PETRONAS Formel 1: Welche Rolle spielen die verwendeten Öle im Auto?

In Zeiten homologierter bzw. sogenannter "eingefrorener" Motoren vergisst man gerne, dass den Herstellern noch viele Entwicklungsmöglichkeiten offen stehen. Allen voran beim eingesetzten Benzin und den verwendeten Motor-Schmiermitteln – beides Bereiche, auf denen Teampartner wie PETRONAS Forschung und Entwicklung auf höchstem Niveau betreiben. Die Gründung des neuen MERCEDES GP PETRONAS Formel 1-Teams für die Saison 2010 stellte zugleich den Beginn einer neuen technischen Partnerschaft und den Start eines Rennens gegen die Zeit dar, um gemeinsam die fachliche Kompetenz beider Unternehmen zu demonstrieren – mit dem Ziel, gänzlich neue Kraft- sowie Schmierstoffe für den Mercedes-Benz 108FY Motor zu entwickeln.

Wie sah der Entwicklungsprozess der PETRONAS Formel 1-Schmier- und Kraftstoffe aus?

Die PETRONAS Formel 1-Schmier- und Kraftstoffe werden von einem Forschungs- und Entwicklungsteam in der Firmenzentrale in Malaysia sowie der Schmiermittelfabrik im italienischen Turin entwickelt. Die ersten Entwicklungsschmierstoffe für MERCEDES GP PETRONAS wurden im Januar 2010 in Brixworth getestet und erstmals beim Großen Preis von Spanien im Mai des selben Jahres eingesetzt. Darauf folgten im August 2010 die ersten Entwicklungskraftstoffe. Die erste rennbereite Version wählte das Team Ende September aus einer Reihe verschiedener Spritmischungen aus. Die Zuverlässigkeit der Motoren mit diesem Benzin wurde zuvor auf den Prüfständen getestet.

Der erste Streckentest fand beim Young Driver Test in Abu Dhabi im November 2010 statt. Der Kraftstoff wurde parallel dazu weiterentwickelt und letztendlich die beste Mischung für den Rennbetrieb ausgewählt – das Grand Prix Debüt gab das Benzin beim Großen Preis von Malaysia im April. Seitdem schritt die Weiterentwicklung stetig voran - beim ersten Großen Preis von Indien soll eine erneut verbesserte Version zum Einsatz kommen, deren Ziel es ist, die Leistung bei höheren Temperaturen zu optimieren.

Das Reglement schreibt Benzin vor, dessen "Bestandteile in handelsüblichen Kraftstoffen" vorkommen müssen. Wie unterscheiden sich Kraftstoffe für Straßenfahrzeuge und die Formel 1?

Handelsübliches Benzin für Straßenfahrzeuge besteht normalerweise aus rund fünf leicht veredelten, "komplexen" Komponenten – als Mittelweg zwischen Leistung und Erschwinglichkeit. Ein Formel 1-Kraftstoff wird aus 20 bis 30 "puren" (also stark veredelten) Komponenten gemischt. So lassen sich die Spezifikation und die Leistung des Endprodukts genau bestimmen. In einem Formel 1-Motor beträgt der geschätzte Unterschied zwischen Renn- und Straßenkraftstoff über 2%. Ein aktuelles Formel 1-Benzin muss 5,75% Bio-Bestandteile enthalten, um den bestehenden europäischen Bestimmungen für Straßenfahrzeuge zu entsprechen. Durch diese sauerstoffhaltigen Verbindungen entsteht ein Leistungsvorteil – die Erhöhung des Sauerstoffanteils bei der Mischung von Luft und Benzin kann die Leistung steigern, allerdings auf Kosten eines erhöhten Benzinverbrauchs.

In welchen Bereichen lässt sich der Kraftstoff noch weiter entwickeln?

Die Spezifikation der Schmier- und Kraftstoffe kann die Leistung eines Fahrzeugs auf verschiedene Weisen beeinflussen, zu den Parametern zählen der Gewichts-Benzinverbrauch (GFC), der Volumen-Benzinverbrauch (VFC), die Motorleistung und die Umgebungsbedingungen. Ein geringerer Gewichts-Benzinverbrauch kann das Fahrzeuggewicht beim Start reduzieren oder dafür sorgen, dass der Motor für eine längere Zeit des Rennens aggressiv genutzt werden kann. Eine Verringerung des Volumen-Benzinverbrauchs kann das Gesamtpaket verbessern, etwa durch einen kleineren Benzintank. Eine verbesserte Motorleistung senkt die Rundenzeiten. Gleichzeitig können Kraftstoffe so gestaltet werden, dass der Motor weniger feinfühlig auf Veränderungen der Umgebungstemperatur reagiert.

Welche Rolle spielen die verwendeten Öle im Auto?

Im Auto kommen PETRONAS SYNTIUM Motor-Öle und PETRONAS TUTELA Getriebe- und Hydrauliköle zum Einsatz. Das Team möchte in jeder Rennsaison ein neues Motorenöl einsetzen – dieses Ziel wurde seit dem Beginn der Partnerschaft mit PETRONAS Anfang 2010 übertroffen. Normalerweise dauert die Entwicklung und Freigabe eines Motor- und Getriebeöls rund 9 Monate. Das Motoröl muss so dünn wie möglich sein, um die Leistung zu optimieren.

In Teilen der Nockenwelle kann der Druck 1,8 GPa übersteigen – das entspricht der Last von 3.600 übereinander gestapelten Empire State Buildings! Das Motoröl dient auch zur Kühlung des Motors – das Schmiermittel absorbiert ungefähr 40% der vom Motor abgegeben Hitze. Das Getriebeöl muss bei Schaltvorgängen (von denen es in Singapur im Rennen über 4.000 gab) Stoßbeanspruchungen standhalten und Luft abführen, die bei Gangwechseln entsteht.

Wie wird das Öl im Laufe des Rennwochenendes analysiert?

Die Öl-Analyse eines Rennmotors fördert wie die Blut-Analyse bei einem Menschen wertvolle Gesundheitsinformationen zutage. Im Öl sammeln sich Abnutzungspartikel aus den verschiedenen Komponenten des Motors sowie Nebenprodukte der Verbrennung an. Bevor ein Motor auf der Rennstrecke eingesetzt wird, unterziehen ihn Experten mehrerer Analysen, um seine Abnutzungscharakteristik zu bestimmen. Während eines Rennwochenendes beschränkt sich die Analyse auf die Optische Emissionsspektroskopie, mit deren Hilfe Metalle im Öl nachgewiesen werden können.

Nach jedem Training, Qualifying und Rennen werden Proben aus dem Ölsystem entnommen und analysiert – die Ergebnisse werden mit einer Basisprobe verglichen. So kann die Abnutzung verschiedener Metalle im Hinblick auf die Laufleistung des Motors bestimmt werden. Dabei lassen sich auch Rückschlüsse auf die Ursache der Abnutzungserscheinungen ziehen und wenn nötig, Vorsichtsmaßnahmen einleiten.