 Nm en un vehículo de tan solo 870 kg.

Publicidad de la "bruja a reacción" de Renault en la que se aprecian las nuevas llantas de aleación frente a las de la anterior versión atmosférica del Alpine. En el mercado español el modelo Alpine y el Alpine Turbo recibieron el nombre de Copa y Copa Turbo respectivamente.

Aunque los valores de prestaciones comentados no fuesen mucho mayores que los del modelo atmosférico, la relación potencia peso de solo 8.6 kg por caballo jugaba muy a su favor. Esto le convirtió en un utilitario muy ágil, que con un precio más alcanzable que el del Porsche, empezó a tener una buena cuota de mercado entre la gente joven y no especialmente adinerada.

A pesar de las emociones que parece despertar este coche, se ha de tener en cuenta que dichas virtudes solo se mostraban cuando los gases de escape tenían alta carga de presión y temperatura. Esto que ya se ha tratado anteriormente empieza a ser un problema en el momento que este utilitario empieza a llegar a manos de gente que no estaba acostumbrada a conducciones deportivas. El efecto del turbo-lag es algo con lo que los pilotos de carreras sabían lidiar y podían sacar hasta incluso beneficio de ello, pero para una persona joven y con poca experiencia de conducción esto era un problema serio.

Motor Alpine sobrealimentado montado en los R5 en el que se puede ver la colocación del carburador previo al compresor tal y como se ha visto en todos los modelos mostrados en este articulo hasta el momento. Esta disposición de turbo soplado empezó a mostrar sus inconvenientes con la popularización de los turbos entre los utilitarios. En la imagen se puede ver el enorme recorrido de mezcla ya comprimida desde el compresor a los cilindros. Esto supone que al dejar de soplar la turbina aún queda toda esa mezcla comprimida por pasar por el motor retrasando de esta forma la percepción de salida del turbo.

A todo ello se suma que el coche no era de inyección, contando con la colocación del compresor después del carburador, originando esta configuración de soplado un efecto de retardo en el desacoplamiento del turbo cuando los gases de escape perdían carga. Esto es, la aparición de un lag de salida del turbo cuando la turbina dejaba de dar energía al compresor. Tanto esto como el turbo-lag, unidos a manos inexpertas llevaron a la creación de multitud de bulos populares como la famosa frase de “le entraba el turbo en las curvas”. Esto nos tiene que servir de lección sobre el impacto que tienen las modas en nuestras vidas.

A pesar de estas prestaciones “envenenadas” pronto las versiones turbo empezaron a ofrecerse en muchas otras marcas, llegando así el turbocompresor a la mayoría de segmentos. Los nuevos modelos ya contaban en su mayoría con el compresor previo a la formación de la mezcla, configuración de turbo aspirado, gracias a los sistemas de inyección de gasolina y por tanto desaparecía el problema del retraso a la salida del turbo. En el caso de la marca de la Regie, pronto esta nueva tecnología fue implementada en todos sus segmentos, desde los Supercinco con el GT Turbo hasta las berlinas R25 V6 Turbo.

Cartel publicitario de Renault en el que se muestra la llegada del turbocompresor a su berlina. En la gráfica se puede ver la homogenización de la curva del par motor en el rango bajo y medio de revoluciones siempre que exista suficiente carga energética en los gases de escape. En caso contrario dicha gráfica sería errónea y la curva descrita sería la de un R25 V6 atmosférico.

Aun así, ninguno de los motores de esos vehículos de calle contaba con ningún sistema que consiguiese paliar los problemas de sobrecalentamiento de la admisión y muchos de ellos como los R5 llegaban incluso a oírseles picar biela en verano. Parece que en Europa no se reflexionó demasiado sobre los problemas que tuvo GM con este tipo de sobrealimentación…¿o quizá sí desde Suecia?

