2020年のF1は残すこところ3戦となりました。メルセデスの圧倒的なパワーとデプロイの前に、ホンダ、フェラーリ、ルノーは開幕より苦戦を強いられています。
特にレース中、メルセデスのMGU-Kサポートが、ストレートエンドまで長く続く事に、F1ジャーナリスト達が注目している事が、今年の最大のキーポイントになっています。
私は、ブレーキング時の回生エネルギーの差とMGU-Kの効率で、そこまで大きな差はつかないと考えています。
残すは排気エネルギーを利用するMGU-Hの回生となる。
タービンとエキゾーストに何か違いがあるのではないかと・・。
2020年型メルセデスのエキゾースト
2020年ウィリアムズのメルセデスPUの画像を見ると、2019年型のエキゾーストとほぼ変わりありません。
今年は、ジャーナリスト達の入場もかなり制限されパパラッチ画像が少ないので、外見上ほぼ変わりない2019年型を見てましょう。
2019年型メルセデスのタービンとエキゾースト
メルセデスのエキゾーストは、片バンク毎に集合させてからタービンハウジングに繋がるのではなく、出来るだけエキゾーストパイプ毎にハウジング近くまで伸ばす工夫がされています。
これは気筒毎の排気パルスを、なるべく生かすためと考えられる。
タービンアウト位置よりも、異様に出っ張った下方のハウジングが目を引きます。
比較用2019年型ホンダPU
ホンダPUを見ると、エキゾーストが細いです。これは3気筒毎に断熱処理しているためで、他3メーカーは1気筒毎に断熱処理しているために太くなっていると考えられます。
ハウジング部分は角度上見えにくいですが、大きく出っ張ってるようには感じない、片バンク3気筒毎に集合させてタービンに繋がっていると思われます。
F1のタービンはツインスクロール型
https://youtu.be/LMu-PW9_TVE
上の画像はかなり古いルノーPU（2014年型？）のシングルスクロールタービンです。一番後方のハウジングにはくっきりと排気管が2つ繋げられているのがわかります。
一般車などで用いられる4気筒シングルターボは、2気筒毎に集合させタービンに繋げるツインスクロールが主流です。
F1では片バンク3気筒毎に集合させるツインスクロール型でしょう。
2018年型ルノーPU
右側が見えないけど、おそらくツインスクロールのはず、タービンに半円の筋が2つあるように見える。ただタービンを取り巻くように3つの管があるなぁ～。
メルセデスのタービンはトリプルスクロール型か？
メルセデスのエキゾーストは片バンク毎に集合させているようには見えない、もしやトリプルスクロールなのではないかと言うのが、画像から推測した私的見解です。
右バンク側は2気筒を集合させているように見える、そして左バンクからぐるりと回り込むように、1本のエキゾーストが伸びていると思われるのです。
90°V型6気筒エンジンは、向かい合うピストンのクランクピンを同一とした場合、不等間隔燃焼となるのでエキゾーストを2気筒づつまとめてトリプルスクロールとした場合、排気パルスを一定間隔にできるのではないだろうか？
ちょっとそこまで机上の検証ができる頭がないので割愛。
比較用2020年型ルノーPU
ルノーは3気筒を集合させている。
比較用2020年型フェラーリPU
フェラーリは、よくわからないけど、かなり小型だし多分3気筒を集合させているでしょう。
まとめ
タービンは、コンプレッサーとMGU-Hを回すためにある。
タービンの効率が良いほど、他の二つを回すエネルギーが増加すると言う非常に単純な考えの元、メルセデスのエキゾーストとタービンについて考察してみました。
2020年は、エンジンの作動温度の上昇、他エンジンに比べて高回転化も達成している。太い断熱エキゾーストによる熱損失の低減、タービンハウジングにより近い位置で各気筒のエキゾーストを結合。
これらの施策の繋がる点は？タービン効率の増加が考えられると思います。
2018年ボルグワーナーは、ツインスクロールターボの課題を解消、タービンブレードに当てる排気を完全に分離させた方が、タービンホイールを駆動させるエネルギーを、大幅に増加させられるとのニュースを見つけました。
じゃあ、トリプルスクロールは可能なのかと考えたら、メルセデスのタービンハウジングとエキゾーストの取り回しが、他と明らかに違う事に気がついたのでした。
※これはあくまでも私的な想像による見解です。
コメント Comments
コメント一覧
マクラーレンTAGポルシェターボ がコメント
2020-11-22 23:08
2014年PUスタート以降から７年目、
かなり洗練されてきましたね(^.^)
Vバンク角９０度でシングルターボと言う制約のなかでのレイアウトに各サプラヤイヤー技術の高さを感じます。
サイドポッド外側へは、極力はみ出さない様にエキゾーストパイプの取り回しする。
２０２２年から始まる新F1グラウンドエフェクトカーになっても、
考え方変わらない？
個人的には相変わらずツインターボ化希望しているのですが(^.^)
