ホンダは、2020年まで2017年の骨格を使い続け、改良する手段を用いていた。
2018年後半に発見した自着火を伴う高速燃焼、更にパワーを得てMGU-Hによる回生エネルギーを確保する為には、新たな強い骨格が必要となっていた。
そこで投入されたのが、新骨格パワーユニットRA621Hとなる。
内燃エンジン(ICE)のパワーアップ、2020年のTDによるMGU-Hの回生エネルギー不足を補う新デバイスが投入されていた。
ホンダエンジンのパワーアップ推移
ホンダが公開したエンジンパワー推移表にパワー差を足してみました。
2018スペック3→2019スペック4の差は、なんと41hpにもなっている。
2020スペック1では+10hpに留まりパワーアップ幅は縮小、新骨格2021スペック1では+20hpを達成している。
MGU-Hの回生エネルギーは、2020年遅れた開幕までに発行されたTD(新しい監視センサーの増加と暗号化)で大幅に低下。
ホンダ特有のパーシャル回生とエクストラハーベスト回生の効果が縮小した為に起こっている。
また、オフスロットル時の燃料流量10kg/h以下も関係している事が某雑誌で語られている。
2021年開幕ではその遅れた分を取り戻し、新バッテリー(ES)によってメルセデスを上回ったと試算している。
F1エンジンパワーの推移
F1エンジンパワーは、1,600ccターボエンジンとMGU-Kモーター(161hp)の合計となる。
ホンダの推移表と昨年の数値を基に、2018年からの各メーカーの推定パワーを表にしました。
メーカー | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | ICE単体 |
---|---|---|---|---|---|
メルセデス | 980 | 995 | 1,005 | 1,015 | 854 |
ホンダ | 943 | 984 | 994 | 1,014 | 853 |
ルノー | 915 | 945 | 985 | 1,000 | 839 |
フェラーリ | 980 | 1,030 | 970 | 1,000 | 839 |
何だか盛り過ぎな気もしますが、昨年のホンダ994hpを基準に考え直した数値です。
自着火による燃焼を手なずける事によって、大幅にパワーが上昇している。
メルセデスはかなり前から、現状ではルノーやフェラーリもその域に達している。
自着火によるホンダの高速燃焼
ピストンで圧縮空気を更に圧縮して燃料を噴射、爆発寸前の圧力状態にジェット火炎の圧力が加わり、シリンダーの端から自着火。
こんな感じでしょうかね?
そして、こちらが一般公開されたホンダエンジンの燃焼動画です。
ジェット火炎点火だけでは、パワーは頭打ちとなっていった2017年、実験数値の誤りによって偶然発見された高速燃焼だった。
その高速燃焼を突き詰めていくと圧縮比を上げる必要があり、ピストンが△型だと理想の燃焼状態とならない。
RA621Hでは、バルブ角を極端に狭めてピストン表面を、より平坦になるよう変更している。
圧縮比は、レギュレーションで許される18.0:1に限りなく近い。
エンジンブロックは強度確保のため、アルミ合金の削り出しとなった。(以前の鋳造より7割も疲労強度アップ)
HONDA F1 RA621H
引用元:Honda RA620H & RA621H HONDA Racing Addict Vol.4 2020-2021 (F1速報 別冊)
上記引用元雑誌の表紙を飾ったRA621H、各部の説明を付け足しました。
コンプレッサーアウトの横に、奇妙なパイピングがあり、エキゾーストへ繋がっています。
これが新デバイス「CAC Bypass 2」です。
CAC Bypass 2(Charge Air Cooler Bypass 2)
チャージエアクーラーとは、インタークーラーの事です。
インタークーラーを通さない(バイパス)と言う意味になり、2 は2代目なのか?2本なのか?
