Comment Honda a transformé son moteur en rival de Mercedes

Les progrès de Red Bull cette saison, qui placent l'écurie dans une lutte pour le titre très serrée avec Mercedes, ont été grandement favorisés par le travail de son partenaire moteur Honda, qui se trouve à la tête d'un classement pour la première fois depuis 1991.

Le plus impressionnant concernant la forme du motoriste cette année est le retournement rapide de situation qu'il a connu. Après des épisodes incroyablement difficiles avec McLaren, l'unité de puissance est désormais au niveau de celle de Mercedes, un accomplissement immense.

Honda s'est montré assez ouvert concernant les changements introduits sur son moteur actuel, et nous allons nous pencher sur certains détails et sur les raisons de leur importance. Au cœur de la nouvelle unité de puissance se trouve un moteur à combustion interne redessiné, avec plusieurs changements qui ont non seulement permis d'améliorer l'efficacité de la combustion mais également de réduire la taille du bloc.

L'élément principal est un nouveau revêtement de cylindre développé par la division moto de Honda et appelé "revêtement de Kumamoto", du nom de l'usine où il a été développé. Si le revêtement des douilles de cylindres est loin d'être une idée de développement nouvelle, cela ne signifie pas que l'on ne peut pas continuer à faire des progrès dans ce domaine, surtout lorsqu'on applique à un autre projet des idées et des technologies issues du domaine des motos à haut régime.

Ce nouveau revêtement de cylindre contribue à réduire les températures et les frottements, ce qui a permis au département F1 de repenser les paramètres de conception du bloc moteur, puisqu'il est désormais possible de faire tourner le moteur plus intensément et plus longtemps.

Comparaison des cylindres sur les moteurs Honda RA620H (2020) et RA621H (2021)

Cela a eu un effet d'entraînement spectaculaire, l'équipe de design ayant été en mesure de réduire la taille globale du moteur à combustion interne. Cela a non seulement conduit à une position plus basse du vilebrequin pour améliorer le centre de gravité, mais a également coïncidé avec une disposition plus compacte qui a permis à l'équipe de conception d'ajuster le pas de l'alésage.

Cela a essentiellement servi à Honda pour rapprocher les cylindres les uns des autres, sans craindre que leur intégrité ne soit compromise. Cela s'est traduit par une culasse plus courte et plus étroite. Comme nous pouvons le voir sur l'illustration ci-dessus, rapprocher les cylindres signifie que la taille globale de la culasse peut également être réduite.

L'équipe de conception a également profité de l'occasion pour s'attaquer au décalage des bancs du moteur à combustion interne, puisque le RA620H, qui présentait un banc avant gauche (ci-dessus, en haut à gauche), a été remplacé par une disposition à droite pour le RA621H (ci-dessus, à droite). Cela a permis de reconditionner certains des autres éléments de l'unité de puissance et auxiliaires tout en modifiant également l'équilibre général.

Couvre-culasse du moteur Honda

À la suite des modifications dimensionnelles de la culasse, le couvre-culasse a lui aussi subi une refonte spectaculaire. C'est évident lorsque cette pièce du moteur RA620H est comparée à un prototype de celle du RA621H, grâce à une image publiée par Honda au début de l'année (ci-dessus).

La seule similitude entre les deux couvercles est le cadre de montage de l'unité de puissance, dont les positions sont définies par le règlement.

En regardant le couvre-culasse d'un bout à l'autre (ci-dessous), on peut voir que non seulement la forme est différente entre les deux spécifications, en raison de la façon dont ils sont montés, mais que l'espacement entre les cames a également été considérablement réduit, modifiant ainsi le décalage des soupapes.

Espacement entre les cames des moteurs Honda 2020 et 2021

La modification de l'angle des soupapes change évidemment aussi l'angle du flux dans le cylindre, ce qui a probablement donné lieu à d'autres modifications au niveau du dessin des soupapes et des orifices d'entrée et de sortie.

Mais, ce qui est peut-être plus important, toutes ces modifications ont conduit à un taux de compression plus élevé. Cela a probablement entraîné une modification de la conception de la couronne du piston.

Disposition des soupapes Honda

Les modifications visant à augmenter le taux de compression et l'efficacité de la combustion ont cependant un revers : la quantité d'énergie d'échappement créée est réduite, ce qui entraîne une diminution de l'énergie électrique récupérée par le MGU-H, ce qui laisse évidemment un manque à gagner en termes de déploiement.

Pour y remédier, Honda a également revu certains aspects de son turbocompresseur, avec l'aide d'une autre division de l'entreprise, une fois de plus. Après avoir aidé le département F1 lors de l'adoption d'un compresseur et d'une turbine plus grands et montés à l'extérieur du V en 2017, HondaJet était parfaitement placé pour aider à réviser la forme des roues du turbocompresseur et compenser le volume d'écoulement plus faible.

Changement de direction

Nous avons vu comment, mais désormais il faut se demander pourquoi... Pourquoi donc Honda s'est-il senti dans l'obligation de revoir le design de son unité de puissance, alors qu'il disposait déjà d'un niveau de performance similaire à Mercedes en 2020 ?

La réponse se trouve dans le fait que les unités de puissance précédentes de Honda avaient mis davantage l'accent sur la récupération et le déploiement de l'énergie électrique, renonçant ainsi à une certaine efficacité de la combustion.