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2020-11-22 01:11
2026年予定の新しいPUはどうなるんだろう？
電動コンプレッサー＆タービンが、市販化に向けて動き出して、MGU-Hは無くせないっぽい。
今の規定でもMGU-KとMGU-Hの無制限ラインを無くして、どちらもバッテリーへは無制限にした方がより市販車に近いのだけどねぇ。
バイオ燃料100%とハイブリッドだけど、タービンとモーター類を共通化してインディ路線になるか？
がコメント
2020-11-22 02:56
従来のICEはメイン動力として残しながらも電動化を押し進めて、
電動コンプレッサー&電動タービンは、良いですよね(^.^)
これが本当のセパレート式？
シャフト機械連結せずに(共振の問題から解放される)別々に切り離して独立配置出来るので車体とのマッチングで新たに設計自由度生まれる。
新F1に相応しいPU設定を期待したいですね。
ボッシュモトロニック がコメント
2020-11-22 10:00
現在インディカーの動力ユニットはツインターボなんですよね(^.^)
F1がツインターボエンジンや自然吸気エンジンだった時は、
インディカーはシングルターボでしたね(F1とは相反する)
ICEだけ各サプラヤイヤーが独自設計で、ターボユニット(コンプレッサー含む)、MGU-K、MGU-HはFIA公認共通コンポーネントするのも手段の１つですね(数種類のサイズを用意して選択制にするとか？)
出来るだけ動力源PUの格差を無くして車体技術、ドライバーで競うF1と願っています。
燃料、オイル関連はワンメイクが良いのか？複数メーカー参加が良いのか？
マクラーレンTAGポルシェターボ がコメント
2020-11-22 00:03
画像を見て気が付いたのですが、
画像２枚目(右バンク)画像３枚目(左バンク)でエキゾーストの取り回しが非対称ですね(^.^)
たぶん左バンク側クランクケースの横にMGU-Kが配置されているので、この部分がエキゾーストパイプと干渉してしまう。
メルセデスのタービンが優れているのは効率高さ(少ない排気エネルギーでも、しっかりコンプレッサーも回してMGU-Hも発電させる)
耐久性も良いので、
ドライバーが上手に使えば年間規定数で走り切れる(ハミルトンが良い御手本ですね)
将来メルセデスなら１シーズンで１PU(全てのコンポーネント)走り切れる究極のPUを完成させられるのではないでしょうか？
エリック がコメント
2020-11-22 02:43
トリプルスクール！
あり得ますね。これのおかげで、息の長いデプロイが可能になっているんでしょうね。
しかし、PUのパワーも大事ですが、やはり空力を含めたシャシーの能力差が相当大きいのではないでしょうか。
今までのレッドブルはコーナー全般でタイムを稼いでいたのが、今年は特に中高速コーナーだけ速いような気がします。中低速コーナーでメルセデスに1秒近く差をつけられています。個人的に思うことは、ハイレーキは時代遅れの様に感じます。
やはりトータルパッケージの大切さが大事だと思います。レッドブルが、ホンダPUの知的財産権を欲しがることも理解できます。黙っていても、ルノーPUは手に入りますが、車体側の自由度がかなり削がれます。やはりオーダーメイドのホンダPUが必要なんですね。
ホンダPUの来季版に期待したいです。
マスダンパー がコメント
2020-11-22 03:33
前から何でエンジン後部を横断するようにヒートシールドがあるのか不思議に思ってましたが、言われて確かにあり得ると思いました。
そう考えればマニホールドがやたらとうねうねしているのも納得です。
kazu.tama がコメント
2020-11-22 12:25
来年ホンダが投入予定の新骨格のエンジンですが、今回考察されたメルセデスのエキゾーストの配置などを取り入れてくるのでしょうか？
それだとトークンが足りないでしょうか？
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2020-11-22 12:32
メルセデスの真似はそう簡単にできませんから、どうなるのか？
これが正解と言う事でもないし、エキゾースト配置変更で空力と冷却の完全な見直しが必要ですからね。
PU取付変更はトークン2なので足りますよ。
ボッシュモトロニック がコメント
2020-11-23 23:31
メルセデスPUに使われているタービンユニットは、メルセデスAMG自社製と思いますが、ホンダPUにIHI(石川島播磨重工業)が協力した様に、メルセデスも旧KKK社を吸収したボルクスワグナー社の技術を取り入れてるのかな？と思いました。
メルセデスに旧KKKのエンジニアが所属しているとか？
同様にMGU-K、MGU-Hなどもボッシュが関係している？
オールメルセデス(オールドイツ、オールゲルマン)体制で万全。
来年ワークスでは無いですが、
ドイツ人元ワールドチャンピオンがメルセデスPUユーザーとなるので
どんな走りをするか？楽しみです。
