domingo, junio 13, 2021
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Cómo Honda ha convertido su motor en un rival de Mercedes

El progreso de Red Bull este año que le ha colocado en una lucha reñida por el título con Mercedes ha sido ayudado de forma significativa por el trabajo de su socio de motores Honda, que lidera la clasificación del título de F1 por primera vez desde 1991.

Pero lo más impresionante del estado de forma de Honda de este año es lo rápido que ha cambiado su suerte en la F1. Desde los días increíblemente duros con McLaren, su motor está ahora a la altura de Mercedes, una hazaña impresionante.

La marca japonesa ha sido bastante abierta sobre el tipo de cambios que ha introducido con su actual unidad de potencia, y aquí echamos un vistazo a algunos de los detalles y su importancia para el desempeño.

En el corazón de la nueva unidad de potencia se encuentra una unidad de combustión interna rediseñada, con numerosos cambios que no sólo ayudan a mejorar la eficiencia de la combustión, sino que también reducen el tamaño total de la unidad.

Para ello fue fundamental un nuevo revestimiento de los cilindros desarrollado por la división de motocicletas de Honda y que ha sido bautizado con razón como «revestimiento Kumamoto», debido a la fábrica en la que se desarrolló.

Aunque el revestimiento de los cilindros no es ni mucho menos una idea nueva, eso no significa que no se pueda seguir avanzando en este campo, especialmente cuando se aplican ideas y tecnología del campo de las motocicletas, generalmente de más altas revoluciones, a otro proyecto.

Este nuevo revestimiento de los cilindros ayuda a reducir las temperaturas y la fricción, lo que permitió a la división de F1 replantear los parámetros de diseño del bloque motor, ya que ahora podían hacer funcionar el motor con más fuerza durante más tiempo.

Espacio de los cilindros entre el Honda RA620H vs RA621H

Espacio de los cilindros entre el Honda RA620H vs RA621H

Photo by: Matthew Somerfield

Esto tuvo un efecto dramático, ya que el equipo de diseño pudo reducir el tamaño total del motor de combustión que no solo condujo a una posición más baja del cigüeñal para mejorar la CoG, sino que también coincidió con una disposición más compacta que dio lugar a que el equipo de diseño ajustara el paso del agujero.

Esto permitió esencialmente a Honda acercar los cilindros entre sí, sin temor a que la integridad de los mismos se viera comprometida. Esto permitió una cubierta de los cilindros más corta y estrecha.

Como podemos ver en la ilustración (arriba), acercar los cilindros significa que el tamaño total de la cabeza de los cilindros también se puede reducir.

El equipo de diseño también aprovechó esta oportunidad para abordar el desplazamiento de los cilindros dentro del ICE, ya que el RA620H lucía una tendencia izquierda adelantada (imagen arriba a la izquierda), pero que ahora ha cambiado por una disposición a la derecha para el RA621H (arriba, derecha).

Esto ha permitido reagrupar algunos de los demás elementos de la unidad de potencia y auxiliares, al tiempo que se ha modificado el equilibrio general.

Engine cylinders head covers

Engine cylinders head covers

Photo by: Honda

Como consecuencia de estos cambios dimensionales en la cabeza de los cilindros, la tapa de esta zona también se ha sometido a una drástica revisión. Esto es evidente cuando se compara la tapa de la cabeza de los cilindros del RA620H con un prototipo de la RA621H en una imagen publicada por Honda a principios de este año.

La única similitud entre las dos tapas es el marco de montaje de la unidad de potencia, cuyas posiciones se rigen por el reglamento.

Observando la tapa desde un extremo (abajo), podemos ver que no sólo la forma es diferente entre las dos especificaciones, debido a cómo se montan en las cabezas de los cilindros, sino que el espacio entre las levas también se ha reducido masivamente, alterando el desplazamiento de las válvulas como resultado.

Comparación de la distancia de la Unidad de Potencia de Honda.