Les directives techniques publiées par la FIA avant et pendant la saison 2020 ont mis à mal ces stratégies et érodé tout gain de performance pouvant provenir d'un développement futur concentré sur ces éléments. En conséquence, Honda, qui avait déjà prévu d'introduire une nouvelle unité de puissance pour 2021 avant de décider d'un report de ce projet, a choisi de revenir sur cette décision et d'avancer l'arrivée du nouveau design.

Cela lui permettra de mieux comprendre la nouvelle conception de l'unité de puissance avant l'introduction des carburants E10 en 2022, sur laquelle elle va continuer à travailler avec Red Bull malgré son retrait imminent de la F1.

Plus ou moins

Un des grands avantages de la réduction de l'unité de puissance et de l'abaissement de son centre de gravité est la performance trouvée côté châssis, ce qui est particulièrement important en raison du gel mis en place pour cette campagne.

Cela a indubitablement aidé AlphaTauri et Red Bull à progresser par rapport à la saison passée, et entraîné un resserrement de la partie arrière des deux monoplaces. Les départements aéro ont donc pu tirer parti de l'unité de puissance plus compacte et de ce qui semble être un besoin en refroidissement moins important.

Il est bien évidemment possible de dresser des comparaisons avec la fameuse "taille zéro" de McLaren au moment du retour de Honda dans la discipline en 2015, qui semble enfin être une réalité fonctionnelle.

Et, alors que beaucoup soupçonnaient le constructeur japonais de vouloir ralentir son effort de développement après avoir comblé l'écart avec Mercedes l'année dernière, c'est exactement le contraire qui s'est produit. Il a travaillé avec acharnement pour dépasser Ferrari et Renault en route vers son objectif ultime.

Historique de développement

Les efforts de Honda n'ont pas été sans difficultés et l'unité de puissance a connu de nombreuses transformations tout au long de ce parcours... Le moteur RA615H était équipé d'un turbocompresseur divisé en deux, semblable à celui mis au point par Mercedes un an plus tôt, mais afin de réduire au maximum la silhouette de l'unité de puissance, le compresseur et la turbine étaient également logés dans le V du moteur.

Dans le même temps, un plénum d'admission bas et un collecteur en forme de bûche ne sont que deux des autres caractéristiques remarquables qui ont été pensées pour que le groupe moteur soit aussi petit que possible afin d'aider McLaren dans sa quête d'une section arrière plus petite et plus efficace sur le plan aérodynamique pour sa voiture.

Le modèle RA616H était une évolution de son prédécesseur, car le constructeur japonais était limité dans les modifications qu'il pouvait apporter à l'architecture et essayait également de tenir compte des objectifs de son partenaire McLaren.

Cependant, afin de réaliser des gains, un passage à un collecteur d'échappement conventionnel multi-branches a été effectué. Le plénum d'admission a également été agrandi et le design général de la plupart des aspects de l'unité de puissance a été légèrement augmenté afin d'avoir plus de marge pour assurer la fiabilité – un problème majeur au cours de la première saison.

Les unités de puissance Honda entre 2015 et 2018

L'année 2017 a vu Honda apporter son premier grand changement de configuration en tentant de résoudre certains des principaux défauts de sa conception initiale. Honda a conservé l'approche du turbo divisé mais plutôt que d'être logé entièrement dans le V, le motoriste a opté pour un design plus proche de celui de Mercedes, dans lequel la turbine et le compresseur sont montés à chaque extrémité du moteur.

Cette disposition type "pancake", comme on l'appelle, a donné à Honda une plus grande marge de manœuvre en termes de design du turbo, mais a également créé quelques problèmes techniques supplémentaires, car l'arbre de liaison et le MGU-H ont dû être redessinés pour tenir compte de la plus grande distance entre la turbine et le compresseur.

Le dessin de la chambre de combustion a également été modifié lors de cette refonte et, une fois encore, on peut voir que le plenum d'admission et le système d'échappement ont été ajustés en conséquence. Même avec ces changements substantiels, le moteur 2017 était en fait moins puissant que son prédécesseur, ce qui a été la goutte d'eau qui a fait déborder le vase dans la relation avec McLaren.

Néanmoins, même en tenant compte de la réduction de la puissance, cette transition était nécessaire, car le concept précédent se dirigeait vers une impasse. Mais le passage de Honda à Toro Rosso a été un tournant dans son destin en F1.

Le RA618H a continué à s'appuyer sur les fondations de la refonte du bloc moteur de la saison précédente, avec de nombreux changements sous le capot et les habituelles modifications de la chambre d'admission et de l'échappement.

Dans le même temps, Honda et Toro Rosso ont également travaillé sur la partie installation, le premier ayant fait des concessions en changeant l'emplacement des conduites de suralimentation, tandis que l'écurie a installé un refroidisseur en forme de "selle" au-dessus de l'unité de puissance de la même manière que McLaren l'avait fait les années précédentes.

Le RA619H devait être la première unité de puissance Honda à être installée dans plus d'une équipe et, bien que la relation avec Toro Rosso ait été bonne, l'arrivée chez Red Bull allait susciter de plus grandes attentes.

Le RA619H, et le RA620H qui a suivi, ont permis à Honda de recueillir deux fois plus de données et de les utiliser pour faire des progrès constants en termes de rendement et de fiabilité avant d'apporter les changements majeurs que nous avons déjà décrits pour 2021.