F1　用語解説　エンジンとパワーユニット

現代のF1は、エンジン(内燃機関)に加えて、

電気モーターを動力源としたハイブリッドシステムを採用しており、

パワーユニット(PU)と呼ばれています。

そのパワーユニットについてざっくりと解説しようと思います。

PUの構成パーツ

・エンジン(ICE)

・ターボチャージャー

・運動エネルギー回生システム(MGU-K)

・熱エネルギー回生システム(MGU-H)

・バッテリー(ES)

・コントロールエレクトロニクス(CE)

エンジンレギュレーションは1.6L、V6ターボエンジンとなっています。

F1を特徴付けていたあの甲高いサウンドは、多気筒自然吸気(NA)エンジンによるものであり、

2014年のレギュレーション変更であのサウンドを聴くことはできなくなってしまいました。

エネルギー回生システム(ERS)

F1のハイブリッドシステムを支えるエネルギー回生システムは、

MGU-KとMGU-Hの2種類があり、総称してERSと呼びます。

エネルギー回生とは、無駄に排出されていたエネルギーを

再利用しマシンの加速に利用することであり、

MGU-Kは運動エネルギー、MGU-Kは熱エネルギーを回生します。

それぞれ詳しく解説しようと思います。

MGU-K

MGU-KはMotor Generator Unit – Kineticの略であり、運動エネルギーを回生します。

つまり、ブレーキング時に発電します。

ブレーキとは、マシンの持つ運動エネルギーをブレーキパッドの摩擦による

熱エネルギーへと変換することにより減速させる装置ですが、

この熱エネルギーを利用して発電するのが、MGU-Kです。

市販のハイブリッド車にも同じようなシステムが採用されています。

このMGU-Kのスペックはレギュレーションで厳密に決められており、

・MGU-Kの出力は120kW(163馬力)

・MGU-Kからバッテリー(ES)への回生量は2MJ/1ラップ

・バッテリー(ES)からMGU-Kへの放出量は4MJ/1ラップ

のようになっています。

MGU-H

MGU-HはMotor Generator Unit – Heatの略であり、熱エネルギーを回生します。

つまり、マシンから放出される熱を回生します。

「MGU-Hはターボチャージャーのタービン、コンプレッサーと同軸に接続されていること」と

レギュレーションで規定されているため、MGU-Hはターボ機構内に組み込み、

排熱エネルギーを利用し発電を行っています。

市販車での使用例はかなり限られたものとなっています。

MGU-HはMGU-Kとは異なり、回生量に制限がないため、

MGU-Hでどれだけ回生できるかが非常に重要になります。

MGU-Hは駆動軸に直接接続されてはいないので、

MGU-Hで回生したエネルギーは、

・直接MGU-Kに送り、ESからの放出量4MJ/1ラップを超えてMGU-Kを使用する

・ESに充電する

・MGU-Hをモーターとしてターボのコンプレッサーを回転させ、ターボラグを解消する

という3つの利用方法があります。

MGU-Hの回生量が速さに大きく影響するため、この開発が重要になりますが、

市販車への技術転用が難しく、エンジンサプライヤー新規参入の障壁となっています。