メルセデスAMGパワーユニット2017copyright mercedesamgf1.com

パワーユニット

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パワーユニットとは、エンジン、ターボチャージャー、エネルギー回生システム、バッテリー等からなる総合的エネルギー供給システムのこと。文字数の関係上”PU”と略記される場合がある。

F1とて世界的なエコ化の波には抗えず、2014年に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導入された。このハイブリッドターボエンジンは、もはやエンジンとは呼び難い高度な動力装置となってしまったため、パワーユニットと呼ばれるようになった。

2014年に「ホンダ2015年からF1エンジン供給」のような見出しが新聞各紙を賑わしたが、これは正確ではない。ホンダが提供するのはエンジンではなく「パワーユニット」である。

パワーユニットの構成要素

パワーユニットは以下のコンポーネントから構成されており、ECU(エンジンコンピューター)がこれら全てを統合的に制御している。

  • エンジン(ICE)
  • ターボチャージャー
  • エネルギー回生システム(ERS)
    • 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)

上記の各コンポーネントについて、以下簡単に紹介していこう。

エンジン(ICE)

パワーユニットを構成するICE
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所謂旧来のエンジン=内燃機関であり、パワーユニット中核を成す動力機関である。燃料をシリンダー内で燃焼させて動力を得る。ICE単体で600馬力程度の出力があると考えられている。容量は1.6リットル、回転数は15,000回転/分に制限されている。

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エネルギー回生システム(ERS)

メルセデスのERS
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MGU-HとMGU-Kから構成されるERS。ERS単体で161馬力~の出力があるとされ、ICEの出力と合わせてPU全体で計761馬力~と考えられる(2014年現在)。MGU-Hには回生可能なエネルギー量に上限がないため、年々ERSの出力は上昇していき、その重要性が高まっていくものと考えられる。(2017年現在のメルセデスPUは約1000馬力と言われる)

回生されたエネルギーを実際に使用することを、デプロイメントと呼ぶ。

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運動エネルギー回生システム(MGU-K)

mgu-k
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ブレーキング時に発生する運動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。回収したエネルギーはバッテリーに送って一時的に保管しておくか、すぐに使用するかを選ぶことができる。MGU-KのKKineticのKで運動を意味する。

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熱エネルギー回生システム(MGU-H)

mgu-h
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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。MGU-Hで回収するエネルギーには上限が設けられていないため、PU開発の肝はこのMGU-Hにあると言っても過言ではない。また、MGU-Hはターボチャージャーとの綿密な連携も必要とされる。MGU-HのHHeatのHで熱を意味する。

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バッテリー(ES)

バッテリー
creativeCommonsFilmstalker

MGU-HとMGU-Kで作られた電気エネルギーを一時的に保管しておくためのバッテリー。コスト削減策の一環としてESの重量は20~25kgと規定されている。ESはエネルギー・ストアの略である。

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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。燃料流量や点火タイミング、デプロイメントのタイミングや量など、あらゆる動作を管理・コントロールする。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る。

エネルギーマネジメント時代の到来

2.4リッターV8自然吸気エンジンに取って代わり、2014年からF1マシンの動力装置を務めることになったパワーユニット。新時代F1での成功の鍵はエネルギーマネジメントにあると言われるが、それは一体何故だろうか?その理由は大きく次の2つに集約される。

  • 5つの要素から構成されるパワーユニット
  • 大幅な燃料制限

まず1点目。動力装置が1つであった自然吸気エンジン時代とは異なり、現代のF1マシンには、ICE、MGU-H、MGU-Kの3つの動力装置とこれを補助するES、ターボチャージャーの計5つのコンポーネントが備わっている。もはやICE単体ではパフォーマンス向上が望めないのだ。

新時代F1では、各動力装置からどの程度のエネルギーを発生させ、それらをどのように組み合わせ、どのような状況でどのような方法で使用するか、という総合的な視点が求められている。このような考え方は今までのF1には存在しなかった。各コンポーネント自体の性能ももちろん重要だが、それと同じくらいに、各コンポーネント間の関係性や制御といったものがマシンパフォーマンスに大きな影響を及ぼすのである。実際のレースにおいても、開発においてもこの視点は欠かすことが出来ない。

