2018年F1エンジンはPU!その難解さを解説!マシンと搭載PUも紹介!

2015年シーズンより、第4期となるF1参戦を果たしている「ホンダ」ですが、2015年からの「マクラーレン」との3年間のパートナーを解消して、2018年シーズンより「レッドブル」の兄弟チームとなる「トロロッソ」とパートナーを組んで「レッドブル・トロロッソ・ホンダ」としての新たなシーズンの開幕を迎えます。

こちらのページでは、F1参戦している「ホンダ」が開発しているF1パワーユニットの難解な構造をF1初心者の方にもわかりやす解説していきます。これから、F1観戦を始めようと思われるあなたも、この難解なパワーユニットを知ることでレースをより楽しめるのではないかと思います。

エンジンではなくパワーユニットと呼ばれる訳

最近、ホンダをはじめとする多くの自動車メーカーから「ハイブリッド車」と呼ばれるクルマが私達の生活を支えるようになりましたが、このようなエコの流れがF1の世界にも及んでいます。

2014年から、これまでの自然吸気エンジンに代わってハイブリッドターボエンジンがF1に採用されていますが、このハイブリッドターボエンジンは燃料を燃やして動力を得る内燃機関(エンジン)だけではなく、ターボチャージャー、エネルギー回生システムやバッテリー等からなる複雑で難解なそのシステムから、内燃機関単体を指すエンジンではなく、総合的エネルギー供給システムとして「パワーユニット」と呼ばれるのが一般的です。

*画像引用元:mercedes amg f1.com

パワーユニットを構成するのはこの5つ

  • エンジン(ICE)
  • 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)

F1における「パワーユニット」は上記5つのコンポーネントから成り立っており、そのすべてをECUエンジンコンピューターが統合的に制御しています。それでは、簡単にそれぞれを説明していきましょう。

エンジン(ICE)

  • 排気量・・・・・・1.6リットル
  • 最大回転数・・・・15,000rpm
  • バンク角・・・・・90度
  • 気筒数・・・・・・6気筒
  • 燃料使用量・・・・最大100kg
  • 最大燃料流量・・・100kg/時
  • 最小重量・・・・・145kg

2013年まで採用されていた一般的にエンジンと呼ばれる内燃機関がこのICEです。2013年までの2.4リッターから1.6リッターへと小さくなる、ダウンサイジング化(小規模化)が行われています。

また、燃料の使用量も35%程度も抑えられていますので、燃費に厳しいコースによっては燃料をセーブしなければならない場合もあります。昨年のホンダパワーユニットを苦しめたのもこの燃費問題がありました。

運動エネルギー回生システム(MGU-K)

私達の普段の足を支える「ハイブリッド車」が採用しているのが、この「運動エネルギー回生システム」と同じシステムとなります。モーターとジェネレーター(発電機)ユニットを利用し、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する装置がこれです。

クルマを減速するときにはブレーキをかけますが、このブレーキ時に発生した熱エネルギーをモーターとジェネレーターユニットを作動させて回収して電気に変換してバッテリーに蓄えます。ただし、MGU-Kは120kWまでしか規制によって蓄えることができません。

このMGU-Kに蓄えたエネルギーでタイヤを駆動させることで、MGU-Kの最大出力120kW=161馬力をプラスしてマシンを走らせることができます。多くのコースでは、このMGU-Kの開放区間をDRSと称して2箇所の直線区間に設けています。

熱エネルギー回生システム(MGU-H)

一般のハイブリッド車には採用されていないエネルギー回生システムです。F1だけに採用されるこの熱エネルギー回生システム(MGU-H)は、エンジン(ICE)から放出される排気ガスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換し再利用するための装置です。

また、このMGU-Hで生成されたエネルギーは即座に使うか、MGU-Kのようにバッテリーに蓄えることができます。ただし、このMGU-HはMGU-Kのように回生エネルギー量に制限はないのですが、バッテリーからMGU-Kへの転送には1周あたり最大2MJという上限が定められています。

なので、主にはMGU-Hで回生したエネルギーの使い道はターボラグ解消に使われます。ターボが上手く機能しない状態であるコーナーの出口でアクセルオンする際に、ターボの代わりにMGU-Hがコンプレッサーを稼働させてターボラグを解消させています。

2017年にホンダが苦戦したのも、このMGU-Hの領域だと言われています。MGU-Hの回生エネルギー量には制限が設けられていないことから、パワーユニットの開発競争はこのMGU-Hの開発とイコールとなるでしょう。