La llegada del turbo a los rallies

Si hay una marca a la que haya que agradecer el desarrollo, perfección y sobre todo aprovechamiento de esta tecnología, esa es Saab. Aunque no haya sido pionera inicialmente en este campo, cosa que en otros sí, fue la primera marca en desarrollar un sistema de control del sobrecalentamiento del motor mediante la inyección de agua en el colector de admisión. Gracias a ello, la temperatura se reducía y junto con el manómetro del turbo se conseguía evitar que el motor se sobrecalentara y entrara en la zona de picado. El primer Saab en equipar este novedoso sistema fue el 99 Turbo S de 1977, que se convirtió rápidamente en el primer automóvil de rallies con turbocompresor.

Tres Saab 99 Turbo siendo el situado en el centro el que cuenta con el paquete S de inyección de agua en la admisión para reducir los problemas de sobrecalentamiento. Las prestaciones de los 99 con dicho paquete son muy difíciles de conocer con exactitud debido a que la marca vendía como accesorio este tipo de innovaciones. 

El 99 fue un modelo muy importante para la marca sueca, ya que con en torno a 590.000 unidades producidas se convirtió en el concepto de automóvil que encarnó el alma de esta pequeña empresa que anteriormente vendía automóviles prácticamente artesanales con motores de 2 tiempos. Las victorias en rallies y el diseño del nuevo Saab llevaron a la empresa a tratar de captar nuevos clientes fuera de sus fronteras con esta nueva imagen.

El problema de esa nueva imagen yacía en la imposibilidad de una marca con fabricación casi artesanal de poder competir con marcas con muchísimo más presupuesto e historia como Renault o Lancia. A pesar de ello, la semilla del pionero ya había sido plantada y solo faltaba que viniera un gigante a tratar de sacarla provecho tras la retirada de Saab de los rallies.

La otra cara del Audi vs Lancia

Ese gigante como no podía ser de otra forma era el grupo VAG de la mano del Audi Quattro que en 1982 fue capaz de hacerse con el mundial de rallies. A partir de este momento la historia que el lector espera leer pensará que es de sobra conocida e incluso llevada al cine. Lo que realmente se va a tratar de explicar ahora es la otra cara que normalmente no es analizada del duelo vivido entre el Quattro y el 037 en 1983.

Es obvio que la tracción fue el centro de atención en todo momento, pero en los rallies no todo es ligereza y tipo de tracción. La capacidad de los pilotos, los diseños de las suspensiones, el conocimiento del reglamento y un largo etcétera son importantes también. Entre toda esa maraña de factores se encuentra la potencia como es fácil de deducir y sobre todo la forma en la que esta se entrega.

Fotografía de Walter Röhrl y Hannu Mikkola en 1983 tras el rally de Montecarlo en el que los Lancia 037 consiguieron el primer y segundo puesto.

Si se analiza con detalle los defectos del Quattro la mayoría de análisis realizados se han centrado en su reparto de pesos y su suspensión, pero en pocas ocasiones se ha analizado que el Quattro contaba con turbocompresor. El motor equipaba a su vez un intercooler para refrigerar la admisión y evitar de esta forma el sobrecalentamiento del motor a la vez que permitía mejorar las prestaciones al reducir la temperatura de admisión.

A la izquierda una fotografía del 5 cilindros de Audi con turbocompresor, intercooler e inyección directa montado en los Audi Quattro S1. A la derecha el motor de 4 cilindros biarbol de un Lancia 037 Evo con compresor Roots sin intercooler e inyección Kügelfischer previa al compresor.

A primera vista cualquiera diría que eso es una virtud más que un defecto. El problema aparece cuando esto se compara con el sistema propulsor del 037 que también iba sobrealimentado. Sin embargo, el Lancia contaba con un compresor Roots en lugar de turbocompresor, que tal y como se comentó en el artículo aporta compresión en todo el rango de revoluciones y es especialmente eficiente a bajo régimen.

