2014年に導入された1,600ccターボハイブリッドエンジン、通称パワーユニットは急速な進化を遂げている。特にタービンに直結されたモーターよるパワーアシストとエネルギー回生技術は、F1と言う過酷なステージにおいて多くの技術的発展をもたらしている。

中でも研究開発が遅れていたホンダの進歩は目覚ましく、来年にはトップパワーユニットの仲間入りを果たすだろう。先行しているメルセデス・フェラーリは細部の改良を押し進め、更に緻密な制御や信頼性確保に力を注いでいる。

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ホンダパワーユニット

ホンダPUの冷却機の用途を予想したものです。基本的に細いパイピングはオイルで太目なものは水です。エキゾーストマニホールドは4メーカーの中で最小となっています。

インタークーラーは知見のある海外サイトの情報で考察してみましたが、大き目のサイズである事と左右に同型のものが存在する事から空対空もしくは、空対空+水対空だと思います。空対空いわゆる空冷は冷却効率は非常に高いがラジエータースペースを必要とします。

F1の冷却について今もっとも詳しく説明しているサイトは以下です。

Playing it cool – the dynamics of modern F1 car cooling systems explained

フェラーリパワーユニット

https://f1i.auto-moto.com/

フェラーリPUはエンジン後ろにコンプレッサーがあり、圧縮空気はチョンマゲのようなパイピングで前方の水冷インタークーラーに運ばれています。他のPUと大きく違う点はプレナムチャンバーから更にパイピング(金色のカバー)がありエンジンに空気を運んでいるように見える事です。

この金色の耐熱カバーは、すぐそばに高温の排気タービンがある事から、せっかく冷やした空気温度を上げないためのものです。

セパレート型(コンプレッサーがエンジン前方)のメルセデスやホンダに比べると何やらごちゃごちゃとしていて、見た目の印象は悪い、でも今現在F1界一パワフルだと思われています。

ルノーパワーユニット

https://f1i.auto-moto.com/

ルノーはフェラーリ同様の後ろに排気タービンとコンプレッサーがあるレイアウト、まず目を引くのがエキゾーストマニホールドの大きさですね。デカい太い!男なら憧れる・・。

そろそろ淡々と説明するのも飽きてきたところで下ネタ投下サーセンw

もう一つ注目してもらいたいのがラジエーター関連ですね、このストレートな構造って遅れてる。レッドブルは重心を下げるために下方へ湾曲させる、メルセデスやフェラーリは小型にして逆に上方に湾曲したもので冷却効率を上げている。こういうところの違いを見るとルノーが遅れている部分がわかってしまう、まぁそんなところです。

メルセデスパワーユニット

https://f1i.auto-moto.com/

いつ見ても美しいメルセデスのエンジンルーム、理路整然としたドイツ気質が存分に味わえる画像です。一つだけ願いが叶うとすればモノコックに内蔵されている水冷インタークーラーを見たいって事ですね。

 

さてここからが超マニアック画像です。おそらくこんな画像に出会ったのはブログ開設以来じゃないかな。

https://www.f1technical.net/

メルセデスPUの排気タービンのブレード形状が見える!!!

そしてもう一発。

https://www.f1technical.net/

メルセデスPUのコンプレッサー入口です!!いつもは丸い金属カバーがついている部分の先になります。

5枚に分かれた回転式のシャッターがついていますね。この先にブレードがあるのですが流石にそこまでは見れません。

そうかぁやっぱりコンプレッサーは容量可変型だったのかぁ。必要な空気量を調整する弁みたいなものなのだろう、低回転域では開きを小さくしてレスポンスアップ、高回転域では全開になり必要な空気量を確保する、そんな稼働かな。

まとめ

メルセデスPUのタービン中側を見れた事は素晴らしいが、タービンブレードの知識が無い私には何も説明できないのが心苦しい限りです。

最近話題になる事が多い冷却系は、マシンの空力性能とのトレードオフが顕著に現れる。冷却効率をアップさせたメルセデスは多少パフォーマンスダウンしていると思う。レッドブルホンダは冷却効率のアップとPUの使い方をアグレッシブにしたことにより差を詰めた。

そして、ホンダPUが他と一番違うところは、吸排気系全体が他より低温だという事だと思う。大きめのインタークーラーで空気を冷やす、よって排気温度も低いためにエキゾーストは小さい、更にはエンジン全体の温度も低い、よってラジエーター関連を小さくできる。

それによってレッドブルの運動性能は空力を含めて向上すると言った感じ。

逆に言えば高回転高負荷領域のパワーを追えば、エンジン全体温度は高温稼働でなければいけない気がする。水冷インタークーラーは空冷より冷却は劣るが安定するし、メルセデスやフェラーリのエキゾーストマニホールドはホンダよりかなり大きいからです。

このように色々考察してみましたが、これはあくまで持論であります。皆様の知見的なコメントお待ちしています。