ホンダとレッドブルの間では、CB2と呼ばれています。
過剰な過給圧を解放するPOV(ポップオフバルブ)は、インタークーラーを通過した後、プレナムチャンバー前からインダクションポッドに戻す設定になっている。
CB2は、インタークーラーを通る前にエキゾーストへ接続されている。
POVは、コンプレッサーで圧縮した後の空気をインダクションポッドに戻すので、圧縮する為に使ったエネルギーを捨てている事になる。
CB2は、圧縮した空気の過剰分をエキゾーストに接続して、排気タービンを回す力にしているのでエネルギーロスが少ない。
付け加えれば、インタークーラーで冷やすこと自体がエネルギーの消費である。
冷やした空気を接続するよりも、熱い空気の方がタービンにとっては良い事、この単純なデバイスには複数のエネルギー効率改善効果がある。
全開時の回生エネルギーに換算すると計算上10%以上増える事になると言う。
「これ、いれてなかったらちょっとまずかったなと」by ホンダエンジニア山田さん
※CB2は2021年のみ使用できた。(2022年からは使用禁止)
バンクのオフセット
ボアピッチも縮めて全長を短くしている。
右バンクを前にした訳は、コンパクト化を促進する為かな?
タービンに入る排気パルスを最小限に抑えるために点火順序を変更した事も関係するのか?
はっきりとした理由は説明されていない。
ホンダF1のテクノロジー (モーターファン別冊 )
ホンダF1のテクノロジー (モーターファン別冊 – モーターファンイラストレーテッド )が、2022年3月26日に発売。
F1パワーユニットの全てがわかる一冊です。
他のメーカーはこんな事しません。
ホンダだけ、海外ファンからも熱い視線が注がれています。
まとめ
パワーは推測なのであしからず。
RA621Hの主要な開発部分を抜粋して、解説してみました。
これ以上の詳しい事は、雑誌を購入するか、Kindle Unlimited読み放題になるのを待つなど、ご自由にして下さい。
やるべき事は全てやったホンダ、今まで公開してくれた数々の技術的な概念は、他のメーカーに影響を与えるだろう。
世界的に見ても、このような情報を提供してくれるのはホンダだけなようです。
メルセデスがやったパワーアップ方法などから推察してみても、パワーと言う面では8年たってようやく頭打ち。(圧縮比上限に達した為)
シリンダー内圧力に耐えられるようにピストン・コンロッド・各種ピンの重量を上げれば、回転が重くなりパワーが低下します。
圧力に耐えられる材質が許可されない限り、これ以上はほとんど無いでしょう。
雑誌には書かれていない裏話
カムシャフトの再配置・ピストンの再設計・バンクのオフセット、これらのアイデアは他のエンジニアよりも30才以上も上な非公式なチームによってもたらされた。
開発に携わった方の話では、必ず反対するキーパーソンが居てかなり大変だったらしい。
「1番シリンダーは左側にあるはずです。」
と言うような既成概念や固定観念で反対とかね(笑)
最終的には実現している訳でして、浅木さんによるマネージメントが素晴らしかったと言えます。
2022年元日
新年あけましておめでとうございます。
今年もF1モタスポGPをよろしくお願いいたします。
あけましておめでとうございます。今年もよろしくお願いします。
CB2、本当に面白い機構ですよねぇ。ただ他のレースでは大体ターボは共通部品なので使えなさそうなのが残念ですねぇ。市販車への道があれば面白いんですが…MGU-Hがないと意味なさそう?
普通のターボ車にも流用できそうなものですよね。
実際、アンチラグシステムもエキゾーストに空気を注入して燃やしてる訳ですから。
コンプレッサーの余剰過給圧を流し込んでやれば、数%改善できそうな気がします。
あけましておめでとうございます。
今年も楽しい記事期待してます。
こんな素晴らしい技術も、いづれ電動化の波で消えて行くんでしょうね。
F1も電動化がどのように絡んでくるのか楽しみにしながら、今年の新しいレギュレーションによるF1も注目していきたいですね。
今年は何処が速いんだろう、ワクワクです。
今年のホンダPUは正直あまり期待していないですが、去年の貯金でどれだけ戦えるかなぁ
2021年開幕以降(ホモロゲ後)、E10燃料用に開発しているので問題なさそうですよ。
2022年用PUのキャリブレーションなどのサポート体制も万全なようです。
4年間も凍結ですから、2022年一杯がかなり重要なのは確かです。
E10対応となることで、ICE単体のパワーは今後、ダウンする方向になるのでしょうか?
