はじめにお断りしておきますが、F1エンジンの重要な処は企業秘密で知りようがありません。
あくまで基本的な原理、公表しても差し支えない程度の事しか分かりませんのでご了承ください。
レースでの燃料使用量（最大100kg）と燃料流量（最大100kg/h）が制限されているF1、いかに少ない燃料（低燃費）で高出力を出すかがカギになりますが、エンジン本体のキーテクノロジーがTJI(Turbulent Jet Ignition)です。
※以下はフェラーリなどが採用している、公表されている マーレ社のシステム で、Mercedesのシステムは分かりません。
TJIはディーゼルエンジンのようにPre-Chamberを設け、そこに燃料インジェクターとスパークプラグを組み込み、Pre-Chamber内で着火した燃焼ガスをノズルから噴き出してシリンダー内の混合気に着火します。
しかし、Turbulent Jet Ignitionは「US特許US20120103302A1」となっていますが、下の図のようにPre-Chamber内のInjectorとは別にメインの燃料Injectorを持ち、燃料の98％はメインの燃料Injectorからインテークポートに噴射します。
ところがF１の規則ではフューエル・インジェクターは一つしか許容されません。
以前紹介しました時はフューエル・インジェクターが二つある図面しか見つからず、インジェクターが１個だけでどの様に燃焼をコントロールしているのか分かりませんでした。
（関連記事：「マクラーレン・ホンダF１だけが採用していなかったTJI （追記しました）」、「Turbulent Jet Ignitionをもう少し詳しく」）
それではノズル１個でどうやって燃料と空気をミキシングし、燃焼をコントロールするのか？
その答えが「F1 Tech: What Is Turbulent Jet Ignition?」に書かれていましたので紹介します。(もちろん企業秘密で大事なところは隠されていることはご承知おき下さい）
答えは意外に単純で吸気の圧縮行程で燃料の９７%を噴射し、シリンダー内の空気とミキシングします。
そして残りの３%は点火時にプリチャンバーに噴射し、プリチャンバー内で燃えた燃料は Reaction Jet となって. プリチャンバーのノズルから周辺に向ってジェット噴射されます。
通常の燃焼は点火プラグのある中心から周辺に向って燃焼するのに対し、 Reaction Jet はシリンダー内の混合気を周辺から内側に向って燃焼させます。
詳しくは「F1 Tech: What Is Turbulent Jet Ignition?」をお読み下さい。
以下一部引用
As mentioned earlier, TJI replaces the spark plug with a jet ignition chamber. During the compression stroke, around 97 percent of the fuel charge is injected directly into the cylinder and the remaining three percent of fuel is directed into the chamber where a traditional spark plug ignites that small, overly rich charge within the tiny confines of the chamber. The resulting high-pressure jet stream of hot gasses are forced through a number of tiny holes in the chamber and into the main cylinder to ignite the rest of the air-fuel charge, which is by now thoroughly mixed and lean. According to Mahle, these hot jets fire out to the edge of the piston to ignite the mixture.
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When word of TJI first broke, many publications used illustrations from early Mahle reports and presentations, but the equipment depicted was for a production engine that utilized two injectors per cylinder: one for the main air-fuel charge and a secondary injector just for the ignition chamber. However, Formula 1 allows only a single injector per cylinder, so team engineers had to design a unique combustion chamber with a pre-ignition chamber that supports the spark plug, yet can still draw that 3 percent of fuel from the injector. The final effect is still the same with flame jets coming out of the small chamber and igniting the compressed air-fuel mixture at several points simultaneously in the cylinder.
意外と単純で、F1のシステムですと燃料噴射インジェクターは1個で済み、市販車に応用してもさほどコストが上昇しないように思います。これでパワーも燃費も向上するのであれば、いずれ市販車にも採用されそうな気がします。(整備性には難がありそうなので改善する必要がありそうですが）