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2020-11-23 00:38
どのメーカーも各コンポーネントのパートナーは存在しますね。
表立ってないだけです。知的財産の使い方など細かい契約があるでしょう。
f1観戦歴28年 がコメント
2020-11-24 23:12
え～と、ベッテルのエンジン、PUの経験歴は…確かBMWから始まり、フェラーリ、ルノー、そして再びフェラーリでしたね。そっか、メルセデスは初体験なんですね。
がコメント
2020-11-23 03:15
２０１４年型？ルノーPUの画像
左右両バンクの排気エキゾースト管６本分全て、タービン接続のジョイントが１ヵ所に集約なんですね(^.^)古典的ターボです。
現在の最新仕様はメルセデスほどでは無いと思いますが、きっと改良されてツインスクロールで左右各バンクごとに独立して接続ジョイント２ヵ所でしょうね。
メルセデスPU画像の
クランク出力軸(クラッチ板？)が半分隠れるくらいに覆っている黒いカバーで隠れている箇所が３つ目のタービン接続ジョイントかも知れないですね(^.^)
シングルターボで、
ツインスクロール化、トリプルスクロール化にすると、
複数のターボユニットを使うのと同じ効果が期待出来るのでしょうか？
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2020-11-23 04:37
あ！確かに、古いルノーはシングルスクロールですね。
ビックシングルの方が最高パワーが出せる、と言うのは昔から言われていると思います。
そのビックシングルのレスポンスを解消するのが、ツインスクロールだと考えるといいのではないでしょうか？
ツインスクロール+ツインエントリーは最新市販エンジンでも当たり前になりつつあります。90スープラなんかもそうですし。
エキマニからすべて専用になるので、開発研究費が大きく関わるところでしょう。
ツインターボと同等かはよくわかりませんが、多く実用化されてる事実からも、変わらないと思いますね。
そして、eTurboの時代がやってきます。
V型でない限りターボは一つで良い事になっていきますよ、V型でもバンク内排気にしてシングルターボ化する例もあります。
（排気量次第ですけどね。）
私自身、エキマニは等長だろ、ターボはドッカンだろみたいな昔な人間ですが、
F1や最近の市販ターボ車を見ていると、タービンブレードに対して、排気をどの様に当てれば性能が上がるのか？そんな流れを感じています。
ターボ＝パワーでは無く、ターボ＝エネルギー効率の良いものとして確立してきたと考えます。
がコメント
2020-11-25 16:24
エキゾーストパイプに巻かれているヒートシールドとは別に、
タービンハウジング全体を覆う黒いカバーが装着されている(タービンハウジングから発せられる高温の輻射熱が近くの周辺機器に影響及ぼさない様にガードする、特にセンタークーリング用の熱交換器が直ぐ近い位置にあるので？)
この黒いカバーのために、エキゾーストパイプとの接続ジョイント箇所が確認出来ない？
上手い具合に機密保持も兼ねていますね(^.^)
メルセデスPUは、２歩３歩と先をリードしている。
うん、きっとトリプルスクロール型に違いない？
DASと共に気になる技術です。
がコメント
2020-11-25 04:12
２０１８年型ルノーPUの画像、
近くのメカニックスタッフが着ているユニフォームを見て
レッドブルが使用していた時のTAGホイヤーのバッジネームだったルノーPUでしたね(^.^)
２０１８年ルノーPUがレッドブル、ルノーワークス、マクラーレンの３チームでしたが、
ルノーワークスは１勝どころか表彰台ポイント圏内も獲得出来ず、
ルノーカスタマーだったレッドブルが４勝上げる(フェルスタッペンとリカルド各２勝ずつ)
いかにレッドブルが優れたシャーシ、ドライバーだったかを証明した(レッドブルが実際ルノーのワークスチームと思ったくらい？)
ルノーワークスがリカルドによって初表彰台を獲得しましたが、
初勝利は今年の残り３レースで実現出来るか？元ワールドチャンピオンがドライブする来年までお預けか？
しかしルノーPUのクランクケースに付いているMGU-Kが凄く大きく見えるのは私だけでしょうか？
それとも、こんなモノなのでしょうか？
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2020-11-25 05:14
ルノーは少ない予算でよくやっていると思う。
ワークスのくせにと散々文句言われるけどw
MGU-Kはデカイですね。2019年のは画像あったかな？
がコメント
2020-11-25 10:13
ルノーと言えば日産の存在が思い浮かびますが、
あくまでF1はルノー単独で参戦していて日産は関与していないですよね？
日産自体は、グループC耐久レースのイメージがあって、フォーミュラーカー特にF1への関心が無さそうに思います。
