F1メカニック講座 パワーユニットを知る③

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【エンジンについて】
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F1エンジンは、2013年までの2.4リッターV型8気筒自然吸気エンジンから2014年は1.6リッターV型6気筒直噴過給エンジンへと変更されました。
排気量は2.4リッターから1.6リッターと2/3に小さくなっており、気筒数も8気筒から6気筒へと減少。時代の流れは小型化の方向へ進化しており、エンジンのダウンサイジング化と言われている。
排気量が小さくなり、気筒数も減るため、このままでは従来と同等のエンジンパワーを追求することは不可能。そこで採用されたのが過給機の一式であるターボチャージャーで、エンジンをコンパクト化しながらも排気量が大きかった時代と同等のパワーを得られるようにしている。
つまりエンジンのダウンサイジングでは、大きさをコンパクト化することで燃費を向上させつつ、従来の排気量と同じパワーを発揮させることがポイントとなる。このようにターボチャージャーの搭載でエンジン排気量を低減し、燃費を向上させることをダウンサイジング過給と言う。

また、2013年までのF1エンジンは最高回転数が1分間に18000回転と規定されていたが、2014年からは15000回転と少なくなりました。さらに、10500回転で燃料が最大流量となるように制限されている。
基本的に、出力は燃焼させる燃料の量に比例するので、回転数を上げると短い時間にたくさん燃料を燃やすことになるため出力はアップするが、実際には10500rpm以上で流量が頭打ちになり(蛇口をひねっても流れは大きくならない)、回転数の上昇に伴って機械抵抗が増えるため、高回転まで引っ張るメリットは薄れる傾向にある。

これまでのF1では、「高いパワーを発生する高回転域をいかに維持するか」が開発の中心に捉えられていたが、こうした制限によって「如何に効率よくエネルギーを使うか」がF1エンジンに求められている。
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【ターボチャージャーについて】
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2014年のF1エンジンから、熱効率を高めるための過給機の一式であるターボチャージャーが採用された。
ターボチャージャーは1980年代のF1でも導入されており、当時HONDAが製造したターボエンジンは1988年に16戦15勝という圧倒的な成績を記録しました。翌89年以降はターボエンジンが禁止されていたが、2014年から25年ぶりに復活導入されました。
この機能で中心となるのが「ターボチャージャー」という、エンジンの排気が持つエネルギーを有効活用するための装置。
これは、大きく分けてタービンとコンプレッサー、この2つを同軸上で支持するベアリング部で構成されている。排ガスのエネルギーでタービンを回し、コンプレッサーによって空気が圧縮されることで、エンジンに吸い込める空気の量は増え、より多くの燃料をすることが可能となり出力が向上する。そしてターボチャージャーを量産でV6エンジンに用いる場合は、計2基を割り当てる一般的となっているが、F1はレギュレーションで「1基」と定められているため、数々な工夫が求められてきます。


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