Si ahora se analiza el paso por una curva muy cerrada con barro y en ascenso durante una etapa de rally, el piloto del 037 decelerará al aproximarse a la curva y el motor bajará de vueltas. Cuando el conductor durante la curva vuelva a pisar a fondo el acelerador rápidamente el Roots empezará a comprimir la admisión dando el aporte extra de par al motor. En el caso del Audi el proceso sería el mismo para el piloto, pero se encontraría con dos problemas al salir de la curva. Uno el enorme peso en el eje delantero y el otro que el turbo aún no ha entrado porque no se ha conseguido suficiente carga en los gases de escape, y por tanto no aporta par extra al motor.

Cartel italiano en el que se utiliza la victoria de Lancia en el mundial de rallies de 1983 para publicitar los nuevos compresores volumétricos instalados en los turismos de calle.

Tal fue la consideración del equipo de Audi en 1984 que decidieron resolver este problema en la siguiente evolución del Quattro A2, el Sport Quattro, en el que no solo variaron las cotas del 5 cilindros, sino que acoplaron un sistema anti-lag que alimentaba al turbo con combustible para mantenerlo soplando cuando el piloto dejaba de acelerar. Este apaño resolvió el problema, pero el coche se hacía casi ingobernable, así como debido a la presencia de combustible en el escape se generaban fuertes explosiones que despertaron entusiasmo entre el público. A pesar de todos estos avances, junto con la llegada de los Quattro S1 y S2, Audi no ganó más mundiales desde su segundo palmarés en 1984.

De la doble sobrealimentación de los rallies a los utilitarios

Competir al más alto nivel exige mejoras continuas en los vehículos temporada tras temporada y Audi aprendió rápido que no podía vivir de las rentas del Quattro A1 y A2. Esto también significó que para poderse mantener en lo más alto el resto de las marcas como Peugeot o Lancia requerían mantenerse actualizadas en el nuevo grupo B. Entre las actualizaciones de 1985 de la escudería turinesa se encontraba el novedoso sistema de doble sobrealimentación de su nuevo Delta S4.

Lancia Delta S4 en el rally de Córcega de 1986

Bien es cierto que dicha idea tiene sus orígenes décadas atrás, antes de la 2ª guerra mundial, en competición e incluso berlinas como el Mercedes-Benz 770K. A pesar de ello, la tecnología implementada se basaba en la colocación de un doble compresor volumétrico para incrementar el par del vehículo en cuestión. Si se atiende al diseño del Delta S4 este concepto permanece, pero se sustituye uno de los compresores por un turbocompresor. A consecuencia de esto se consigue muy buena entrega de par a bajo régimen gracias al Roots y a medio-alto régimen cuando el escape se encontraba con suficiente carga energética se mejoraba la entrega de par de la sobrealimentación gracias a la entrega del turbocompresor. El Lancia Delta S4 se convirtió de esta forma en el primer automóvil en contar con las dos tecnologías incorporadas.

A la izquierda el motor 4 cilindros biarbol del Lancia Delta S4 en el que se pueden ver el turbocompresor y el compresor Roots conectados en serie. Ambos contaban con su propio intercooler, los cuales se pueden ver en la foto derecha.

Aun contando con 451Nm a 5000rpm y 450 caballos a 8000rpm y que algunos pilotos describían su comportamiento subiendo cuestas como si las estuviesen bajando, la superioridad del imbatible Peugeot 205 T16 no permitió a Lancia ganar ningún mundial de 1985 a 1986. En este último las victorias del Lancia hacían matemáticamente posible vencer al 205, pero la muerte de Henri Toivonen a manos del S4 supuso el final de las expectativas de la escudería, el segundo y último mundial de Peugeot y el punto final del grupo B.

Una vez más la semilla había sido plantada y las características de este diseño de doble sobrealimentación llegaron a plantearse en el grupo VAG para mejorar la entrega de par con los motores de carga estratificada sobrealimentados (TSI). La curva de par resultante era muy uniforme siendo muy efectivo el Roots en tráfico de ciudad y fuera de ciudad el turbocompresor ayudaba a tener buenas recuperaciones. Esta configuración de TSI se llegó a montar en el motor 1.4 del Volkswagen Polo en 2005.