1.5~1.7%ダウンします。
13~15hpぐらいかなぁ。
明けましておめでとうございます。
未来のF1でカーボンニュートラル以外に
内燃機関(ICE)を生き残りさせるための、もう1つの課題として冷却損失がありますね(それ以外の損失ロスもありますが)
メルセデスが熱効率最大50%と公言していますが、それでもまだ50%以上を捨てている?
100%完全に駆動力に置き換えるのは難しいですが、70~80%効率アップ達成出来るのでは?
冷却損失を限り無く少なくすれば冷却機器のラジエーター、オイルクーラーを小さく出来てインダクションポッドやサイドポッドのレイアウト取り扱いが楽になる。
水冷が常識と言う固定概念を打ち破った
究極の内燃機関は、全くラジエーターで冷やさなくて良い空冷(油冷でも良い)が理想ですね。笑
電動化(電気モーター+バッテリー)でも熱が発生して冷却が必要?
燃料ではエタノールを混合させる事で燃料冷却に期待出来ますね。
アルコール系燃料は気化潜熱に優れているので?
気温・湿度・大気圧など、その状況に応じてピンポイントで機能するものなら熱効率は上がります。
まぁそれがF1エンジンなのですよ。
カルノーサイクル理論では、温度差を仕事量に置き換える。理論最大値は72%だったはず。
高温→低温がないと運動エネルギーになりません。逆もまたしかりです。
ピストン式熱機関の限度はかなり低いです。
新骨格は本来2022年のE10燃料PU向けだったわけで、むしろ来年こそ真価を発揮して最速PUに!なんて過度な期待をしております。
BGP001ことRA109のように、撤退後の置き土産の方が最高傑作だった、なんて魔の悪さは実にホンダらしい気がしますし・・・
それにしても2020年のTDによるダメージがこれほどとは。
ダブルデュフューザーにしろエキゾーストブローイングにしろ、チャンピオンチームのストロングポイントを削っていって競争を促進するのがテクニカルレギュレーションの役目だったはずが、PU時代のメルセデス野放しは一体どうしてしまったんでしょうね。2021年のフロア規制でさえハイレーキいじめが裏目っただけという印象ですし。レースディレクターのゴタゴタよりこっちの方がよっぽど問題だった気がしますが。
ホンダ新骨格PUの内容でも、気筒間ボアピッチを詰めて全長を短縮した所が、あらためて凄いなぁ~と思います。
自分の知識の中で隣あう気筒同士の間隔が少なくなって肉厚が薄くなるとシリンダーブロック強度大丈夫かな?って感じです。
いくら小さなV6と言っても全長が短くコンパクトになった方が車体に搭載した時に優利。
過去のV12多気筒エンジンの経験が生かされているか?
ロングホイールベースを特徴にしていたメルセデスPUには、全長を短縮すると言う考え方が無かったのではと思ってしまいました。
クランクシャフトの全長も短くなっているので、あとはクランクピンにも何か特別な秘密があるのではないか?想像するとワクワク楽しいです。
2日放送のBS NHKホンダ特集が待ち遠しいです。
2022年ホンダPUはメルセデスをパワーで確実に上回るPUになるのではないかと期待しています。今年から使用するバイオ燃料のE10ですが、メルセデスはレースでの経験があるんですかね?。ホンダはインディカーでバイオ燃料はかなりの経験値がありますからかなり有利かなと思います。どこかの記事ではフェラーリのビノットはパワーダウンするとかで燃焼は10%であっても難しそうな印象です。
5.75→10%になるだけですので、経験はあまり関係ないかなぁっと・・・。
直噴だから吸気効率は関係なくなる。
対ノック性が上がる、気化が早く熱を奪う、今以上に自着火の為の熱と圧力が必要になる。
圧縮比上限まで到達したため、ブーストを上げる必要があるかな。
確かにインディカーに比べれば混合率が低すぎですので経験とか要らなそうですね。
ビノットは大げさに言ってるのはメルセデスの早すぎるファイヤーアップと同様の戦術なのかもしれませんね。
明けましておめでとうございます
本年も素晴らしい情報をもたらしてくださると期待しております。
CB2面白いですね。
でもこれ、公表しちゃうと真似されますよね。
ホンダは惜しみ無く公表してしまいますが、他のサプライヤーは公表しない。
ホンダにも公表していない秘密とかあるんですかね?
