Tech analyse: Waarom Honda afscheid neemt van het size zero-concept

Het aankomende F1-seizoen biedt de achtervolgers de broodnodige hoop. De FIA heeft voor 2017 het tokensysteem geschrapt, waardoor de motor ongelimiteerd ontwikkeld mag worden. De internationale autosportfederatie hoopt daarmee de onderlinge krachtsverhoudingen beter in evenwicht te brengen. 

Het oorspronkelijke ontwerp van de Honda-motor was agressief. De Japanners ontwikkelden met afstand de kleinste motor in het veld, om de ontwerpers zo veel mogelijk ruimte te geven voor aerodynamische oplossingen. Dat bleek een grote fout: de kleinere turbo was niet in staat om de noodzakelijke boost te leveren die nodig was om gebruik te maken van de petrochemische energie en dat beperkte vervolgens het bereik van de elektrische generator die eraan verbonden was. 

Doordat Honda in 2015 deze weg was ingeslagen, kon het Japanse merk voor 2016 weinig ingrijpende veranderingen doorvoeren als gevolg van het tokensysteem, dat een beperkt aantal ontwikkelingen aan de krachtbron per seizoen voorschrijft. Voor het seizoen 2017 werd al vroeg de aandacht verlegd naar het ontwerp van een geheel nieuw concept. Een aparte werkgroep werd opgericht om aan de nieuwe krachtbron te werken, naast de pogingen om de 2016-spec verder te verbeteren. Naarmate het seizoen vorderde, werden meer en meer middelen verschoven naar de werkgroep. 

Honda heeft het eigen ‘size zero’-concept in de prullenbak geworpen. De fabrikant is ervan overtuigd dat zij Mercedes alleen kan verslaan met een vergelijkbaar ontwerp. We bespreken de drie kernpunten van deze filosofie.

Vormgeving

Motor van Mercedes

Tekening: Giorgio Piola

Toen de nieuwe regels voor het hybridetijdperk onthuld werden, was al direct duidelijk dat het benutten van de ruimte tussen de V van de motor van cruciaal belang was, zeker vanwege de aanwezigheid van slechts één turbo op de centrale lijn van de auto. Dit had uiteraard ook nadelen vanwege de rotatiesnelheid van de turbo, maar Mercedes AMG-HPP bleek in staat om de turbine en compressor optimaal vorm te geven zonder dat dit een drastisch effect had op de lengte van de motor. 

Dit is een zeer belangrijk en een vaak over het hoofd gezien onderdeel van het ontwerp. In eerste instantie lijkt de turbo overdadig groot maar dit biedt juist meer speelruimte om de elektrische energie gecreëerd door beide MGU’s die samen de ERS vormen, te benutten. 

Injectie

Menigeen denkt dat met de invoering van de hybridereglementen er alleen elektrische systemen zijn toegevoegd aan de motor. Het petrochemisch gewin blijft daardoor vaak onderbelicht. Wanneer je je echter realiseert dat de huidige krachtbronnen meer vermogen leveren dan hun V8-voorgangers zonder ERS, met twee cilinders minder én een derde minder aan brandstof, is dat een ongelooflijke prestatie. 

Toegegeven, aandrijflijnen met turbo’s hebben minder cilinderinhoud nodig dan hun atmosferische evenknieën, maar meestal gaat dit wel ten koste van het verbruik. Om de voordelen van deze aandrijving volledig uit te nutten werkte Mercedes nauw samen met Petronas aan brandstof en olie die de thermische efficiëntie van de krachtbron kon verbeteren.

Een van de grote uitdagingen was het verbeteren van de hoeveelheid druk die de brandstof aankan. Mercedes gebruikt sinds 2014 een ontstekingsmethode waarbij brandende brandstof kan worden ingespoten, zodat men een veel zuinigere brandstof/lucht-verhouding kon aanhouden waardoor het verbrandingsproces kon worden geoptimaliseerd. Dit hebben de andere fabrikanten later ook toegepast door hun motor aan te passen met behulp van de beschikbare ontwikkelingstokens.

Dit was allemaal mogelijk omdat de Formule 1 directe injectie toestaat en hier zijn regels omheen heeft geschreven. Nu kunnen er kleine en precieze hoeveelheden brandstof die uit zichzelf ontbranden in de verbrandingskamer worden gespoten, waardoor de verbranding al plaatsvindt voordat het conventionele verbrandingsproces met een bougie plaatsvindt.

Koeling

Een ander element waarvan de fabrieksauto’s van Mercedes sinds 2014 gebruik maken, is de liquid-air koeler (chargecooler), geplaatst tussen de brandstoftank en de voorzijde van de motor. Andere teams hebben met vergelijkbare koelers geëxperimenteerd maar niet op de manier waarop Mercedes het heeft verpakt. Gek genoeg heeft ook geen enkel team met Mercedes-motoren voor deze opstelling gekozen. Zij rijden met een air-to-air koeler in de sidepod (intercooler). 

Het oorspronkelijke ontwerp van Ferrari maakte eveneens gebruik van een chargecooler, gemonteerd in de V van de motor. Voor 2016 werd dat weer veranderd door de Scuderia, toen de mannen uit Maranello kozen voor een dubbellaags koelopstelling. Een kleine air-to-air koeler werd bovenop de compressor aan de achterzijde van de motor gemonteerd, met een chargecooler tussen de brandstoftank en motor, zoals  bijMercedes. 

Honda en McLaren zijn het erover eens dat de verpakking van de krachtbron en de chargecooler op dezelfde wijze als Mercedes moet plaatsvinden. De oplossing van Ferrari is aardig, maar wordt vooral gezien als een compromis vanwege de vorm van hun turbo.

Voordeel voor de fabrieksteams

Het feit is dat er geen perfecte oplossing is, maar alle fabrikanten kopiëren de opstelling van Mercedes omdat dit nou eenmaal de dominante motor is. Wat wel duidelijk is, is dat de afdelingen verantwoordelijk voor de krachtbron en het chassis nauwgezet moeten samenwerken om het totaalpakket te optimaliseren. Daarmee zijn de fabrieksteams aanzienlijk in het voordeel.

Via onze tech-redacteur Matt Somerfield