Giorgio Piola's technische F1-analyses
Topic

Giorgio Piola's technische F1-analyses

Red Bull met behulp van Honda eindelijk Mercedes voorbij

Voor het eerst in het hybridetijdperk van de Formule 1 heeft Red Bull bij zowel de coureurs als de constructeurs de WK-leiding in handen. Mede dankzij de ontwikkeling van motorleverancier Honda kan de Oostenrijkse energiedrankenfabrikant dit jaar de strijd aan gaan met Mercedes. Hoog tijd om de voornaamste verbeteringen van Honda onder de loep te nemen.

Red Bull met behulp van Honda eindelijk Mercedes voorbij

Dankzij de overwinning van Max Verstappen in Monaco gaan de Limburger en het team van Red Bull voor het eerst sinds 2013 weer aan de leiding in een Formule 1-kampioenschap. Verstappen won dat jaar zo’n beetje alles wat er te winnen viel in zijn laatste jaar in de karts, terwijl Red Bull in 2013 met Sebastian Vettel de laatste in een serie van vier opeenvolgende Formule 1-wereldtitels pakte. Voor de laatste keer dat een Honda-aangedreven auto bovenaan stond in het Formule 1-kampioenschap moeten we zelfs helemaal terug naar 1991, het jaar waarin de Japanners nog talloze successen behaalden met het team van McLaren.

De samenwerking met McLaren werd in 2014 nieuw leven ingeblazen, maar na drie bijzonder teleurstellende seizoenen kwam de rentree van Honda pas echt uit de verf na de overstap naar Red Bull en zusterteam Toro Rosso/AlphaTauri. In 2019 bezorgde Max Verstappen de Red Bull/Honda-combinatie de eerste F1-zege in Red Bulls thuisrace in Oostenrijk. Een jaar later zorgde AlphaTauri-coureur Pierre Gasly er met een sensationele zege in Monza voor dat Honda als eerste motorfabrikant in het V6-hybridetijdperk met twee verschillende teams races heeft weten te winnen.

Meer Formule 1-techniek:

Na de moeizame jaren met McLaren is Honda er inmiddels in geslaagd om een krachtbron af te leveren die kan wedijveren met de jarenlang dominant geachte krachtbron van Mercedes. De Japanners zijn vrij open over welke veranderingen het heeft doorgevoerd aan de huidige krachtbron. In dit artikel zetten we er een aantal op een rijtje.

Vernieuwde cilinders

In het hart van de nieuwe krachtbron ligt de vernieuwde verbrandingsmotor, in de Formule 1 ook wel aangeduid als ICE (Internal Combustion Engine). Met diverse aanpassingen is niet alleen de efficiëntie van de verbrandingsmotor verbeterd. Het exemplaar is ook een stuk kleiner geworden, wat uiteraard weer gunstig is voor het chassis van de auto zelf. Het belangrijkste element hierin is de ontwikkeling van een nieuwe cilindercoating geweest, die ook wel ‘Kumamoto plating’ wordt genoemd, een verwijzing naar Honda’s motorfietsdivisie in Kumamoto waar de coating is ontwikkeld.

Het coaten van cilinders is al lang niet meer nieuw, maar dat betekent niet dat er op dit vlak geen vooruitgang meer kan worden geboekt. Vooral wanneer er ideeën en ontwikkelingen worden overgenomen uit de wereld van de gemotoriseerde tweewielers, een andere tak van Honda waar ze doorgaans wel wat hogere toerentallen gewend zijn. Met de nieuwe cilindercoating worden de temperatuur en de frictie verlaagd, waardoor de Formule 1-afdeling anders na kon gaan denken over het ontwerp van het motorblok. De motor kon door de nieuwe coating namelijk voor langer en harder op de staart worden getrapt.

Het nieuwe ontwerp en het kleinere motorblok had uiteraard ook effect op de overige delen van de krachtbron. Zo kon de krukas op een lagere positie worden gemonteerd om het zwaartepunt van de auto omlaag te brengen en kon de algehele lay-out van de krachtbron een stuk compacter worden gemaakt. De cilinders konden dichter op elkaar worden geplaatst, zonder dat er aan betrouwbaarheid moest worden ingeleverd. De cilinderkop is daardoor korter en smaller geworden.

Honda RA620H vs RA621H cilinderplaatsing

Honda RA620H vs RA621H cilinderplaatsing

Afbeelding: Matthew Somerfield

Het ontwerpteam van Honda heeft het verkleinen van de cilinderkop aangegrepen om ook meteen maar de hele indeling ervan aan te passen. Waar in de RA620H (bovenstaande foto, linksboven) de linkerkant van de cilinders nog iets verder naar voren lag, is bij de RA621H (rechtsboven) de rechterkant meer naar voren geplaatst. Dit heeft Honda in staat gesteld om ook andere elementen van de krachtbron te herpositioneren, waarmee ook de algehele balans van de auto veranderd.

