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内燃機関超基礎講座 | 高回転化に突き進んだF1エンジン。22,000rpmも実現していた？
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内燃機関超基礎講座 | 高回転化に突き進んだF1エンジン。22,000rpmも実現していた？

2020/09/12
Motor Fan illustrated編集部

トヨタが2009年に投入した2.4ℓ・V8自然給気エンジン、RVX-09のピストン＋コンロッド＋クランクシャフト。高回転化を推し進めるためには運動部品の軽量化とフリクション低減は必須。保証距離が400km程度だった時代は210g前後までピストンを軽量化したが、保証距離が2200kmとなるに及んで信頼耐久性はシビアになった。それでも、わずか230gである。クラウン最薄部の肉厚は1.9mm。スカートにはDLCが施されている。

超高回転を実現しようとすると、金属製バルブスプリングが追従できず、サージングを起こしてしまう。そこで、バルブリターンを空気の圧力に頼るニューマチックバルブを使用するのがF1エンジンの常識。空気を供給するエアボトルとニューマチックバルブを結ぶ系統に供給圧/排出圧を制御する機構を設け、圧力を可変制御する（アイドリング時などはエア圧を低くする）。写真はトヨタRVX-09のヘッドまわり。カムシャフトとフィンガーフォロワーにDLCが施されている。

コンロッドは強い圧縮と引っ張りを受ける。写真はホンダが2003~04年に開発した中空コンロッド。チタン合金製。ボックス断面にしてねじり剛性を高める（従来比2.5倍）と同時に軽量化（従来比22g減の259g）を実現した。2つの部材を真空状態で加圧・加熱し接合すると、母材同等の接合強度を持つに至る。2005年の規則変更で禁止された。

ホンダが2005年に開発（実戦未投入）。クランクシャフトメインジャーナル中央をフリクション溶接で接合する構造により、必要な剛性を確保しつつ0.8kgの軽量化を実現した（中実の2008年仕様は6.8kg）。

アルミ合金製ピストンの冷却は材料強度と寸法の維持、熱応力低減の観点から非常に重要。写真はトヨタRVX-09用。別の1本と合わせ4本のジェットでピストン裏面を効果的に冷却した。

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