Esquema de funcionamiento del sistema de sobrealimentación del Polo 1.4 TSI de 2005 en el que se puede apreciar la colocarión del Roots en serie con el compresor. Ambos sistemas de sobrealimentación contaban con una derivación de forma que podían actuar en serie o solo funcionar parcialmente cada uno de ellos.

El retorno de los volumétricos

La mayoría del análisis en este artículo se ha centrado en los turbocompresores al presentarse como una novedad tras la 2ª guerra mundial. Sin embargo, los compresores volumétricos no dejaron de utilizarse en competición tras el Saab 99 Turbo, ni los coches de calle abandonaron esta tecnología con la llegada del R5 Alpine Turbo. Los compresores Roots monopolizaron las sobrealimentaciones volumétricas en muchos récords mundiales y de la mano de adictos de la velocidad en América.

Algunas marcas automovilísticas también recurrieron a esta tecnología como es el caso de Fiat. El Volumex, denominación del Roots de la marca turinesa, fue desarrollado para competición siendo implementado en los Lancia 037. A su vez, también contaron con este compresor modelos de calle como el Lancia Trevi, Beta coupé y HPE. Una vez más los rallies son el tipo de competición automovilística que más tecnología aporta al coche de calle y no la Formula 1.

Cartel publicitario de Lancia ensalzando las virtudes del compresor Volumex.

Por otra parte, otras marcas implementaron compresores de tornillo incluso más allá de los años 80 como fue el caso de Ford, Mazda o Mercedes-Benz con los modelos AMG Kompressor en prácticamente toda su gama de modelos hasta bien entrado el siglo XXI. Sin embargo, la marca que más disrupción produjo en este campo fue Volkswagen con los G60 y G40.

A la izquierda puede verse el compresor de tornillo de los AMG Kompressor de Mercedes-Benz montado en un V8. Su composición mecánica y ventajas fue tratada en el artículo. A la derecha puede verse el motor de un Volkswagen GTI que cuenta con el compresor Scroll de mayor diámero desarrollado por la marca, el G-60.

Dichos compresores volumétricos no eran de tipo Roots sino de tipo Scroll, rompiendo de esta forma con el concepto popular de sobrealimentación. Esto fue posible gracias a la mejora de los procesos de fabricación con máquinas que permitían diseñar piezas con tolerancias más ajustadas, consiguiendo así implementar este compacto y eficiente sistema de compresión en los Corrado, Golf y Polo que reducía la energía necesaria a aportar por el motor frente al resto de diseños de compresores volumétricos.

Dibujo seccionado de un compresor Scroll en el que se puede observar los dos ejes que permiten el movimiento circular de la parte movil del compresor y que cuenta para ello con levas excéntricas.

El auge del turbodiésel

Hasta aquí todo lo tratado en el artículo estaba relacionado con la sobrealimentación de motores de gasolina. En lo que respecta al motor diésel, hasta bien entrados los años 70 este tipo de propulsión no era la más demandada debido a la falta de par y potencia con la que estos motores contaban. Maquinaria agrícola, vehículos industriales y en algunos casos algunos autobuses eran los elegidos para llevar este tipo de tracción sin ningún problema de que ello implicase un aumento de peso, ya que el consumo se reducía de forma muy notable. La falta de par por su parte se compensaba fácilmente con reductoras que en un turismo serían imposibles de colocar por la falta de espacio y facilidad de conducción.

Con la llegada de los años 70 Mercedes-Benz era una de las marcas que más motores diesel ofrecía en turismos, incluso se los vendía a otras marcas como Seat. Los motores eran pleistocénicos con grandes dificultades para mover las pesadas berlinas si no se recurría a grandes cilindradas. Tal era la poca confianza de este tipo de motores que la marca no los ofrecía en sus grandes berlinas hasta que precisamente llegó el primer clase S, el w116. El nuevo 300SD Turbodiesel de 1978 se convirtió en el primer turismo con motor turbodiésel.