Cilinderkop covers

Cilinderkop covers

Afbeelding: Honda

Als gevolg van de aanpassingen aan de cilinderkop is ook de cilinderkopdeksel sterk veranderd. Dit is goed terug te zien wanneer de deksel van de RA620H wordt vergeleken met die van een prototype voor de RA621H in bovenstaande afbeelding, die eerder dit jaar werd vrijgegeven door Honda. De enige overeenkomst tussen beide deksels zijn de bevestigingspunten voor de krachtbron, waarvan de plaatsing wordt gereguleerd in het technisch reglement. Een verdere blik op het deksel (zie onderstaande foto) leert ons dat niet alleen de vorm van beide specificaties is veranderd, maar dat ook de ruimte tussen de kleppen drastisch is afgenomen.

Honda Powerunit: De afstand tussen de kleppen vergeleken

Honda Powerunit: De afstand tussen de kleppen vergeleken

Afbeelding: Matthew Somerfield

Het aanpassen van de hoek van de kleppen heeft uiteraard ook zijn invloed op de toestroom naar de cilinders, waardoor waarschijnlijk ook het ontwerp van de in- en uitlaatkleppen is gewijzigd. Nog belangrijker is dat deze aanpassingen waarschijnlijk ook tot een hogere compressie hebben geleid, wat waarschijnlijk weer heeft geresulteerd in een nieuw ontwerp van de zuigerkroon.

Honda's indeling van de cilinder

Honda's indeling van de cilinder

Afbeelding: Matthew Somerfield

De veranderingen aan de compressie en de efficiëntie van het verbrandingsproces hebben ook een keerzijde. Er komen minder uitlaatgassen vrij, waardoor er minder elektrische energie kan worden gewonnen door de MGU-H, die de vrijgekomen energie uit de verbrandingsmotor omzet naar elektrische vermogen. Uiteraard leidt dit tot een afname van de beschikbare hoeveelheid elektrisch vermogen waarover een coureur tijdens een rondje kan beschikken. Om dit op te lossen heeft Honda ook de turbo onder handen genomen. Net als bij de eerder genoemde cilinders, is ook hier met HondaJet een andere divisie binnen Honda te hulp geschoten. Deze afdeling schoot de Formule 1-divisie in 2017 ook al te hulp bij het vernieuwen van de compressor en turbine.

Koerswijziging

De vraag ‘hoe’ hebben we behandeld, rest ons de vraag ‘waarom’. Waarom voelde Honda zich genoodzaakt om het ontwerp van de krachtbron op de schop te gooien nadat het in 2020 al het prestatielevel van Mercedes had weten te evenaren? Het antwoord ligt in het feit dat Honda in het verleden vooral de focus heeft gelegd op het terugwinnen van energie en het omzetten ervan naar elektrisch vermogen, wat deels ten koste ging van de efficiëntie van de verbrandingsmotor. De FIA heeft voorafgaand en tijdens het seizoen van 2020 echter een aantal technische richtlijnen geïntroduceerd die nadelig waren voor de strategie die Honda hanteerde en tevens een belemmering vormden voor eventueel te boeken vooruitgang in de toekomst. Daarom heeft Honda, dat toch al van plan was om in 2021 een nieuwe krachtbron te introduceren, ervoor gekozen om van koers te wijzigen en een nieuw ontwerp te hanteren. Honda vergaart daardoor meer kennis van de nieuwe krachtbron, voorafgaand aan de introductie van de nieuwe E10-brandstoffen in 2022. Honda blijft op dat vlak samenwerken met Red Bull, ook nadat het merk zich eind dit jaar terugtrekt uit de Formule 1.

Het verkleinen van de krachtbron en het verlagen van het zwaartepunt heeft aanzienlijke voordelen voor het chassis. De aerodynamische afdelingen van Red Bull en AlphaTauri hebben daardoor namelijk een veel slankere achterkant van de auto kunnen ontwerpen, terwijl de nieuwe krachtbron ook minder veeleisend lijkt te zijn wat betreft de benodigde koeling.