これ、いかにもホンダらしいですよね。
流石にここ最近は無くなりましたが、ちょっと前まで2輪では、シーズン終了後、えっ!ここまで!!というところまで公開していましたね。
これはもう過去のモノとして、次のタマは仕込んであるんだと思います。
ただ、これらをパクッてパワーを捻りだしても、それに耐えられる中身(例えば、熊製メッキなど)は難しいのでしょうね。
RA621Hの写真は正面の1アングルだけ、RA620Hに至っては未だスタジオ撮影の写真なし、というところにメルセデスとの情報戦の匂いがします。何を隠してるんだろう? 考えすぎ?
新年早々、楽しい記事をありがとうございます。年末のテレ東の番組も録画していますが、楽しみにしている明日のNHK BSの番組(最後のミッションルームの歓喜?も)を見てから見るつもりです。DAZNは解約したので、またテキストベースの視聴になりますが、JINさんのこのサイトでF1を楽しみたいと思っています。衝動買いで2021の総集編のBD買っちゃいました。来るのは2月ですが。
いつも大変興味深い情報を有難うございます
開発情報をここまで公開して頂けるとはすごいですね
2020年から2021年のパワーアップはどれくらいか気になっていたのですが、数値ではっきり出して頂けて有り難いです
正直もっと上がっていたのかと思っておりましたが、パワーアップと、コンパクト化や低重心による効果が大きかったという事でしょうか
今年のDVDも発売されているようですが、こちらは購入しようかどうしようかと迷っております
MGU-Hの回生エネルギー差が、2020年は大きかった。
ICEと合わせると約20hp、ラップタイム換算で平均0.38にもなります。
ICEの最高馬力ではたったの10hp差だった、MGU-Kの使える時間を増やす事が如何に重要かと言う事になります。
PU自体の重心は決められていて他との差はないんです。
コンパクトな事は空力に影響を与えています。
レッドブルの車体は最高では無かった、予選でソフトを機能出来ないとか、ソフトが良いとハードはダメになる。
全てがタイトロープ状態なものを乗りこなすマックスの凄さが際立っていたと思います。
現行レギュレーション(2019年~)F1マシンが、今シーズン2022年も継続していたらレッドブル(PUはレッドブルパワートレインズ名義)RB17になってもマックス専用?の傾向が続いているかも知れないですね。
レッドブル2年目のペレス慣れたとは言え、全く同じパフォーマンスを発揮出来るかどうか?
新しいレギュレーションでのレッドブルRB18(RB17は欠番になるでしょう)は、全くリニューアルされたコンセプトのマシンでマックスとペレスの両ドライバー共に同じ走りが出来るモノになれるか?