Fotografía del motor 5 cilindros diésel de 3 litros con turbocompresor y sin intercooler del Mercedes-Benz 300SD Turbodiesel W116. Las prestaciones de la berlina eran bastante modestas comparadas con las de los modelos de gasolina con tan solo 120 caballos y 230Nm de par.

Las ventas del nuevo modelo fueron destacables y eso que el modelo no se ofrecía en Europa. Esto llevó a que pronto su hermano pequeño fuese dotado de dicho motor de 5 cilindros turbo, en sus tres versiones 300D/CD/TD Turbodiesel. El éxito yacía en lo expuesto en el artículo mejorando de forma destacable las prestaciones de estas berlinas. De nuevo se sentó un precedente y Mercedes no perdió oportunidad de seguir expandiendo esta motorización con las siguientes generaciones de clases E y S.

Rápidamente muchas marcas siguieron la estela de Mercedes como es el caso de Alfa Romeo que en los años 90 llegó a sacar al mercado de la mano del 159 JTD el primer sistema de inyección common-rail con un turbo de geometría variable. Tal y como se comentó en el artículo de turbinas, el diseño de álabes orientables en el estator de la turbina centrípeta permite adaptar el turbo a las condiciones de carga energética del escape de forma que se mitiga el efecto del turbo-lag y se amplía el rango en el que el turbocompresor aporta par al motor.

Aunque el primer turbo de geometría variable fue equipado en el motor de gasolina del Honda Legend Wing Turbo de 1988, la tecnología se terminó instalando preferentemente en los turbodiésel. En la fotografía se muestra seccionada la turbina de un turbo utilizado por Volvo en el que se puede ver la orientación optima de los álabes del estator en función de las revoluciones del motor.

Esta idea se intentó implementar en los motores de gasolina, pero con escaso éxito debido a la alta temperatura de los gases de escape que fundían el mecanismo de los álabes orientables. De hecho, los turbocompresores en general gozaron de mayor longevidad en los motores diésel gracias a este aspecto que reducía el desgaste de los cojinetes del eje del turbo. Para resolver los problemas de turbo-lag en los gasolinas se han implementado sistemas que permiten reducir dicho retraso al contar con dos turbos en serie o en paralelo.

Fotografía en la que se puede ver el seccionamiento de dos turbocompresores montados en paralelo. Debido a la compleja fontanería que esto implica, la disposición en serie ha sido finalmente la más predominante entre los gasolinas e incluso los turbodiésel que fueron poco a poco abandonando la geometría variable.

Con la implementación de estas nuevas tecnologías, la llegada del siglo XXI supuso la expansión de los modelos turbo en ambos tipos de motores, eliminando prácticamente del mercado los compresores volumétricos. Esto permitió la reducción de las cilindradas de los propulsores con el reaprovechamiento de los gases de escape para cumplir con más facilidad las normativas de emisiones en ciertos mercados como el europeo. Es por tanto destacable el mérito de todas las marcas que supieron por fin aprender a controlar los turbos de forma eficiente y aprovechándoles al máximo. Pero si hubiese que analizar que marca fue realmente la primera en ser capaz de conseguir este logro, sin lugar a dudas fue Saab.

Saab y como limpiar la atmósfera

De nuevo resuena el nombre de quien introdujo los turbocompresores en los rallies, aunque por falta de presupuesto tuviese que abandonar la competición. Esto no supuso un problema sino más bien una oportunidad de seguir creciendo como marca recién nacida que era. El 99 sirvió de base para gestar los 90 y 900 con motores montados justo encima del eje delantero longitudinalmente y con la caja de cambios en paralelo. El conjunto era tan compacto y sencillo que para cambiar el embrague se tardaba en torno a 25 minutos en manos expertas. Además, la masa se concentraba justo en el eje delantero mejorando notablemente el comportamiento virador del vehículo que podía incluso sobrevirar en ciertas condiciones debido a su inusual mayor longitud de vía trasera respecto a la delantera.