Comparación de la distancia de la Unidad de Potencia de Honda.

Photo by: Matthew Somerfield

Alterar el ángulo de las válvulas, obviamente, también altera el ángulo del flujo en el cilindro, lo que probablemente se ha cumplido con más cambios en el diseño de las válvulas y los puertos de entrada y salida.

Pero, quizás lo más importante es que todas estas alteraciones han llevado a una mayor relación de compresión. Esto probablemente tambiénm ha dado lugar a un cambio en el diseño de la cabeza del pistón. 

Disposición de las válvulas de Honda

Disposición de las válvulas de Honda

Photo by: Matthew Somerfield

Los cambios para aumentar la relación de compresión y la eficiencia de la combustión tienen, sin embargo, un inconveniente, ya que la cantidad de energía de escape que se crea se reduce, lo que se traduce en una menor energía eléctrica recuperada por el MGU-H, lo que obviamente deja un déficit en términos de despliegue.

Para contrarrestar esto, Honda también ha rediseñado aspectos de su turbocompresor, con otra división dentro de la empresa a mano para prestar apoyo, una vez más.

Tras haber ayudado a la división de F1 cuando cambió al compresor y la turbina más grandes y montados en el exterior en 2017, HondaJet estaba perfectamente situada para ayudar a revisar la forma de los impulsores del turbocompresor y compensar el menor volumen de flujo.

Cambio de dirección

Hemos cubierto el cómo, pero ahora tenemos que preguntar el por qué…

Entonces, ¿por qué Honda se sintió obligada a revisar el diseño de su unidad de potencia, especialmente cuando ya se había acercado a un nivel de rendimiento similar al de Mercedes en 2020?

La respuesta está en que las anteriores unidades de potencia de Honda habían puesto más énfasis en la recuperación y el despliegue de la energía eléctrica, renunciando como consecuencia a cierta eficiencia de la combustión.

Las directivas técnicas emitidas por la FIA antes y durante la temporada 2020 echaron por tierra estas estrategias y erosionaron cualquier mejora de rendimiento que hubiera sido posible con un futuro programa de desarrollo centrado en ellas.

Por ello, Honda, que ya había planeado introducir una nueva unidad de potencia para 2021 antes de optar por retrasar el plan, decidió revertir sus acciones y adelantar el nuevo diseño una vez más.

Esto le dará un mayor conocimiento del nuevo diseño de la unidad de potencia antes de la introducción de los combustibles E10 en 2022, en la que sigue trabajando con Red Bull a pesar de su inminente retirada de la F1.

Más o menos

Uno de los grandes resultados de reducir la unidad de potencia y bajar su centro de gravedad es el rendimiento que se ha ganado en el chasis, algo que tiene aún más importancia dada la congelación de la homologación en esta temporada.

Sin duda, esto ha ayudado tanto a AlphaTauri como a Red Bull a avanzar en comparación con la temporada anterior, y ha dado lugar a una parte trasera mucho más ajustada en ambos coches.

Los departamentos aerodinámicos han podido aprovechar el mayor empaquetamiento de la unidad de potencia y lo que parece ser una menor necesidad de refrigeración.

Max Verstappen, Red Bull Racing RB16B

Max Verstappen, Red Bull Racing RB16B

Photo by: Charles Coates / Motorsport Images

Evidentemente, se pueden establecer comparaciones con el regreso de Honda al deporte en 2015, con las pretensiones de McLaren de contar con una parte trasera de tamaño reducido que finalmente se ha hecho realidad.

Y, aunque muchos sospechaban que el fabricante japonés podría reducir su desarrollo después de haber cerrado la brecha con Mercedes el año pasado, ha sucedido exactamente lo contrario. Ha trabajado con diligencia para superar a Ferrari y Renault en su camino hacia su objetivo final.

