Amikor a Renault RS19 augusztusban kigördül a budapesti Hungaroring pályájára, Nico Hulkenberg és Daniel Ricciardo biztosak lehetnek benne, hogy az autót úgy optimalizálták, hogy az utolsó cseppig hasznosuljon minden erő, ami a Renault F1® Team turbófeltöltős, négyütemű, 1600 cm3-es motorjából egyáltalán kinyerhető. Az Egyesült Királyságban az Enstone-i mérnökök és a franciaországi Viry-Châtillon közreműködése mellett, a Renault F1® Team együttműködik a Castrol mérnökeivel is, a Castrol globális kutatási és fejlesztési központjában, Pangbourne-ben, az Egyesült Királyságban, és persze a pálya mellett is. A cél? A teljesítmény és az állóképesség új, minden eddiginél magasabb színtjének elérése.

A munkacsoportként való visszatérés óta a csapat fokozatosan javult, 2017-ben a hatodik, míg 2018-ban már a negyedik helyen végzett a Konstruktőrök Bajnokságában. A cél azonban az, hogy betörjünk a Mercedes, a Ferrari és a Red Bull által uralt hármas élbolyba, ami önmagában nem kis teljesítmény, a végső cél pedig az lesz, hogy egyszer mi legyünk az elsők, a bajnokok. Úgy látszik, hogy nagy a szakadék.

A motorolaj és a kenés által elért bármilyen marginális nyereség rendkívül értékes. A Formula-1- ben való helytállás enyhén szólva sem könnyű. A Formula-1 a világ egyik legnagyobb nyomás alatt lévő sportja, ahol mindent a végső határig és még azon is túl próbálnak fokozni. „Bármi, amit csak tehetünk a speciális olaj-technológiákon keresztül, biztosítva a versenyzők teljesítményének fokozatos javulását, bármi, amivel akár csak ezredmásodperceket is sikerülhet lefaragnunk a köridőkből, és előrébb juthatunk a kvalifikációban a gyorsabb célbaérés érdekében, azt mi igyekszünk teljes erőbedobással megtenni.

Ez az, amire törekszünk” Will Pickford, Castrol műszaki vezető, Európa és Afrika.

Három ellenség

A közös munkával kifejlesztett Forma-1-es olajnak át kell törnie a teljesítmény normál megszokott határain azáltal, hogy legyőzzük a motor teljesítményének három fő ellenségét – a súrlódást, a meghibásodást és a levegősödést. A motorfelületek közötti súrlódás csökkenti a teljesítményt és több üzemanyagot is igényel ugyanakkora teljesítmény eléréséhez.

Ez nagyon fontos, mert 2019-re 110 kg-ra korlátozódik a felhasználható üzemanyag mennyisége. „Elmúltak azok az idők, amikor annyi üzemanyagot lehetett elégetni, amennyit csak akarsz, és újratankolhattál” – mondja Pickford. „A súrlódás csökkentése azt jelenti, hogy kevesebb üzemanyagot használunk el, ugyanakkora teljesítmény eléréséhez.”

A motorhiba drámai esemény, jól látható mindenki számára a pályán, és mind a bajnoki pontok elvesztése, mind a márka hírneve forog ilyenkor kockán. „Az olaj a motor szerves része”, teszi hozzá Pickford. „Ezek a mérnöki felületek, az anyagok, a kidolgozások és az olajokkal való kölcsönhatás egy olyan tervezés részei, amelyen sok mérnökkel dolgozunk együtt.

Tartós eredményeket kell elérnünk. Végül még ott van az olaj levegősödése, ami különösen a nagy teljesítményű motorok sajátossága, ezen belül is a nagy fordulatszámú motorokat érinti. “Ha belegondolsz, semmi sem képes annyira felhabosítani és levegővel telíteni az olajat, mint a magas fordulatszám,” – jegyzi meg Pickford.

A mérnöki együttműködés előnyei

A Forma-1 a legjobb és leghatékonyabb csapatmunkát és csapatteljesítményt követeli meg. A munka már jóval azelőtt elkezdődik, mielőtt az autók kigördülnének a pályára. A hosszú, szezonon kívüli periódus alatt a tervezők és a mérnökök igyekeznek kisajtolni a maximális teljesítményt mind az alvázból, mind a motorból. A Forma-1 technikailag jóval előtte jár az iparág többi részének. A normál közúti autóknál az olajok egyre hígabbak a nagyobb üzemanyag-megtakarítás iránti igények miatt.