Publicidad de Saab en la que se puede ver el motor seccionado del 900 Turbo multiválvulas con la caja de cambios colocada en un lateral del motor, el cuál se encontraba inclinado para disminuir la altura del capó. Todo este bloque compacto iba montado encima del eje delantero y permitía centrar el peso en el mismo.

Todos estos atributos disruptivos unidos a una carrocería muy distintiva convirtieron a los 900 en automóviles míticos desde el minuto uno de su nacimiento. Pero…es que lo más interesante del nuevo Saab a nivel mecánico no era lo comentado sino la introducción en 1982 de un nuevo sistema de control del turbo denominado “Automatic Performance Control” con las siglas APC.

Este sistema TurboAPC contaba con un sensor que registraba la excitación de la culata por encima de cierto valor de frecuencia a partir del cual se registraba la entrada en zona de picado del motor. La información de dicho sensor era enviada a la unidad de control APC y con ello regulaba el encendido y la válvula waste-gate. El 900 TurboAPC se había convertido en el primer automóvil con sensor de picado de la historia. Además, gracias a este sensor el sistema de encendido se regulaba de forma automática y esto implicó que independientemente del número de octanos de la gasolina el sistema se adaptaba a las nuevas condiciones operativas evitando el picado. Este hito revolucionario supuso el fin de la necesidad de usar combustibles de mayor índice de octano y precio para los motores sobrealimentados e incluso atmosféricos de alta relación de compresión.

A la izquierda un esquema de los elementos y conexiones del sistema APC de Saab. A la derecha un anuncio de la marca que muestra la consecuencia de la implementación de esta tecnología. 

En lo que respecta a las prestaciones ya el 99 Turbo contaba con unas cifras envidiables, pero es que el 900 fue capaz de mejorar estos resultados con los primeros motores de 4 tiempos fabricados por la propia marca. La entrega de par era muy homogénea con un valor máximo de 236 Nm a 3000rpm y 145 caballos a 5000rpm para un motor de 4 cilindros de 2 litros y 2 válvulas por cilindro en 1982. Esto es un claro ejemplo de downsizing y de aprovechamiento al máximo de los turbocompresores Garret, sin poner en riesgo las condiciones operativas del motor. A pesar de lo sorprendente que resulta este sistema, esto solo fue el principio ya que Saab siguió perfeccionando el sistema con los avances en el campo de la electrónica a finales de los años 80.

Paralelamente a estas investigaciones, se venían años de mayor conciencia social con el medio ambiente y a esto se sumó el desarrollo de un novedoso sistema de Volvo que permitía conocer si la combustión del motor dejaba oxígeno sin quemar mediante el uso de la archiconocida sonda Lambda. Esta sonda en función de las concentraciones de oxígeno del escape informaba a una unidad de control que se encargaba de variar la proporción de la mezcla. Este sistema tan sencillo fue rápidamente utilizado por todas las marcas junto con un catalizador de 3 vías que permitía oxidar o reducir los gases de escape para mitigar las emisiones contaminantes y cumplir así con las normativas medioambientales que llegaron en los años 90 de la mano de la Euro 1.

Es lógico pensar que como se ha dicho que todas las marcas siguieron este planteamiento Saab también haría lo mismo, pero es una empresa experta en ir contracorriente. Los resultados de investigación sobre mejoras del sistema APC culminaron en el año 1992 con un nuevo sistema de control, el Trionic. Dicho nombre se debe al control de 3 parámetros por parte de una unidad de control, uno era el tiempo de encendido, otro la inyección de combustible y el tercero el control de la presión del turbo.

A la derecha la unidad de control del sistema Trionic con un chip de Motorola. A la izquierda una fotografía sacada de un catálogo de Saab en el que se puede ver la carcasa roja que contiene el circuito impreso del sistema de encendido directo.

