自動車、レーシングカーにお詳しい方にご質問です。

Question

市販車で見られるのは、電動スーパーチャージャーとターボチャージャーの切り替え式ですが、F1のようにタービンとコンプレッサーとモーターを同じシャフト上に配置する方が何かとメリットが多いと思うのですが、F1とかについてるMGU-Hは、市販車には普及しないものなのでしょうか？
F1でMGU-Hにトラブルが出るのは、狭いカウル内にパワートレインを押し込まなければならないからで、市販車用にトラブルが出にくいレイアウトにできると思うのですが、皆さんの意見をお聞かせください

Answer 1

>F1のように
>タービンとコンプレッサーとモーターを
>同じシャフト上に配置する方が
>何かとメリットが多いと思う
確かに構造的には単純な様に見えますね d(^^;)
ですが、それが良いのかどうか・・・?

>F1とかについてるMGU-H
>市販車には普及しないものなのでしょうか？
付けて、何を狙うか、そしてそのコストと信頼性は? と言う事でしょうねぇ。。。

先ず、Turboと同等の回転数で発電機を回す事の難しさが在ります。はっきり言えば気違い沙汰。d(^^;)
昔、ボールベアリングメーカーに電話を掛けて話をしてみた事が有るんですが、その時に「どの位回すんですか?」と聞かれて4千rpmとテキトーな事を言ってみたら、もうまともに相手をして貰えませんでした。
機械系の設計ではDN値という指標・目安が在る訳ですが、それにしても、軸(シャフト)の歪みや振れ回りを考えたら、エンジンの回転数は驚異的なレベルに達している事が判ります。
MGU-Hの場合、シャフトは太く短く作られている物の(以前、HONDAのドキュ映像を観ての感想)、巻線を硬める(?)発電機の部分のダイナミックバランスがどうかなぁ・・・と思います。
その点で、某ヨタのTHSと言うのは非常に賢い。理に適ってる、と愚考する訳ですね。
過給するんなら、エンジンの方で過給すれば良いのだし、Turboラグ発生、過給圧上昇遅れが問題視されるんであれば、何も過給機はチンケなTurboだけじゃ無い。こんなにも在る
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%81%8E%E7%B5%A6%E6%A9%9F

のだから、他の物の採用を考えれば良いのではないか、と思います。
そもそも、速度型の特性を持つTurboは甚だ使い難い物ですし。。。

そして、排気タービンという高温に成らざるを得ない部位と近接して、発電機が位置する。
絶縁体の特性から考えたら、これも噴飯物です。「耐熱クラス」の項を見て下さいナ。d(^^;)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B5%B6%E7%B8%81%E4%BD%93#%E9%9B%BB%E6%B0%97%E6%A9%9F%E5%99%A8%E3%81%AE%E7%B5%B6%E7%B8%81
(モーター等ではF or H種程度の物)

無理してTurboを使う事は無いんですヨ、そもそも論として。(苦笑)
そして、良く考えられた某ヨタのハイブリッド式を小型軽量化して、ダウンサイジングしたエンジンとの組み合わせにする。
これが一つの究極じゃ無いかなと考える次第です、実用車向けには。

内容がご質問と掛け離れ過ぎていると思いますが、工学系の眼で真摯に考えてみて下さいな。d(^_^;)

Answer 2

タービンと同軸にモーター(発電機)を置くのは、
モーターとして使い低回転時のターボラグを解消すること、
それに、高回転時タービンの余力で発電機を回し、蓄電
することのためです。ターボラグの少ないレーシング
エンジンですらこんな設計ですから、ストップ＆ゴーの
市販車には非常に有効な気がしますが、コストですかね。
それと、最終的には熱効率の問題になりますが、この
方式を採用しないトヨタのル・マンカーは熱効率が50％
を超えるそうです。撤退したポルシェは廃熱を利用して
いましたが、最終的に速さも効率もトヨタに敵わなかった
様子。もしかしたら、レギュレーションで押し付けられて
いるだけで、最大効率の仕組みではないかもね。

Answer 3

F-1のようなレーシングエンジンでは、基本的に高回転しか使わないといってもいい位、全開率が高いです。なので常にターボが回転しています。

市販車はエンジンを高回転まで回しませんし、信号待ちなどもあるので、ターボは常に高速回転しているわけではありません。なので、ターボと同軸に発電機を設置しても意味が無いと思われます。