A Forma-1 több lépéssel előtte jár a közúti technológiának. A felhasznált anyagok és alkotóelemek azonban a tömegtermelés céljaira nem feltétlenül jöhetnek szóba. A Castrol-nak a motoron végzett munkája nem egyszerűen egy nagy teljesítményű motorolaj fejlesztésére korlátozódik, hanem a Renault F1® csapattal való szoros együttműködésről szól. A teljesítmény és a megbízhatóság növelése egy olyan folyamatban valósul meg, amelyet co-engineering-nek, magyarul mérnöki együttgondolkodásnak lehetne nevezni.

A folyadékok kifejezetten a Renault F1® Team számára készültek, nem pedig a szélesebb Forma-1-es mezőnynek általában. “A mérnöki együttgondolkosás (co-engineering) folyamata során megpróbáljuk optimalizálni a teljesítményt a technika, az alkatrészek és az olaj megfelelő kombinációjának segítségével. Közösen gondolkozva mindig többet sikerül elérnünk, mint amire külön-külön képesek volnánk.”- magyarázza Pickford. „Az eredmény több, mint a részek egyszerű összege. Ezt nem lehet másképpen elérni, csakis egy olyan partnerrel történő szoros együttműködés révén, aki megérti és elismeri: itt nem csak már egy készre tervezett motorba kell beleönteni a megfelelő olajat, hanem a tervezés folyamatában az olaj és a megtervezendő motor a kezdetektől fogva függenek egymástól.

Azaz az olajat valóban úgy kell felfogni, mint a motor egy alkatrészét, akár a dugattyúkat vagy a hajtókarokat és a csapágyakat. Azzal, hogy együtt dolgozunk a mérnöki és fejlesztési programon, olyan hardver és olaj kombinációja jön létre, amely tökéletes összhangot biztosít a legjobb teljesítmény elérése érdekében.” Ez nem egy új filozófia a Castrol-nál, már 2004-től sikeresen alkalmaztuk ezt a módszert a BMW-vel, a Forma1-es együttműködésünk során. Abban az időben minden másképp volt, az erőmű nagyban különbözött a ma alkalmazott motoroktól.

Akkoriban Juan Pablo-Montoya egy Williams FW26-sal ment, amit egy három literes, 900 lóerős V10-es motor hajtott. A BMW mérnökei úgy vélték, hogy nem tudják túllépni a 19 000-es fordulatszámot. „A BMW azt mondta nekünk, hogy ez nem lehetséges, de tényleg figyelembe vették az olajat, mint egy állandó alkatrészt” – mondja Pickford. „Nem tekinthető változónak, így az alap motor-kivitelben az olajat állandónak „alkatrésznek” tekintették. Valóban igen szoros kapcsolat alakult ki közöttünk, és sok közös munkánk volt, melynek során teljesen el tudtunk mélyedni a legfinomabb részletekben is.

Többek között sokat beszélgettünk velük a csapágyak tervezéséről is. „Végül az ultra-alacsony viszkozitású folyadékoknál kötöttünk ki, ami jóval hígabb, mint bármi, amit korábban használtak, néhány okos adalék technológiával megspékelve.

A csapágyrendszer szűkebb tűréshatárral történő újratervezésével csökkenteni tudtuk a súrlódást egy olyan szintre, ahol a motor éppen azt a kis többletet, azt a sorsdöntő pici plusszt ki tudta hozni magából.”

A technikai kihívás egy része abban áll, hogy különböző problémákkal kell szembenéznünk a szezon során. Egyrészt a váratlanul fellépő problémákra azonnal reagálni kell, másrészt előre is kell tervezni, és rugalmasan mindig azokra a területekre figyelni, ahol éppen jobb teljesítmény érhető el. A Castrol számos tanácsadóval és szakértővel dolgozik együtt, sok-sok éves tapasztalattal és ebből a folyamatos konzultációból számtalan ujítás születik. A csapatoknak az innovációs folyamat részeként el kell távolodniuk a normál motorolajról való bevett gondolkodástól – itt az a kérdés, hogy hogyan készítsünk olyan terméket, amely legjobban megfelel egy bizonyos, meghatározott alkalmazás követelményeinek.