El sistema contaba con un sistema de encendido directo, direct ignition, que utilizaba un novedoso sistema de sensores que básicamente convertía a las bujías en sensores. La bujía, cada una con su propia bobina y un sistema de cortocircuito para limpieza, era capaz de medir la permeabilidad del gas contenido en el cilindro consiguiendo de esta forma conocer cuanto oxígeno podía llegar a quedar sin reaccionar tras la combustión. Dicha información era transmitida por un circuito impreso hasta la unidad de control que se encargaba de variar la posición del encendido, a la vez que se adaptaba la mezcla a las condiciones óptimas en función de la presión del turbo regulada con la válvula waste-gate.

El resultado de este sistema es que a diferencia de la sonda Lambda, el sistema Trionic permitía conocer como iba a ser la combustión en el cilindro antes de que esta tuviese lugar y no al revés. Si se realiza un análisis del valor medido por una sonda en un automóvil de la competencia se puede ver que la sonda no registra un valor de 1 sino que oscila entorno a ese valor. Si se coloca una sonda Lambda en el escape de un Saab con sistema Trionic la sonda mediría 1 de forma constante y por tanto no la necesita. En definitiva, la sonda con control del encendido arregla un error que ya ha tenido lugar y el sistema Trionic previene que ocurra un error que aún no ha tenido lugar. Dejo a juicio del lector que es mejor…

El primer Saab en equipar este fantástico sistema fue el 9000 Aero con unas prestaciones, para un 4 cilindros de 2.3 litros, que humillaban a la competencia contando con motores de 6 cilindros multiválvulas de más de 3 litros como era el caso del Mercedes 320E que ni aun así conseguía igualarle. Con un par máximo de 350Nm a tan solo 1800rpm y 225 caballos a 5000rpm el Aero consiguió contar con una propulsión muy elástica a la par que unas aceleraciones capaces casi de dislocar el cuello al conductor.

Publicidad Saab en la que se mostraba la superioridad técnica y en prestaciones frente a la competencia.

Otra de las consecuencias más características del sistema Trionic fue que independientemente de la calidad del aire de admisión, el encendido y la mezcla se adaptaban a las condiciones existentes para reducir las emisiones contaminantes. En la publicidad con videos de Saab se podía ver como al conectar la admisión de un 9000 Aero al escape de un Saab 96 de dos tiempos, que obviamente quemaba aceite, se registraban unos valores de emisiones que cumplían sobradamente la nueva normativa. Esto es, que gracias a este sistema todos los Saab que lo equiparon limpiaban la atmósfera y no es ninguna exageración.

El sistema Trionic siguió evolucionando después de la compra de GM a la marca sueca e incluso se llegó a implementar en más marcas del trust. Quién lo diría que este articulo empezó hablando de ellos como pioneros y ahora son ellos los que copian a Saab. A pesar de las nuevas generaciones del sistema, GM acabó cortando el grifo y finalmente a la marca entera en 2009 por no asumir las economías de escala del trust. Va a ser cierto el eslogan de “born from jets and killed by assholes” algo así como “nacidos de los jets y asesinados por gilipollas”.

Finalmente, ya para acabar, se ha de mencionar la basta variedad de sobrealimentaciones que se han tratado. Se han escogido para el análisis tecnologías que realmente fueron rupturistas, que se salieron de lo convencional sentando tendencia o que no fuesen planteamientos ya utilizados por otras marcas. Muchos sistemas de sobrealimentación se han quedado en el tintero, incluso los compresores eléctricos que son capaces de comprimir la admisión gracias al par entregado por un motor eléctrico.

A la izquierda una fotografía del twin-scroll que permite la entrada de los gases de escape a la turbina provinientes de los colectores en función del cilindro del que provengan. A la derecha un compresor eléctrico de Audi en el que puede verse como el par del compresor centrífugo es aportado por un motor eléctrico y no una turbina.

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