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POWER UNIT HONDA 2016: molte saranno le aree di intervento



Per contrastare il dominio di Mercedes, i giapponesi di Honda sono rientrati in Formula 1 con un progetto della propria unità motrice molto ambizioso ed estremo. Fin da subito, gli uomini guidati da Arai, hanno capito grazie ai risultati ottenuti in pista che in fase di progettazione erano state fatte delle scelte troppo estreme, le quali non hanno portato quei benefici che gli ingegneri nipponici si aspettavano. 

UN LAYOUT ESTREMO MA MOLTO VICINO A QUELLO MERCEDES
Il layout del motore Honda, da un punto di vista tecnico è veramente molto interessante ed è quello che, per la disposizione delle componenti fondamentali della Power Unit, si avvicina maggiormente a quello Mercedes. Il gruppo turbocompressore, fornito dall'azienda giapponese IHI, è stato "splittato": la turbina è stata collocata nella parte posteriore dell'endotermico, mentre il compressore di tipo tradizionale, ossia centrifugo (e non assiale come in molti tuttora pensano), è stato collocato nella parte anteriore ma in una posizione "estrema", ossia leggermente all'interno della "V". Il sistema MGU-H è stato collocato come fatto da Mercedes e (in parte) Renault, fra la turbina e il compressore e quindi all'interno della V dell'endotermico in una zona piuttosto severa dal punto di vista termico. 

Come  intercooler è stato scelto di utilizzare un sistema aria-aria, posizionato sulla fiancata destra della McLaren MP4-30. Questo particolare scambiatore di calore svolge la funzione di raffreddare l'aria di alimentazione del motore, appena compressa dal componente "compressore". 

GLI INGEGNERI HONDA CON GLI STESSI PROBLEMI DI FERRARI 2014
Per realizzare una Power Unit molto compatta, gli ingegneri nipponici hanno pensato di posizionare il compressore all'interno della V del motore endotermico. Essendo lo spazio in quella zona non molto ampio e per questo i giapponesi sono stati costretti a realizzare, in collaborazione con IHI, un compressore molto compatto tanto da risultare ben 1/3 più piccolo rispetto a quello Mercedes.  

Per limitare il turbolag (ma non solo....) e cercare di "sprecare" la minor energia possibile dalla batteria per contrastare questo problema, gli ingegneri Honda hanno optato anche per una turbina molto piccola. Oltre ad un fatto di turbolag, i tecnici nipponici avevamo pensato di sfruttare la turbina a velocità molto elevate cercando di utilizzare al meglio oltre che l'energia cinetica dei gas di scarico anche le onde di pressione in arrivo dal motore endotermico. Ma Honda è andata incontro in pista, ai problemi "reali" che in teoria dovevano presentarsi già in fase di testing ai banchi prova: per far ruotare la turbina a giri più elevati serviva una maggiore lubrificazione, nonché una maggiore precisione dei componenti e una qualità degli stessi ben più elevata. Senza contare che un regime di rotazione più elevato comporta una maggior produzione di calore, poi da smaltire in qualche modo.  

Purtroppo per ragioni di affidabilità la turbina non è mai stata sfruttata al numero "nominale" di giri per la quale era stata progettata e quindi, anche le onde d'urto in arrivo dal motore endotermico non sono mai state completamente sfruttate. Tutto ciò ha una grossa conseguenza: l'abbassamento del rendimento del motore endotermico. Oltre a ciò, non riuscendo ad arrivare al numero di giri ottimo secondo gli ingegneri giapponesi, anche l'energia recuperata tramite l'enrgia cinetica dei gas di scarico era notevolmente inferiore ai dati di progetto. D'altronde dal punto di vista teorico è tutto piuttosto semplice: una turbina di dimensioni minori girando agli stessi numeri di giri di una di dimensioni maggiori genera meno potenza e maggior contropressione, che finisce per penalizzare il rendimento del motore a combustione interna (ICE). Il risultato finale è anche, come evidenziato in alto, un  minor assorbimento di potenza di MGU-H dall'albero turbina poiché la coppia generata è sicuramente inferiore ad una turbina di taglia superiore.