Max Verstappen, Red Bull Racing RB16B

Max Verstappen, Red Bull Racing RB16B

Afbeelding Charles Coates / Motorsport Images

De slanke achterkant kan vergeleken worden met de ‘size-zero’ achterkant van McLaren in 2015, toen de Britse renstal voor het eerst gebruikmaakte van de hybridemotoren van Honda. Hoewel er verwacht werd dat Honda minder energie zou stoppen in de ontwikkeling nadat het gat met Mercedes gedicht was, is het tegenovergestelde waar. Het heeft alleen maar gas bij gegeven, waardoor Ferrari en Renault op achterstand zijn gezet.

De ontwikkeling in het verleden

Honda’s ontwikkeling is lang niet zonder tegenslag geweest. De krachtbron heeft onderweg meerdere transformaties ondergaan. Zo had de RA615H een gespleten turbo, vergelijkbaar met het ontwerp dat Mercedes een jaar eerder nog pionierde, Om de krachtbron zo klein mogelijk te houden werden ook de compressor en turbine binnen de V-vorm van de motor geplaatst. Een laag inlaat plenum en uniek spruitstuk waren twee andere onderdelen die de krachtbron zo klein mogelijk moesten houden, waarmee McLaren een zo efficiënt mogelijke achterkant van de auto kon ontwerpen.

De RA616H was een doorontwikkeling van diens voorganger, aangezien Honda beperkt was in haar opties omdat het ook rekening moest houden met de wensen van McLaren. Om toch vooruitgang te kunnen boeken werd er teruggegrepen op een meer conventionele uitlaat en groeide ook het algehele formaat van de krachtbron om zo een betere betrouwbaarheid te kunnen garanderen, een van de grootste zorgenkindjes in het eerste seizoen van de samenwerking met McLaren.

Honda Powerunits 2015-2018

Honda Powerunits 2015-2018

Afbeelding: Matthew Somerfield

In 2017 gooide Honda de indeling van de krachtbron voor het eerst op de schop in een poging om een aantal nadelen van het initiële ontwerp op te lossen. De gespleten turbo bleef, maar in plaats van een plaatsing in de V-vorm hanteerde Honda nu meer het ontwerp van Mercedes, waar de turbine en compressor elk aan een kant van de motor werden geplaatst. Met deze indeling verschafte Honda zichzelf meer speelruimte voor het ontwerp van de turbo, al maakten de Japanners het zichzelf ook lastiger, aangezien de koppelingen en MGU-H opnieuw moesten worden ontworpen om in te springen op de grotere afstand tussen de turbine en compressor. Tijdens het herontwerpen werd ook het ontwerp van de verbrandingsmotor gewijzigd, maar ondanks de ingrijpende veranderingen leverde de 2017-krachtbron minder vermogen dan diens voorganger. Het betekende de druppel die de emmer liet overlopen in de samenwerking met McLaren.

Hoewel het vermogen dus een stapje terug was, was de nieuwe richting wel noodzakelijk aangezien Honda met het vorige ontwerp op een dood spoor was beland. De nieuwe samenwerking bleek vervolgens een keerpunt in het Formule 1-succes van Honda.

Scuderia Toro Rosso STR13 achterzijde

Scuderia Toro Rosso STR13 achterzijde

Afbeelding: Giorgio Piola

Met de RA618H bouwde Honda verder op de funderingen van het vernieuwde ontwerp uit het voorgaande seizoen, met tal van wijzigingen onder de motorkap. Ondertussen werkten Honda en Toro Rosso ook nauw samen op het gebied van de installatie van de krachtbron. Zo voerde Honda wat aanpassingen aan de indeling door om Toro Rosso tegemoet te komen, terwijl de Italiaanse renstal boven de krachtbron voor meer koeling zorgde, iets wat McLaren de jaren ervoor ook had gedaan.

De RA619H was de eerste hybride-krachtbron van Honda die in meerdere auto’s werd gemonteerd. De samenwerking met Toro Rosso kende namelijk een goede start, waardoor Red Bull een jaar later ook aan boord stapte. Het zorgde echter ook voor hogere verwachtingen van Honda. Met de RA619H en de RA620H die het jaar erop volgde kon Honda de vruchten plukken van de extra data die het met twee teams had verzameld. Er werd vooruitgang geboekt op het gebied van vermogen en betrouwbaarheid, alvorens de grotere veranderingen voor 2021 werden doorgevoerd die we reeds hebben behandeld.

Video: Hoeveel last krijgt Verstappen van het verbod op de flexi-wings?

gedeeld
reacties
Tsunoda wil vertrouwen tanken in Baku
Vorig artikel

Tsunoda wil vertrouwen tanken in Baku

Volgend artikel

Monza mikt op volle tribunes voor gevaccineerden

Monza mikt op volle tribunes voor gevaccineerden
Laad reacties