Desarrollo histórico

Sin embargo, el avance de Honda no ha estado exento de dificultades y la unidad de potencia ha pasado por numerosas transformaciones en el camino…

El RA615H contaba con una disposición de turbocompresor dividido, similar a la que había introducido Mercedes un año antes, pero, para mantener la silueta de la unidad de potencia lo más pequeña posible, el compresor y la turbina también se alojaban dentro de los confines de la estructura en V del motor.

Mientras tanto, un plenum de admisión de línea baja y un colector de estilo tronco son sólo dos de las otras características destacadas que se diseñaron para mantener la unidad de potencia lo más pequeña posible con el fin de ayudar a McLaren en su búsqueda de una parte trasera más pequeña y aerodinámicamente eficiente para su coche.

El RA616H fue una evolución de su antecesor, ya que el fabricante japonés se vio limitado en cuanto a lo que podía cambiar de la arquitectura, a la vez que intentaba tener en cuenta los objetivos de su socio McLaren.

Sin embargo, para obtener beneficios, se cambió a un colector de escape convencional de varias ramificaciones. También se amplió el plénum de admisión y el diseño general de la mayoría de los aspectos de la unidad de potencia aumentó ligeramente su tamaño para que tuviera más margen para ofrecer durabilidad, un problema importante durante la primera temporada.

Unidad de potencia Honda Power 2015-2018

Unidad de potencia Honda Power 2015-2018

Photo by: Matthew Somerfield

En 2017, Honda introdujo su primer cambio importante en la disposición al intentar resolver algunos de los principales inconvenientes de su diseño inicial.

Honda mantuvo el enfoque del turbo dividido, pero en lugar de alojarlo por completo dentro de la estructura en V, pasó a un diseño más parecido al de Mercedes, en el que la turbina y el compresor están montados en cada extremo del motor.

Esta disposición de estilo «pancake», como se conoce, dio a Honda más margen de maniobra en cuanto al diseño del turbo, pero también creó algunos dolores de cabeza de ingeniería, ya que el eje de conexión y el MGU-H tuvieron que ser rediseñados para tener en cuenta la mayor distancia entre la turbina y el compresor.

El diseño de la cámara de combustión también se alteró en este rediseño y, una vez más, se puede ver que el plénum de admisión y el sistema de escape se ajustaron en correlación. Incluso con estos cambios sustanciales, la unidad de potencia de 2017 estaba realmente por debajo de la potencia total en comparación con su predecesor, lo que se convirtió en la gota que colmó el vaso en su relación con McLaren.

Sin embargo, incluso teniendo en cuenta la reducción del rendimiento, esta transición era necesaria, ya que el diseño anterior había llegado a un punto muerto. Pero el cambio de Honda a Toro Rosso demostró ser un punto de inflexión en su suerte en la F1.

Parte trasera de la Scuderia Toro Rosso STR13

Parte trasera de la Scuderia Toro Rosso STR13

Photo by: Giorgio Piola

El RA618H continuó construyendo sobre los cimientos del rediseño de la unidad de potencia de la temporada anterior, con muchos cambios bajo el capó y el habitual rediseño del plenum de admisión y del escape.

Mientras tanto, Honda y Toro Rosso trabajaron también en el aspecto de la instalación, ya que la primera hizo concesiones en cuanto a cambiar la ubicación de las tuberías de sobrealimentación, mientras que Toro Rosso instaló un refrigerador «en montura» por encima de la unidad de potencia de forma similar a como lo había hecho McLaren en los años anteriores.

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El RA619H iba a ser la primera unidad de potencia de Honda instalada en más de un equipo y, aunque la relación con Toro Rosso había sido buena, tener a Red Bull a bordo traería consigo un mayor peso de expectativas.

Con el RA619H y el RA620H que le siguió, Honda fue capaz de capturar el doble de datos y utilizarlos para hacer un progreso constante en términos de rendimiento y durabilidad antes de hacer los principales cambios que ya hemos esbozado para 2021.

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