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zoom RSS F1のエンジンとエネルギー回生

<<   作成日時 : 2017/03/30 12:08   >>

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モータースポーツのリザルトを知らせるWeb情報を見ている方はとっくに知っている話だと思いますが、2014年からのF1のエンジンは1600ccターボエンジンです。

そのターボエンジンの排気タービンの余力を使って発電して、キャパシタ(コンデンサ)に蓄えて任意なタイミングでエンジンパワーにモーターの力をアシストして最大パワーを出しています。

さらにその時代の前にあった運動エネルギーの回収で電力を得る方式(KERS)も併せて使われていますから2.4リットルNA時代よりも最大パワーは多く出ていることになるわけです。

去年の春の時点でメルセデスのエンジンは900馬力を超えている?といわれたいましたが、FIAに許可されている最高回転数は18000回転までですが、今のF1は燃料消費率にも厳格な制限がかかっていて、回転数×0.009+5(kg/h))という式から計算される燃料消費量に抑えなくてはなりません。

つまり、8,000rpmでは1時間辺り77kg以上の燃料を燃やしてはいけないというルールで、10,000rpmの時なら95kg毎時となり、さらに10,500rpm以上の回転数では毎時100kg以下と決められています。したがってどのメーカーも15,000rpm以上回すことは無いようです。

そしてもう一つのエンジンソリューションとして、ジェットイグニッションという技術が使われているといわれています。(マーレーなどのWebページには情報が少し出ている。)

この技術は、燃焼室に副燃焼室を設け、そこに濃い燃料を直接噴射して着火させ、その火炎をジェットとしてシリンダー全体に放射することによって、シリンダー直径に等しい上死点空間にある希薄な燃料に一気に着火して、ピストンを押し下げるという仕組みです・・・・。(嘗てのHONDAのCVCC的な感じですが、副燃焼室噴射による自然着火という噂も聞かれます。)

したがって燃料の噴射は希薄なポート噴射と濃密な燃料を副燃焼室に噴射する直接噴射の2ウエイであると想像されます。

この方式の最大のメリットは火炎伝播速度が速く瞬時に全燃料を熱に換えやすいことから、着火タイミングを最適に選べば火炎伝搬タイムラグをほぼ無視してクランクシャフトを理想的なタイミングで駆動でき、シリンダー内の燃焼ガス圧力を無駄なく動力として取り出せる熱効率と、燃費の向上にあるのだろう。

燃焼熱による断熱膨張がエンジンの力の元であるから、シリンダー内壁やピストンヘッド、シリンダーヘッド、バルブなどから逃げる熱を最小限にするためにエンジンの内面のコーティングは熱伝導率が低く断熱効果の高い膜でおおわれていることが予想されるが、排気タービンで多くのエネルギーを回収するためにも燃焼室で奪われる熱は少ないほうがタービンでの一次圧と二次圧の差が大きくなるためエネルギーとして取り出せる量は多くなる。(ほぼ閉鎖された機関内部では高い温度=高い圧力の維持という関係があるためだ。)

F1の運動エネルギー回収はKERSと呼ばれた後輪のブレーキ発熱で失う運動エネルギーを発電エネルギーに変換したものだったが、WECでのポルシェではフロントブレーキにも回生発電機が着けられているから、レギュレーションで縛られていないなら、F1もフロントアクスルからの回生エネルギーをまだ利用できることになる・・・。

もしF1がそこまで行けば、あと・・・利用ができそうな捨てられているエネルギーは何があるだろう?
タイヤ表面の発熱による発電は可能か?ダウンフォースを生むウイングは乱流を起こしてエネルギーをロスするからウイングに流れる空気を使って発電することも不可能ではないかもしれない・・・。まあ、効率的に難しいとは思うが・・・。

排気管を極端に冷やすことができれば、排気タービンの一次側の圧力を相対的に上げることになるから、排気管の冷却と排気エンドの走行ドラッグ等の利用による減圧はまだ可能性のある部分かも知れない・・・・。

ガンバレ!HONDA!!

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