そこが更なる躍進(コンストラクタータイトルも勝ち取れる)のカギですね。
2022年も最高の記事でスタートです。
そして、勿論、RBスタッフ達及びシャシー、Honda’s PU、そしてそれらのSet up力含めリアルにRed Bull Hondaはトップです。その上で “Strong effect of Max Verstappen’s Gift and Skill” 私もその点はJINさんと同じ見解です。
さて、2021シーズン特に後半に入り、Merceds W12 + Set up面に対し、高速コーナー、さらに中低速コーナーでの根本的な回頭性の競争性の面で、各々少しずつRB16Bが優位性を失っていたことがデータ上にも表れていたように、この点が、Ham選手に対し、より速く走らせることの出来る印象のMax選手が本戦レースでのタイヤの磨耗度の差によるロングランペースLapタイム差に繋がった理由の1つという解釈です。
加えてPU運用及びパワー面について、Silverstone-GPでのMax選手がHam選手にヒットされた PU Unusable 影響による、両者の1基数あたりのレース使用数の差も強く影響した印象です。理由は、Silverstone-GP後の予定外の投入を除くと、単純計算上、シーズンHonda’sMax選手は1基 約7レース、Mercedes’s Ham選手は約4レース使用。この差で1レース辺りの許容負荷度及び最大パワーに影響あったのではという解釈をしています。
あと、憶測ですか、ホイールペースの長短からくる荷重変化などの物理面の影響差もあると思いますが、Merceシャシーの方が最終的にターン時に4つのタイヤのコンパウンド面へより均等にトラクションが掛かり(ニュートラル・ステアに近い?)磨耗の負荷を軽減しながら回頭性を得られているのでしようか?
JIN氏がここで考察されていたように(V.Bottas選手PU実験台説)、2021シーズンHonda’s PUパワーに対抗するため、Mercedes’s PUは、Brazil-GP以降の残り4戦をマイレージ及びレース数を半分の寿命にしたI.C.Engineの負荷で通常1,026馬力のところ+18 =1,044馬力へのパワーブーストをはかっていたのではないかという記事です。
“Super-motore Mercedes di Hamilton aveva 1.044 cavalli! Mercedes 特別エンジン使用は1,044馬力” 2022/01/07
以下、ItalianをEnglish表記へ
the Brazilian GP, when Lewis Hamilton on his W12 debuted the superengine, the unit that would have a life of only half four GPs, compared to the eight that had been designed for the beginning of the season.
Brazil-GP, ルイス・ハミルトンがW12でPUを新搭載したときのことだ. PUの寿命は, シーズン初めに設計された8レースと比べ, わずか4レースであった.
The power unit Mercedes in standard configuration was credited with 1,026 horses, while the Brazilian superengine qualified by the GP expressed 18 more horses, a power of 1,044 horses, thanks to a mapping that went well beyond theoretical reliability limits, but did not break.
Mercedesの標準的な構成のパワーユニットは1,026馬力で評価され, Brazil-GPによって認定されたスーパーエンジンは, 理論的な信頼性の限界をはるかに超えたマッピングのおかげで,18馬力以上→1,044馬力パワーを表現したが壊れなかった。
現在、ここまで各社進化したMGU-Hを見せられると、とても他メーカーは、現行レギュレーション下では参戦する気になれないですよね。
ICEでは各社あまり差が出ていないようですが、内燃機関としてまだ進化の余地はあるのでしょうか?自分のような素人にはMGU-H関連より、ICE単体の頑張り具合の方が、分かりやすいです。
明けましておめでとうございます。
新年早速の更新ですね!
そうこうしてると2月で新車発表… (-_-;)
休む間も無いですね~ お疲れ様です
MGU-Kの余剰分でHGU-H回して発電とか、本件とかまぁようやりますなぁ…
この分だと排気側のウエストゲート周りでもなんかやってそうですねぇ…
(レギュレーションで規制ありましたっけ?)
排気は可変が許されないとなっていますが、ウェイストゲートを使っていい事になっているので、まぁ可変みたいなものです。
一般的なウェイストゲートとは違って電子制御ですからね。
POVもこのCACBypassもすべて油圧アクチュエーターによる電子制御です。
2019フェラーリの推定1030hpやば過ぎで笑った。
フェラーリのスーパーパワーエンジン、冷却損失も多くてラジエーターが大きい。
結果空力性能ガタ落ち。
たとえPU、ICEの出力が大きくても冷却損失が多くて熱交換器の容量がバカデカいと車体に搭載しても空力で相殺されてしまいますね。
熱交換器の設置場所を左右サイドポッドとインダクションポッド(センタークーリング)にバランスよく振り分けて走行性能を高めるためにも熱交換器は出来るだけ小さい容量にするに越した事ない。
エンジンオイルは潤滑が1番の目的ですが、冷却性能も求められているのでオイル部分で開発アップデート余地無いでしょうか?