Altre aree dove la Power Unit giapponese aveva grossi problemi erano i sistemi di trasferimento di energia, come i due motori endotermici MGU-H e K, soprattutto con il primo che in modalità di generazione, proprio perchè non ruotava al regime di rotazione nominale assumeva dei rendimenti molto inferiori di quelli sperati. Anche per quanto riguarda la batteria e l'elettronica, Honda è andata incontro a parecchi problemi, soprattutto di surriscaldamento dovuti ad un sistema di raffreddamento troppo sottodimensionato per i carichi termici reali. Da notare come anche in questo settore Honda ha voluto differenziarsi dai concorrenti puntando su un layout aggressivo: infatti, il modulo elettrico che controllava i due motori elettrici, MGU-H e l'MGU-K, Honda l'aveva accorpato nel pacco batterie.

In generale si può certamente dire che quella giapponese è stata si una dolce scoperta per noi esperti di tecnica, poiché si può dire con certezza che Arai & Co hanno progettato una unità motrice molto innovativa. Ma puntando troppo sulla compattezza del layout per cercare di privilegiare l'aerodinamica soprattutto posteriore, si è andati incontro a parecchi problemi di affidabilità. Insomma, il gioco non è valso la candela.

GLI INTERVENTI FATTI NELLA STAGIONE 2015
Durante la stagione 2015, grazie all'utilizzo dei nove gettoni a disposizione e grazie a numerosissime concessioni in termini di affidabilità da parte della FIA, i nipponici hanno apportato alcune correzioni alla propria Power Unit senza però intervenire sul gruppo turbocompressore. A partire dal Gran Premio di Spa è stata modificata la posizione dello scambiatore dedicato al raffreddamento dell'olio e dei sistemi ibridi che, inizialmente erano collocati in una posizione piuttosto strana: nella parte alta della vettura, quando in realtà su vetture di F1 si cerca anche nei dettagli, di spostare tutti i pesi nella parte bassa della vettura per abbassare il baricentro della vettura. Nella nuova versione di Power Unit, i due radiatori non sono posizionati più cosi in alto ma in una posizione più convenzionale e sicuramente meno problematica. 




Soluzione Pre Gran Premio di Spa



Ad Austin, i tecnici nipponici sono invece intervenuti sugli scarichi passando da una sovralimentazione a pressione costante ad una sovralimentazione ad impulsi.  Questo sistema di sovralimentazione prevede, a differenza di quella a pressione costante, un collegamento privo di un grosso collettore. In questo modo la turbina si trova ad operare in condizioni “variabili” risentendo dei singoli impulsi forniti dai vari scarichi, ma permette di operare a livelli di pressione più elevati. 


Foto AMuS
COSA CAMBIERÀ NELLA POWER UNIT 2016
Nella Power Unit che sarà installata sulla McLaren MP4-31 cambieranno varie componenti, e anche se il layout, dovrebbe rimanere pressoché inalterato in quanto gli ingegneri nipponici credono molto nel loro progetto, saranno completamente riprogettati sia il compressore che la turbina, i quali avranno dimensioni molto in linea con quelle di Mercedes e Ferrari. Grosso del lavoro verrà svolto inoltre sulla camera di combustione e sui due motori elettrici, MGU-H e K, compresi i loro accessori, per cercare di incrementare e risolvere il problema del recupero di energia dai sistemi ibridi.   

Oltre a queste sostanziali modifiche sarà rivisto anche il pacco batterie e soprattutto tutto il sistema di raffreddamento che durante la stagione 2015 ha dato qualche grattacapo ai nipponici come evidenziato a metà articolo circa. Interventi che comporteranno un incremento sia della potenza del motore endotermico sia soprattutto di quella rigenerata mediante l'utilizzo dei due sistemi ibridi. Verranno poi riviste anche le posizioni di alcuni degli scambiatori di calore che nella passata stagione hanno causato qualche problema di affidabilità alla Power Unit Honda.

In conclusione, per completare il discorso, la Power Unit Honda in quella che dovrebbe essere la versione che debutterà in pista a Barcellona il 22 febbraio sta girando sui banchi in Giappone non da moltissimi giorni; considerando che, oltre ai test di prestazioni vere e proprie, i tecnici giapponesi dovranno fare soprattutto il test di durata e di affidabilità dei vari componenti accoppiati (quella dei pezzi singoli solitamente per alcuni pezzi fondamentali della Power Unit vengono svolti preliminarmente), si può dire che sicuramente in Honda non sono avanti con i loro programmi. Cosi come per Ferrari, c'è da dire che nel ritardo incide molto la scelta da parte della FIA e dei motoristi di approvare solo ad ottobre una sostanziale modifica al regolamento tecnico che ha buttato a gambe per aria (per alcuni, forse in modo positivo) un po tutti i programmi dei vari Team.  

Cristiano Sponton

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