過去に日産がF1参戦すると言う話も聞いた事がありませんでした。
見えない形でも良いので(電動化技術など)日産が関わっていれば、少しルノーを応援したい気分にもなるのですが。
カルロス・ゴーン事件以来、全く良い話題を聞かないです。
じゅんた がコメント
2020-11-25 13:44
えふわんいりぐち はリンク禁止です。（管理人より）
こんな記事がありましたが、来年更に25馬力アップ？
流石にそれは無いだろ~と思いながらもメルセデスなら有り得る？
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2020-11-26 21:22
出所不明な情報でしたら、私から一つ。
メルセデスはプレナムチャンバーを進化させる計画があるようです。
1.コンプレッサーは空気を圧縮（温度上昇）
2.インタークーラーは空気を冷却（温度低下）
3.プレナムチャンバーは空気を膨張（温度低下）
エンジンカウルにサイズアップの影響、空力損失が少なからずあるが得られるパワーの方が上回る。
海外フォーラムの投稿、この方は顧客チームで働くエンジニアから聞いたと書かれています。
特命捜査課 がコメント
2020-11-26 23:31
出口側(排気)の次は、入口側(吸気)と言うわけですね(^.^)
他メーカーは、ただ現状PUの改良だけでは追い付けるどころか？格差が拡がるばかり。
来年最後のホンダPUが、どれくらい突っ込んだモノになるか？
メルセデスPUのカスタマーチームが有利になりそうな感じですが、
ウィリアムズもっと頑張らないと、せっかくのPUが宝の持ち腐れ？
ウィリアムズには申し訳無いが、メルセデスPUカスタマー枠をレッドブルに譲って上げられないかな。
メルセデスワークス、レッドブル、アストンマーチン、マクラーレンの同一PUで、車体シャーシとドライバーによる戦い観たいです。
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2020-11-26 09:36
ウィリアムズは、本来なら1秒遅れぐらいの位置にいるべき。メルセデスから来た方が無能すぎたと思うのですよ。
じゅんた がコメント
2020-11-26 03:20
出所不明が多いですからね。
失礼致しましたm(__)m
プレナムチャンバーの進化ですか…
噂レベルでも、メルセデスならやりそうですよね。
このあたりが、ワークスでもレッドブルとメルセデスでは考え方が大きく違う印象です。
ragdoll がコメント
2020-11-28 06:05
ターボの効率を考えるなら、着火タイミングはどうなんでしょうね？
ホンダはフェルスタッペンの振動がって発言もあり同爆っぽい音ですが、他はどうなんでしょうね？
特にメルセデスとかはスリースクロールだと等爆辺りが妥当ですか？
がコメント
2020-11-28 06:51
クランクケース横のMGU-Kが、
一次振動のバランサーも兼ねているとか、どうですか？
(負荷が掛かってMGU-Kが故障するでしょうか？)
Vバンク90度6気筒で、不等間隔や同爆(位相同爆)など色々ファイアリングオーダーあっても不思議では無い。
モーターサイクルでも実績豊富のホンダがPUにも取り入れていれば面白いですね(^.^)
ragdoll がコメント
2020-11-29 15:36
うーん、改めて今日は音に注目してみていましたが、どこも不等って感じでした・・・
ただ、ルノーとフェラーリは音がきれいなんですよね
この界隈の噂は面白いですよね
がコメント
2020-11-29 03:43
もう１つ気が付いたのですが、
２０１８年型ルノーPUのタービン(カタツムリ？)が、
ICE本体に対して、斜めに配置？少し角度が付いて取り付けられている様に画像で見えました(目の錯覚かなと思いましたが)
コンプレッサー前方に接続のMGU-HもVバンク内に隠れていますが、
斜め配置かも？
(２０１４年型ルノーPUは、タービンユニットが真っ直ぐ平行でICEに対しても垂直に取り付けられている)
メンテナンス途中で、
ICEに対して借り置き状態で斜めにタービンが載っているだけなのか？とも思いましたが、
本当に斜めに取り付けだと面白いレイアウトですね(^.^)
がコメント
2020-12-26 01:47
トリプルスクロールについて凄く感心興味が湧いてきました。
シングルよりもツイン、ツインよりもトリプルの方がタービンの効率が上がり、低い領域からの効きレスポンスが良くなるのでMGU-Hによるコンプレッサー駆動(Eブースト)に頼らない使い方出来る。
その代わりMGU-Hには発電機能だけに専念させて電気エネルギーをどんどん起こしてバッテリー、MGU-Kへと送る。
ターボとコンプレッサーは、機械的に連結されてる限り、
コンプレッサーの駆動はターボ自身で行う。
MGU-Hは、駆動モーターの働きも出来るけれど主目的は発電ですよね(排気エネルギーを電気エネルギーとして回収するのが仕事)
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