バッテリー(ES)

F1マシンに搭載されるバッテリーは、一般のクルマに使用されるバッテリーとは当然ながら大きく異なります。このESは、エネルギー回生システムから送られてくるエネルギーを一時的に保存しておくためのものです。

ここで蓄えられたエネルギーを使用する際には、このESからMGU-Kへとエネルギーを転送する必要があります。なので、実際にマシンのタイヤ駆動をアシストするのはMGU-Kとなります。F1では、このESの大きさは20~25kgに制限されています。

コントロール・エレクトロニクス(CE)

パワーユニット全体を制御するための電子デバイスのことです。

燃料流量や点火のタイミング、また回生エネルギーを放出するデプロイメントのタイミングや量といった、あらゆる動作を管理・コントロールするためのコントロールユニットです。また、このコントロール・エレクトロニクスはレギュレーションによって、全チームがマクラーレン製のCEを使うことが義務付けられています。

2018年のパワーユニットと搭載チーム一覧

  • メルセデスAMG f1 M09
  • フェラーリ 062 EVO
  • ルノー R.E.18
  • ホンダRA618H

パワーユニット供給メーカーには上記4つのメーカーがあります。それぞれのパワーユニット搭載チームと合わせてお伝えします。

メルセデス AMG f1 M09 EQ Power+搭載チーム

メルセデスAMG F1

  • 車体名:Mercedes-AMG F1 W09 EQ Power+
  • ドライバー:ルイス・ハミルトン(33歳・イギリス)・バルテリ・ボッタス(28歳・フィンランド)

ウィリアムズ・マルティーニ・レーシング

  • 車体名:ウィリアムズ FW41
  • ドライバー:ランス・ストロール(19歳・カナダ)・セルゲイ・シロトキン(22歳・ロシア)

フォース・インディア・F1

  • 車体名:フォース・インディア VJM11
  • ドライバー:セルジオ・ペレス(28歳・メキシコ)・エステバン・オコン(21歳・フランス)


フェラーリ062 EVO 搭載チーム

スクーデリア・フェラーリ

  • 車体名:フェラーリ SF71H
  • ドライバー:セバスチャン・ベッテル(30歳・ドイツ)・キミ・ライコネン(38歳・フィンランド)

ハースF1

  • 車体名:ハースVF-18
  • ドライバー:ロマン・グロージャン(31歳・スイス)・ケビン・マグヌッセン(25歳・デンマーク)

アルファロメオ・ザウバー

  • 車体名:アルファロメオ・ザウバーC37
  • ドライバー:マーカス・エリクソン(27歳・スウェーデン)・シャルル・ルクレール(20歳・モナコ)

ルノー R.E.18 搭載チーム

ルノーF1

  • 車体名:ルノーR.S.18
  • ドライバー:カルロス・サインツ(23歳・スペイン)・ニコ・ヒュルケンベルグ(30歳・ドイツ)

アストンマーチン・レッドブル・レーシング

  • 車体名:Aston Martin-Red Bull Racing-TAG Heuer RB14
  • ドライバー:ダニエル・リカルド(28歳・オーストラリア)・マックス・フェルスタッペン(20歳・オランダ)

マクラーレン・ルノー・フォーミュラ1

  • 車体名:マクラーレン MCL33
  • ドライバー:フェルナンド・アロンソ(36歳・スペイン)・ストフェル・バンドーン(25歳・ベルギー)

ホンダ RA618H 搭載チーム

レッドブル・トロロッソ・ホンダ

  • 車体名:トロロッソ・ホンダSTR13
  • ドライバー:ピエール・ガスリー(22歳・フランス)・ブレンドン・ハートレー(28歳・ニュージーランド)

エンジンの効率を高めて燃費と出力の両立がカギ

2014年から採用されている「パワーユニット」は、燃料使用量(最大100kg)と燃料流量(最大100kg/h)が定められ、1回のレースで使えるガソリンの量と、瞬間的に使用できるガソリンの最大量がともに制限されたことによって、燃費の悪いマシンはレースを全力で走行することが出来ずに燃費が良い=速いという側面もあります。

なので、エンジンの効率を高めて燃費と出力を両立させると同時に、2種類のエネルギー回生システムを上手に活用することが現在のF1パワーユニットには求められています。とはいえ、このパワーユニットの優劣だけでレースを勝ち抜くこともまた難しいところですので、空力を含めたパッケージングが大切なマシン造りともなっているようです。

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