2点目。パワーユニット時代のF1では、燃料の最大流量が100kg/hに制限されているのに加えて、燃料タンクの容量も100kgに制限されている。2012年シーズンでは1レース当たり155~160kgの燃料を消費していたことを考えると、14年からは35%も少ない燃料で同じ距離を同じ位のスピードで走ることが要求されていると言える。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敗者となるだろう。燃費が良い=速い、という今までにはない構図が生まれている。

よもやエンジンパワーを競う時代ではない。エネルギーマネジメントが問われる時代となったのだ。パワーユニットの重要性が叫ばれるのはここに理由がある。
 

2014年 パワーユニット供給先リスト

パワーユニット導入初年度となる2014年には、メルセデス、ルノー、フェラーリの3メーカーがPUを供給した。

ルノー「Energy F1-2014」

仏大手自動車メーカーは、独メルセデスと並ぶ最多4チームへ供給。

  • レッドブル
  • ロータス
  • トロ・ロッソ
  • ケータハム

フェラーリ「059/3」

伊の名門フェラーリは、3チームにパワーユニットを供給。

  • フェラーリ
  • ザウバー
  • マルシア

メルセデス「PU106A Hybrid」

後にPU時代の覇者となるメルセデスは、初年度から4チームに供給。

  • メルセデス
  • マクラーレン
  • ウィリアムズ
  • フォース・インディア

2015年 パワーユニット供給先リスト

ルノー「Energy F1-2015」

ケータハムの撤退とロータスのメルセデス移行に伴い、レッドブル系チームのみへの供給となった。

  • レッドブル
  • トロ・ロッソ

フェラーリ「059/4」

財政難のためにマルシャが投資家資本を受け入れマノーと名称を変更。予算の都合上、マルシャのみ昨季型059/3を使用した。

  • フェラーリ
  • ザウバー
  • マノー

メルセデス「PU106B Hybrid」

マクラーレン離脱に伴い3チームに減少。

  • メルセデス
  • ウィリアムズ
  • フォース・インディア

ホンダ「RA615H」

一年遅れでホンダが参戦。第4期HONDAがスタート、マクラーレンとのワークス体制を築く。

  • マクラーレン

2016年 パワーユニット供給先リスト

ルノー「R.E.16」

ロータスを買収しルノーがワークスとして復活。ワークスルノーのパワーユニットは「ルノー R.E.16」だが、関係悪化に伴い、レッドブルへの供給は「タグ・ホイヤー」名義となった。

  • レッドブル
  • ルノー

フェラーリ「061」

新チームのハースが加わる。レッドブルの弟トロ・ロッソは一年落ちの2015年型PUを搭載、ハンデを抱えた。

  • フェラーリ
  • ザウバー
  • ハース
  • トロ・ロッソ

メルセデス「PU106C Hybrid」

昨年フェラーリPUを搭載していたマノーが加入。

  • メルセデス
  • ウィリアムズ
  • フォース・インディア
  • マノー

ホンダ「RA616H」

トロ・ロッソ等のプライベーターからの引き合いはあったが、ロン・デニス総裁が意を唱えたため実現ならず。16年もマクラーレンへの単独供給。

  • マクラーレン

2017年 パワーユニット供給先リスト

独Auto Motor und Sportの推計によれば、17年シーズン末の時点で、メルセデスは949馬力、フェラーリは934馬力、ルノーが907馬力、ホンダは860馬力の出力を誇るとされる。

ルノー「R.E.17」

トロ・ロッソがルノーに復活、スポンサーシップの兼ね合いからパワーユニットは「トロ・ロッソ」名義に。

  • レッドブル
  • ルノー
  • トロ・ロッソ

フェラーリ「062」

ザウバーのみ、一年落ちの2016年型PU「061」を使用。

  • フェラーリ
  • ザウバー
  • ハース

メルセデス「M08 EQ Power+」

マノーが撤退し4チームから3チームに減少。

  • メルセデス
  • ウィリアムズ
  • フォース・インディア

ホンダ「RA617H」

復帰3シーズン目のマクラーレンのみに供給。今季限りで両者の関係は幕を下ろした。

  • マクラーレン