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テールパイプが2本になる2016年のF1 [F1]

F1関連では2016年暫定カレンダーのアップデート版が公開されたり、WECは2016年から総合出力の上限が1000hpに規制されたり、フォーミュラEはミシュランのタイヤ供給がシーズン5(2018-2019年)まで延長される発表があったりしました。

F1の技術面における大きな変更は、ウエイストゲート専用テールパイプが全車義務づけになることです。現在のところ、ウエイストゲートを通過した排気はタービンを通過した排気と合流しています。つまり、テールパイプは1本。「テールパイプはシングル」とレギュレーションで定められているので、1本にする以外選択肢はありません。

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2016年は、ウエイストゲートを通過した排気専用の独立したテールパイプを設けることが義務づけられます。つまり、タービンを通過した排気が通るテールパイプと合わせて2本になります。狙いは、音を大きくするため。タービンを通過した排気の流れと合流させると、そこで音のエネルギーが減衰されてしまうので、ダイレクトに大気に開放しようというのでしょう。

ウエイストゲートは、排気の持つ熱エネルギーをタービンによる過給やMGU-Hによる回生に使用してもなお、余った分を逃がす際に開きます(ターボやエンジン保護などのため)。独立したテールパイプを設けることで音がどれほど大きくなるのか(そもそも、どれほどの頻度でバルブを開いているのか)、気になりますね。

ちなみに量産エンジンのウエイストゲートはタービンハウジングに組み込まれています。吸気負圧を利用したアクチュエーター(写真)、または電動モーターで制御するのが一般的。

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レーシングエンジンへの適用例を見てみましょう。TMGがWRC車両向けに開発した1.6L・直4直噴ターボです。レーシングエンジンの場合、ウエイストゲートは独立して設けるのが一般的。ウエイストゲートでバイパスした排気が、タービンを通過したメインのテールパイプに合流しているのがわかります。

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こちらはスーパーフォーミュラ向けに開発された、トヨタの2L・直4直噴ターボエンジン。やはりウエイストゲートは独立しており、排気はメインのテールパイプに合流しています。

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市販のウエイストゲートを使っています。

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タービン内蔵型のバルブはフラップ式ですが、独立型は吸排気バルブのようなポペットバルブを用います。バルブの作動は吸気負圧を利用。

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ホンダのインディカー用2.2L・V6ツインターボエンジンは別体式のウエイストゲートを持ち、専用テールパイプを設けています。F1の場合、ターボはシングルですが、テールパイプの形態はこのようになるでしょう。

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2015年のル・マン24時間に参戦したNISSAN GT-R LM NISMOの例。3L・V6直噴ツインターボを搭載。

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ウエイストゲートの排気は独立しています。

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WECに参戦するリベリオン(AER製V6直噴ツインターボを搭載)のテールパイプを見ます。径の小さい方がウエイストゲート専用テールパイプ。

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ずいぶん時代をさかのぼって、ルノーF1(1980年頃?)の1.5L・V6ツインターボのダイアグラムです。ウエイストゲート専用の独立したテールパイプを持っています(ツインターボなのでテールパイプは計4本)。コンプレッサーのインレット(1)からテールパイプ(10)まで、数字を順番にたどると、上流から下流まで、空気(ガス)の流れがよくわかります。

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立体的に見ると、こんな感じ。

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写真で見ると、こんなふう。

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ホンダのF1パワーユニット(RA615H/1.6L・V6直噴シングルターボ)です。ウエイストゲートをタービンハウジングに組み込んだ、凝ったつくりになっているよう。ウエイストゲート独立〜排気合流式を採用しているコンストラクターのパワーユニットに比べてコンパクトにまとまっています。F1の場合、アクチュエーターの作動は「油圧」も考えられますね。

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2016年に向けて大がかりな設計変更を強いられそう。

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