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パワーユニット英:Power unit)とは、F1世界選手権2014年より導入された動システムである。
略して「PU」と表記されることが多い。

概要

2008年以前のF1ではガソリンを燃料とするエンジンな動とし、時期によってはこれにターボチャージャーを組み合わせて使用していた。
そして世界的に環境問題への意識が高まるにつれてモータースポーツにもエコ化の波が押し寄せ、2009年からはKERS(Kitetic Energy Recovery System運動エネルギー回生システム)が導入された。

しかしKERSは搭載が任意であったことに加えて、非常に高額な開発コストが掛かる上に重量が嵩む、従来のディスクを使用した摩擦ブレーキ回生ブレーキとの協調制御が難しくマシンの操作性を損ねる、その割には最大エネルギー放出量が低く設定されており大きなアドバンテージにならないなどといった問題点があり、各チームに受け入れられたとは言い難い状況であった。

そこで2014年からさらなる低環境負荷化を進めるため、1.6L V6ターボエンジン運動エネルギー・熱エネルギーの両方を回生・放出する装置を備えた新しい動システムの使用が義務付けられた。
これは非常に複雑なシステムであり、従来のエンジン組みに留まらないものであることから、統合されたシステム全体をパワーユニットと呼ぶようになった。

2022年からはパワーユニットの開発凍結される。より正確に言えば、2019年終了時点からは10持続可能燃料の導入に対応するための開発を中心に行い、2022年開幕戦時点の状態で凍結される事になる。そして、2026年にはパワーユニットの新規制を導入する予定である。1.6L・V6ターボエンジンは維持し、100%持続可能燃料を導入する。電気120kw→350kwへ引き上げ、MGU-H(熱エネルギー回生システム)を止する。

構成

パワーユニットは下記の6つのコンポーネントから構成される。

ICEInternal Combustion Engine)

内燃機関、要するに一般的なエンジンのことである。
4サイクルのV6気筒エンジンで排気量は1,600cc以下、バンク90°、最高回転数は15,000rpm以下でなければならない。

TCTurbo Charger)

こちらもターボと同じ仕組みで、排気ガスでタービンを回してエンジンにより多くの空気を送り込む過給機である。

1980年代後半のターボ全盛期を知る人の中には意外に思う人も居るかもしれないが、最大過給圧は特に制限されておらず、もっぱら燃料の流量制限のために5bar程度に留まっているようである。

MGU-KMotor Generator Unit–Kinetic)

運動(=Kineticエネルギーの回生・放出を担うモーター/発電機(ジェネレーター)。
としては販されているハイブリッドカーモーターと同じ働きをする。

ブレーキング時には発電機として機し、車両が持っているエネルギーを電に変換しES(後述)に送り貯蔵する。
加速時にはモーターとして機し、ESに貯蔵した電によってMGU-Kを駆動することで駆動を得る。

MGU-Kからの動ギアを介してクランクシャフトに伝えて使用することができるが、最大出120kW(約163)に制限されている。
またMGU-KからESへの最大回生量は2MJ/周、ESからMGU-Kへの最大放出量は4MJ/周に制限されている。
最大回生量と最大放出量が異なり、MGU-K単独では1周でESをフルチャージすることができないため、MGU-H(後述)の働きが重要となる。

MGU-HMotor Generator Unit–Heat)

こちらは熱(=Heatエネルギーの回生・放出を担う装置。
実は「モーター/ジェネレーター」と言いながら回生・放出の方法は定されておらず、必ずしもこれを使用する必要はない。
現在のところでは実用化されていない技術である。

ガソリンエンジンの熱効率(ざっくり言うとガソリンが本来持っているエネルギーのうち、これを爆発させて運動エネルギーとして取り出せる割合)は最大で40%程度であり、残りの多くは熱エネルギーとして失われているのだが、これをTCと機械的に(現実的には回転軸を共有して)接続された装置で回生する。

MGU-Hの回生量は制限であり、MGU-Hを制するものがPU時代を制すると言っても過言ではない
回生したエネルギーは3通りの使い方ができる。

上記の通り、にフィードバックされる技術面のメリットどないことなどを理由に止が決まっており、2026年導入の新パワーユニットでは組み込まれないことになる。

ESEnergy Store)

MGU-K, MGU-Hで回生したエネルギーを一時的に蓄えるための電池。
販のハイブリッドカーと同様に充放電特性に優れるリチウムイオンバッテリーが使用され、クラッシュした際に損傷、発火しないようモノコック内に配置することが義務付けられる。

ECUElectronic Control Unit)/CEControl Electronics)

パワーユニットに加えてギアボックス、クラッチ、デフなどを制御するコンピュータユニット
メーカーによらず全チームともFIA定する共通のものを使用する必要があり、現在マクラーレングループマクラーレンエレクトロニックシステムズ製のものが定されている。

補足

用語

デプロイメント(deployment)

ERSによるエネルギー放出のことをす。
F1中継で「デプロイメントがい」と言えば、ESやMGU-HからMGU-Kへの電が遮断されている、MGU-Kが故障している、ESに貯蔵したエネルギーを全て使い切ってしまったなどの理由でICEの動しか利用できず、パワーダウンしていることを意味する。

ディレート(derate)

ストレートの終端でデプロイメントが切れてしまい、マシンが加速しない状態。
ディレートを起こしているマシンは、後続で引き続きERSの回生エネルギーを利用している、特にDRSを利用し急速に追いついてきているマシンが追突してしまわないよう、注意喚起のためにテールランプが点滅する。

チャージ(charge)/リカバリー(recovery)/ハーベスト(harvest)

ERSによるエネルギー回生のことをすが、チームによって呼び方は様々。
何らかの理由でESを充電できない時に「〜がい」という線が聞かれることがある。

ERSジャンプ

マシン電気的に危険な状態にある恐れがある時に、大きくジャンプして降すること。

インダクションポッドの上方、オンボードカメラ根本ERSの状態を示すインケーターがあり、緑色っている場合は安全、赤色の場合は危険な状態にあることを表す。
赤色っている場合、ERS異常があり高圧の電気によって触らなくても近づいただけで感電してしまう可性があるため、ドライバーは大きくジャンプして確実に絶縁を取りながら降することがめられる。

パワーユニットメーカー

関連動画

関連項目

脚注

  1. *ただし、2025年まではホンダ子会社である株式会社ホンダ・レーシング(通称:HRC )が製造したものにレッドブルパワートレインズのバッジを付けている状態であり、搭載しているレッドブルアルファタウリマシンにはHRCロゴが入っている。

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