エクソンモービル(ホンダPU)、ペトロナス(メルセデスPU)、シェル(フェラーリ)、カストロール(ルノー)
冷却損失、ホンダはBS1でシリンダーの横壁に逃げる熱と表現していました。
逃がさないで、排気熱を下げない対策をしていると。
△型ピストンではそれが大きくなってしまう、だからピストンを平坦にして、圧縮比を上げると共に熱を横に逃がさない。
これってボアピッチを狭くした事も関係するのではないかと睨んでいます。
明けましておめでとうございます。
新年早々とても興味深い記事を上げて頂きありがとうございます。
これだけ内燃機関に注力したメルセデスとホンダが100%電動化を決めてしまったことは残念です。中国政府が陰で喜んでいるのが目に浮かびます。
EVは中国がかなり先行していますからね。
ただあの国は慢性的なエネルギー不足、石炭火力発電所を強制停止して工場は計画停電状態。
内陸ではインフラが追い付かず、汚染が最悪な状態。
内部崩壊は、まじかに迫っています。
EV普及に伴って使用済みバッテリーのリサイクルが間に合わず山積み状態で放置されているとも聞きましたが?
中国は、多くの鉱物資源(石炭、天然ガス、ウラン鉱石?、レアメタルなど)が豊富とも聞いていますが、あれだけ人口の消費を賄うために輸入に頼っている面もある。
米国と同じで、使い捨てが上回って循環型社会とは真逆の国家に見えます?
中国、国産初の原子力空母建造計画も先送りとの報道も?
Motorsport Italyによると、メルセデスが昨年のブラジルでハミルトンのために用意した特別なマッピングが採用された5基目のエンジンは、通常の仕様よりも18馬力ほど出力が向上。ブラジルの予選では1,044馬力(通常の仕様では1,026馬力)ものパワーを発揮。
このパワーは当初想定されていた8レースの半分の距離である4レースに短縮されたことで実現。ICE自体はホモロゲーションされたものではあるものの、シーズン中に交換が可能な部品の見直しが行われました。
2026年次期PUの時には、エタノール混合率が引き上げられるが(50%以上?)
更に先(2030年以降~)
FIAとしては最終目標100%完全エタノール燃料(バイオ燃料)を目指すでしょうか?
それとも完全電動化F1?
その頃には、すでにハミルトンやベッテルも引退していて、マックスも超ベテランとなってギリギリF1で走っているだろうか?
エタノール100%はありえませんね。
水素合成燃料がポイント、VW(アウディ)が参戦する理由もそこでしょうから。
F1側が用意すると言っていますので、ワンメイク燃料になると思われます。
ご挨拶が遅れまして、今更ながら今年もよろしくお願いします。
記事を拝見していて昨年RA619HのMGU-Kを撮っていたことを思い出しました。
ご参考まで
2026年次期PUのMGU-K出力がアップされると聞いているのですが、モーター本体が大きくなってクランクケースの片側だけで取り付けスペースが足りなければ、左右両側にMGU-K分割(つまり2個使いです)と言う手法もありますが、レギュレーションで2個使用が許可されて欲しいですね。
MGU-Hが無くなってしまうので代わりに?
他のチームはCAC Bypass 2のようなものを使用してないんですか?
無いです。
ホンダの最後の奇策ですね。
はっきり言えば、コンプレッサーの能力が高すぎる事に起因しています。
無駄が多い、その無駄を逃がさないようにするものです。
他メーカーのPUはその必要がありません。
無駄にならないようにコントロールできればいいだけの話となります。