Megfelelni a szigorúbb előírásoknak

Egy olyan világban, ahol az embereknek és a gépeknek is 100%-os teljesítményt kell nyújtaniuk, a Forma-1-es technika minden részletének kialakítása, tesztelése, finomítása elképesztő szabványokhoz vezet. A Forma-1-es hétvégéken használt olajoknak meg kell felelniük az FIA előírásoknak, különös tekintettel a műszaki előírások 20. cikkére, amely előírja a viszkozitási szintet, és garantálja, hogy a motorolajat kizárólag kenőanyagnak tervezzék, és akként is használják, semmi egyéb funkciót ne vegyenek tekintetbe.

„Ezek az olajszabványok még gyerekcipőben járnak, és azért kerültek bevezetésre, hogy megakadályozzák, hogy bárki azt gondolhassa, hogy a motorolaj többletkalóriát termelve részt vesz az égésben,” –magyarázza Pickford. A Castrol tagja a Forma-1 üzemanyag-tanácsadó testületnek (FOFAP), amely a sporton belüli olaj-beszállítóiból áll. Vannak olyan előírások, amelyek megengedik az adalékanyagok használatát, de még így is sok lehetőséget biztosítanak a technológia fejlesztésére.

„Majdnem ugyanazon a nyersanyagpalettán válogatunk, amelyet a közúti autókhoz használunk” - mondja Pickford. „Ugyanakkor, a közúti forgalomban futó autóknál az ellátási láncra és egyéb gyakorlati szempontokra való tekintettel gyorsan beszűkítjük a lehetőségek skáláját, míg ez utóbbi a Forma 1-ben sokkal szélesebb.

Ehhez az is hozzájárul, hogy ezeket a speciális termékeket csak kis mennyiségben kell előállítani.” A szabályozások, bár ugyanolyan a motor felépítése, mégis évről évre változnak. Három évvel ezelőtt öt motort engedélyeztek egy szezonban, ma már csak hármat. Az alapvető paraméterek tekintetében ez azt jelenti, hogy a motorok élettartamának 40%-kal hosszabbnak kell lennie, és nem egyszerűen csak túlélniük kell, hanem ugyanolyan magas elvárásoknak kell megfelelni, mint új korukban.

„Nehéz volt tavaly, és idén még nehezebb” – magyarázza Pickford. „Nem csak arra törekszünk, hogy ezek a motorok olyan hosszú élettartamúak legyenek, amire szükségünk van, hanem arra is, hogy folyamatosan növeljük a teljesítményszintet. Nem elég szinten tartani a teljesítményt, mert valójában ez már relatív csökkenést jelentene, hiszen a többiek mind ugyancsak teljesítmény-fokozásra játszanak.

Ez egy nagyon nehéz kihívás. Hihetetlenül erős olajra van szükségünk ahhoz, hogy ezek a motorok sokáig kibírják.” „Ezek a motorok rendkívül hatékonyak, csak egyszerűen nincsenek kihasználva, nincsenek megfelelően alkalmazva. De a teljesítmény és a tartósság tekintetében azt mondanám, hogy nem lehet versenyeket vagy bajnokságot nyerni, ha csak az egyik, vagy csak a másik áll rendelkezésre. Tökéletes egyensúlyra van szükségünk erő, teljesítmény, és tartósság között.” Mindehhez erős olajra van szükség, ami védi a motort és csökkenti a súrlódást.

Az évek során a különböző gyártók olyan konzervatívak voltak, hogy szinte “golyóálló”, sérthetetlen motorokra törekedtek, ugyanakkor a rendkívűl tartós motorok teljesítménye már nem volt tovább fokozható. Ugyanakkor láttunk olyan erős motorokat, amelyek viszont egy kicsit túl messzire mentek teljesítmény tekintetében és állandóan toldozgatni-foltozgatni kellett őket. – Szükség van erre a tökéletes egyensúlyra, és nagyon nehéz elérni” – tette hozzá Pickford.

Erős olaj használata lehetővé teszi, hogy mindkét világból (teljesítmény és tartósság) a legtöbbet hozzuk ki. Könnyen belátható, hogy sehol sem lehetne jobban tesztelni az olajokat, mint a Forma-1-es környezetben, nagy nyomás alatt és magas hőmérsékleten.

A közúti autó számára is nagy jelentősége van mindennek, mivel az is éppen úgy, mint nagyobb testvére, egy közvetlen befecskendezésű turbófeltöltésű benzinmotor, csak éppen egy visszafogotabb változatban.

