ディフューザー (自動車)
エンジンから排出された排気ガスは高温・高速の状態にあるため、ディフューザー周辺に吹き付ける「エグゾースト・ブローイング」を行うと、ディフューザーの排出効果を高めることができる。
この「ブロウンデュフューザー (Blown Diffuser) 」はルノー・RE40(1983年)で採用され、1990年代まで多く見られた。当時はディフューザー内に直接排気ガスを放出していたが、アクセル操作に応じてダウンフォース量が増減し、マシンの挙動が不安定になるという課題があった。2000年代には上方排気方式の流行により一旦姿を消したが、レッドブル・RB6(2010年)が採用して再び脚光を浴びた。
レッドブルの新方式はリアサスペンションのロアアーム手前に排気口を設け、ディフューザー上面に排気ガスを吹き付ける。さらにレッドブル・RB7(2011年)の仕様では排気管を延長し、リアタイヤの内側付近を狙って吹き付け、リアタイヤの後方乱流を吹き流す役割を持たせた。逆に、ルノー・R31 (2011年)はサイドポンツーン前端下部に排気口を設け、床下に吹き付ける独自の「前方排気」方式を採用した。
排気の量に関しては、エンジンの電子制御プログラムを調節して、アクセルを緩めた状態でも大量の排気を供給し続けるオフスロットル・ブローイングを行っている。
これを活用すると、ハードブレーキングによって荷重が前掛かりになっても、リアタイヤのスタビリティ(安定性)を保持することができる。2011年のレースでは、マシンがコーナーにアプローチする際、炸裂音の様なエグゾーストノートを響かせているのを聴くことができる。
排気の質にも2種類あり、空気のみを排出するときは「コールドブローイング」、燃料を混合して高温・高速流のガスを供給するときは「ホットブローイング」と呼ばれる。ホットブローイングはエンジンのシリンダー内に燃料を噴射するが、プラグの点火タイミングを意図的にずらすことで、不要なトルクの発生を回避する。ホットブローイングの方がより効果的だが、燃費(燃料搭載量)に支障があるため、予選と決勝ではエンジンマッピングを変更して使い分ける。
このシステムの影響力は、予選において1周あたり0.5秒から1秒にも達するといわれる。しかし、エンジンの制御を精密に行えなければ、逆にマシンバランスを崩す結果となり、チーム・エンジンメーカーによって開発力の差が生じた。
FIAはドライバーのアクセル操作が空力的特性の変更手段となることを禁じる規定(第3条15項)に抵触するとの懸念を示し、ヨーロッパGPより予選と決勝のエンジンマッピングの変更を禁止した。
ディフューザーはアンダーパネルの後部に装備され、車体下面を後方に向けて斜めに跳ね上げた形状をしており、前方から後方へかけて急激に断面積が増えるため車両底面にある空気が後方へ勢い良く吸い出されてベンチュリ効果により加速され、ベルヌーイの定理によりアンダーパネルに負圧域が生成される。これが地面効果として車両を地面に吸い寄せる力(ダウンフォース)となり、グリップ力が高まりコーナリング性能やトラクション性能が向上する。東海大学工学部動力機械工学科が日産・マキシマのミニチュアモデルを用いて行った風洞実験によれば、アンダーパネル装着時のダウンフォース発生量は10 gだが、ディフューザーを追加すると620 gにまで増加したという。
一般的な乗用車の場合、車体下面には様々な部品が露出していて気流の通過の妨げとなっていて、ディフューザーを付けても速い気流が流れず効果はあまり大きくないため、十分にダウンフォースを発生させるためには底面全体をフラットなカバーで覆う必要がある。レーシングカーや高性能スポーツカーは最初から車体下面を平滑なアンダーパネルで覆い、床下の気流を高速かつ低圧な状態に保つように設計されている。
ディフューザーは単体で取り付けるだけでは能力を完全には発揮することは出来ず、アンダーパネルと滑らかに接続され車体底面の気流を速くすることにより初めて大きな効果が得られ、特にディフューザーの跳ね上げ角度が始まる直前のアンダーパネルに最大の負圧域が発生するため(通常はリアの車軸付近)、この部分にアンダーパネルを取り付けることは大変重要である。