フェラーリのパートナーであるマーレがジェットイグニッションなる特許を持っていてそれをF1エンジンに応用している。ホンダも今年マルチジェットインジェクターなる技術を投入している。どんな技術なのか紐解いていきたいと思います。

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4サイクルエンジンの燃焼

まずは通常の4サイクルエンジンの燃焼方式を記載しておきます。

http://www.honda.co.jp/

吸気、圧縮、燃焼、排気を行うため4サイクルとなります。燃料の噴射は1回となっています。

マーレのジェットイグニッション

フェラーリと提携しているマーレの「ジェットイグニッション」のメカニズムは、吸気行程で燃料を噴射して圧縮し副燃焼室で燃料に点火した火炎を主燃焼室に放出して点火するとなっています。

特許の出願は2011年となっており公開は2012年です⇩

Turbulent jet ignition pre-chamber combustion system for spark ignition engines US 20120103302 A1

マーレのホームページの記述はこちら

MAHLE Jet Ignition®


上図が全体の構造、下図がピストン内上部の形状になります。

通常のエンジンと同じように空気と燃料が混ざった混合気を吸気しそれをピストンで圧縮します。

次に副燃焼室で点火した燃料を6つある穴(用途により4~8)からシリンダーに放射して主燃焼室を爆発させます。

点火した燃料を放射(火炎放射みたいな)する事で燃焼速度を上げて燃焼効率をアップして、プラグ点火より18%も燃焼効率が上がるとなっています。

特にこの副燃焼室の理論がこのシステムの肝になります。通常のプラグ点火だとどうしても1点からの燃焼になるので燃焼スピードは上がりません。希薄化した燃料はなおさら燃えにくいため不完全燃焼になりやすい。

それをすでに燃えさかる火炎で点火する、しかも四方八方から燃やす事で燃焼スピードを上げるわけですね、いやはやすごい技術ですね。

F1レギュレーション違反

しかしこのマーレの技術だとインジェクターが2つ必要で副燃焼室が必要になる、また直噴ではなくなるためこのままではF1のレギュレーション違反となるはずです。

フェラーリではこの技術を使用しているとされているので、何らかの方法で副燃焼室状態を作り出し火炎による点火を実現している事になります。

F1ではまず第一に直噴である事とインジェクターが1つとなっているのでこのジェットイグニッションをどのように再現するのかが焦点となります。

F1に適合させたジェットイグニッション考察

マーレのジェットイグニッションの点火システム・ピストン部分を拡大したのが下図になります。

副燃焼室があっては違反なので、インジェクターとプラグをそののまま下げます。

ピストンが上死点になった時に、副燃焼室が現れるようにシリンダー、ピストンを加工して、隙間をつくりその隙間から火炎放射する。この隙間は全方向に空いてる訳ではなく、マーレみたいに6~8方向部分にだけ穴状の隙間が現れるように加工すればいいのではないかと思います。

1本のインジェクターで吸気行程で一度燃料を吹いて、点火時にも燃料を吹いて火炎を作りだして点火させるという発想ですが果たしてこんなんで上手くいくのか・・・。

このあたりまでが素人考えの限界です(泣

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ホンダのCVCC技術

ホンダもこのような技術は知っているはずです。ホンダ自身も1973年にCVCCなる副燃焼室をもつエンジンを市販車で投入しています。希薄化した燃料は燃えにくく不完全燃焼が起こりやすいために排気ガスに不純物が多くなり社会問題となっていました。それを解決するために火炎で確実に燃やす仕組みをもう40年以上前にホンダは考えていました。

CVCCエンジン発表 / 1972

しかし1980年代前半を境にCVCCエンジンをやめています、当時は燃料供給方式がキャブレターから電子制御インジェクターに変わる過渡期でした。電子制御で燃焼制御が確実にできるようになり排気ガス・燃費の問題を解決できるようになったためやめてしまったようです。

ホンダF1のマルチジェットインジェクター

ホンダがF1エンジンに採用したとされるマルチジェットインジェクター技術は、マーレと似たようなものになるはずです。メルセデスもこの副燃焼室の理論を2014年後半に取り入れているとの事ですので、これを解決しなければパワーアップと燃費改善は両立できないと言う事ですね。

点火時に極少量の燃料を噴射して火炎を作り出し燃焼させているのは間違いないと思います。

開幕戦後にハード面を変更しなければ解決できないような事を長谷川さんが言っていましたので、燃焼室形状変更と500barもの高圧力のインジェクターをうまく制御する事が今のホンダの課題です。

 

時間さえあれば解決できるはず、それまでにマクラーレンが待ってくれるかどうかが心配ですけどね。

 

提携や外部エンジニアの引き抜きを拒み続けるホンダに未来はあるのか・・・すごく心配です。