A Forma-1 pedig ugyanennek a motortipusnak a legszélsőségesebben felturbózott változata. „Hatalmas nyomás van a motoron belül hogy ezt a teljesítményt elérhessük, és rengeteg minden zajlik egyszerre; rengeteg hő és nyomás, amely a motorolaj-technológiát a közúti autók hasonló motorjainak teljesítményét messze meghaladó szintek elérésére sarkallja.”

Lépést tartani a pálya mellett

Amikor ezt a technológiát a járművekre alkalmazták, a Castrol munkája ezzel még nem zárul le. Amikor az RS19-et végül a pályán kipróbáljuk, a Castrol teljes körű támogatással együttműködve dolgozik, a teljesítmény elemzésével és a szigorú minőségellenőrzés mellett.

Sok buktatót és kockázatot kell itt figyelembe venni, kezdve az üzemanyag-szennyeződéstől a technika működésének megértésén át, egészen az olajteljesítményig a motor és a váltó kopó fémfelületeinek tekintetében. A csapat folyamatosan nyomon követi az adatokat és a tervezett változásokat, és jelzi a visszaeső mutatókat a csapatnak, melyekre az gyorsan tud reagálni.

A pálya menti fő feladatok közé tartozik a pályán történtek egészére kiterjedő általános minőségellenőrzés, tankolástól-tankolásig, és a motorok kopásának nyomon követése, annak megállapítása, hogy az a várt határokon belül van-e. Az olajat egy forgó lemez-elektród-spektrométerrel vizsgáljuk, ami elemzi a motorolaj-minta viselkedését a fordulatszám függvényében. „Ez egy, az iparágban általánosan rendelkezésre álló berendezés, de az igazán nagy dobás az, amit mi csinálunk vele és a számunkra fontos adatok értelmezésével” – mondja Pickford.

„Amikor az autók futnak a pályán, egész hétvégén, minden egyes kiállásnál – az elsőtől az utolsóig – a mi csapatunk az elsők között van, aki az autóhoz fér. Mintát veszünk a motorolajból. Ezután a munkaállomásra sietünk. A versenyautók garázsba érkezésétől számított 2-2,5 percen belül motorolaj-mintát vehetünk, előkészíthetjük a mintát, behelyezhetjük a gépbe, futtathatjuk az elemzésünket, majd az adatok alapján, beszámolhatunk a csapatnak a motor pillanatnyi állapotáról. A spektrométer hatékonyan égeti az olajat. Ez egy nagyon nagy intenzitású energiaforrás, amely felhevíti az olajat, miközben el is égeti azt. Az olaj ezután különböző fényfrekvenciákat ad ki attól függően, hogy milyen elem van benne.

A színeknek a fényessége utal ezeknek az elemeknek a koncentrációjára. Az olyan fémek relatív koncentrációjából, mint a vas, a réz, az ólom, a titan és a cink tájékoztatni lehet a Renault F1 csapat mérnökeit, hogy hol kezdődött el a motor kopása és arról is, hogy a kérdéses kopás milyen sebességgel zajlik. „Ezeket a koncentrációkat a motor teljesítményére vonatkoztatva ppm-ben (milliomod részben) ábrázoljuk, és azt látjuk, hogy az elemi összetétel nyomon követhető az idő múlásával, ami teljesen normális” – folytatja Pickford. „Ha egy vagy több elem jelenlétét észleljük, és azok értékei magasak lesznek, akkor ez arra utal, hogy valami történik a motorban.

Ez lényegében a motornak a vérvizsgálata.” “Éppen úgy, ahogy elmegyünk az orvoshoz, ha valami rosszat érzünk és megvizsgálják a vérképünket egy vénából vett vérminta alapján, hiszen ez sokkal egyszerűbb, mint ha felvágnának minket. A F1 szabályainak értelmében, a csapatnak nem lehet belenézni a motorba, annak érdekében, hogy lássák, mi történik odabenn.”

Az összes erőfeszítés célja az, hogy a csapat teljesítményét a legmagasabb szintre emeljük. A Castrol arra törekszik, hogy mindazt, amit a motorsportból megtanul, a termékfejlesztő csapat rendelkezésére bocsássa, hogy így majd idővel a Castrol EDGE ügyfelek is részesülhessenek ezen kutatásokból és a Forma-1 versenyekből számazó know-how-ból.

2019.07.22.