2014年、F1-GPのレギュレーション(規則)が大きく変更となり、パワーユニットの開発で抜きん出たメルセデスの圧勝で幕を閉じた。
エンジン&パワーユニットの規定変更を復習すると、排気量が2.4リッターから1.6リッターV型6気筒へとダウンサイジング化された。加えて、量産型ハイブリッド車(HV)と同様にエネルギー回生などの環境技術が導入された主なポイントだ。
ただし、世界一の速さを競うF1マシンに搭載される技術は、量産HVよりずっと複雑だ。300km/h以上で走るマシンに必要なパワーを生み出すためのエンジンやエネルギー回生システムは、最先端技術が詰まっている。市販車は減速時エネルギーだけを回生しているが、F1マシンでは、エンジンから発生する“熱”さえ回生してパワーに変換している。
新たに採用された2種類のエネルギー回生システム、運動エネルギー回生システムと熱エネルギー回生システムとは、いかなるものか。「運動エネルギー回生システム」は、2009~13年に搭載されていたKERS(カーズ/Kinetic Energy Recovery System)が発展したシステムだ。市販車が搭載するハイブリッドシステムと同じような仕組みで、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。
ふつうクルマを減速させるにはブレーキを踏む。HV以外のクルマは、運動エネルギーがブレーキユニットによって熱に変換して大気に放出する。つまり、ブレーキングによって発生した熱を捨てることでクルマを止めている。従来型の自動車では、この熱放出の効率が高いほど優秀なブレーキとされてきた。一方のハイブリッドシステムは、従来捨てていたエネルギーをモーター&ジェネレーターユニットを作動させて回収し、電気に変換してバッテリーに蓄える。そしてバッテリーに蓄えられた電気エネルギーは、モーターを動かして加速時に使う。この回生システムを構成するモーター&ジェネレーターユニットを「MGU-K」と呼んでいる。MGU-Kの「MGU」は“Motor Generator Unit”、「K」は“Kinetic”で「運動」を意味する。
もう一つの「熱エネルギー回生システム」は、エンジンから出る排気熱をエネルギーに変換する。通常、エンジンの燃焼室から出た高温の排気は、排気管を通じて大気に放出される。この熱エネルギーを再利用するために、専用のモーター&ジェネレーターユニットを作動させて電気を作っているのが熱エネルギー回生システムだ。このユニットは、MGU-Hと呼ばれる。「H」は“Heat”、つまり熱だ。
こうしたF1マシンのパワーユニットは、バッテリーなど共にドライバーシートの後方にミッドシップ搭載される。過給器「ターボチャージャー」は1基と定められており、その設置場所にも細かな規定がある。
2014年からの新規則で燃料使用量(最大100kg)と燃料流量(最大100kg/h)と定められた。つまり、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。どちらも2013年の規則に比べて約3割の減少となっている。
そのため、最新のF1マシンには限られた燃料を上手く使う“省エネ”と“速さ”を両立する必要がある。燃料を有効に使ってエンジンの効率を高め、燃費と出力を両立させると同時に、ふたつのエネルギー回生システムをいかに活用するかが、競争力の決め手となる。
このパワーユニットの飛び抜けた開発力が2014年、メルセデスに圧勝をもたらしたわけだ。ホンダがマクラーレンとタイアップする2015年、F1-GPにどんなシーンが登場するのか?(編集担当:吉田恒)