Mercedes und Petronas: Gut geschmiert zum Erfolg

Die Formel-1-WM erlebt in der Saison 2014 die grösste technische Revolution seit ihrer Premiere 1950. Ein wichtiger Schlüsselfaktor in dieser neuen Formel 1-Ära ist die Energieeffizienz. Das Mercedes-Team und Mineralöl-Partner Petronas arbeiteten mehr als drei Jahre lang daran, um gemeinsam eine neue Palette an massgeschneiderten Kraft- und Schmierstoffen zu entwickeln, die in der Saison 2014 und darüber hinaus für einen Performance-Vorteil sorgen sollen.

Die Charakteristiken des brandneuen Petronas Primax-Kraftstoffes und dessen Eigenschaften während der Verbrennung sind entscheidend für eine effiziente, leistungsstarke und zuverlässige Nutzung des Motors. Gleichzeitig spielen Petronas Syntium-Schmierstoffe eine wichtige Rolle, um eine zuverlässige Performance der neuen V6-Turbo-Antriebseinheit zu erzielen.

Energiedichte entscheidet

Das gilt besonders für die neuen Bereiche wie den Turbolader, der höhere Anforderungen an die Schmiermittel stellt. Um diesen Herausforderungen entgegenzutreten, werden Petronas Fluidtechnik-Lösungen eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine intelligente Herangehensweise an den Flüssigkeitsbedarf, welche die Performance durch ein massgeschneidertes Produktangebot und kompetente Services maximiert.

Für diese Saison hat die FIA Vorschriften für eine maximale Spritmenge von 100 kg im Rennen und den maximalen Benzindurchfluss von 100 kg pro Stunde erlassen. Dies bedeutet, dass jede einzelne Komponente des Kraftstoffs mit Blick auf ihren Beitrag zur Performance ausgewählt werden muss. Die Energiedichte – also die Menge an Energie, die in jedem Tropfen Benzin steckt – ist absolut entscheidend.

Ein Turbo-Motor mit Direkteinspritzung stellt besondere Anforderungen an die Charakteristiken des Kraftstoffs. Die Mischung aus Benzinmolekülen muss eine ideale Balance aus Effizienz, Leistung und Reinheit erreichen. Letzteres soll verhindern, dass sich Ablagerungen in den Einspritzventilen des Systems zur Direkteinspritzung bilden, das ebenfalls zum ersten Mal in der Formel 1 zum Einsatz kommt.

Im Rahmen eines intensiven Entwicklungsprogramms haben die Techniker von Petronas eine Vielzahl an Kraftstoffen getestet und daraus einen neuen Primax-Kraftstoff mit einer höheren Energiedichte für die Antriebseinheit von 2014 entwickelt. Der Primax-Rennsprit bietet eine gute Balance von Eigenschaften, die Molekül für Molekül entworfen wurden. Dabei beinhaltet es eine ausgewogene Verteilung von Charakteristiken wie der Energie-Dichte, der Oktanzahl und der Volatilität.

In diesem Zusammenhang wurden die Reinheit der Einspritzventile und der vorgeschriebene Bio-Anteil des Benzins von 5,75 Prozent sorgfältig berücksichtigt. Als Teil dieser fortgeschrittenen Energie-Formel hält Petronas Primax die Benzineinspritzventile sauber und optimiert in diesem Zuge die Benzinzufuhr. Auf diese Weise führt es zu einem feineren Einspritzvorgang des Benzins, einer verbesserten Verbrennung des Kraftstoffs und einer besseren Energiefreisetzung. Gleichzeitig minimiert es den Energieverlust, um so für einen besseren Kraftstoffverbrauch zu sorgen.

V6-Turbos laufen heisser

Während die Teams in Brackley und Brixworth den F1 W05 Hybrid von Grund auf neu entwickelt haben, entwarfen die Experten von Petronas jedes einzelne Molekül des neuen Treibstoffs. Das Ergebnis ist ein Kraftstoff, der in jedem Tropfen so viel Leistung wie möglich vereint und massgeschneidert ist für die Ansprüche der neuen Mercedes-Benz PU106A Hybrid Power Unit.

Effizienz mag das Modewort dieser neuen Formel 1-Ära sein, aber eine ausgeglichene Balance von Sparsamkeit und Haltbarkeit stellt bei den revolutionären V6-Turbos eine ähnlich entscheidende Herausforderung dar. Auch an diesem Punkt kommt Technologie zum Einsatz, die vom Team in Zusammenarbeit mit Petronas entwickelt wurde: Die brandneuen Syntium-Schmiermittel, die speziell für den F1 W05 Hybrid entworfen wurden und auf der Rennstrecke den entscheidenden Unterschied ausmachen sollen.

Mit Blick auf das Motorenöl war die grösste Herausforderung, die das neue Reglement aufwarf, das Downsizing des Verbrennungsmotors von einem 2,4-Liter-V8-Motor auf einen 1,6-Liter-V6-Motor. Dies führte zu einer erhöhten Literleistung und bedeutet, dass der neue Motor heisser läuft. Öl wird bei höheren Temperaturen dünner. Ein heisserer Motor benötigt ein dickeres Öl, um zu verhindern, dass die Metallkomponenten aneinander reiben und möglicherweise versagen.

Ausgeglichene Mischung nötig

Die im Vergleich zum vorhergehenden V8 um 20 Prozent höhere thermische Belastung und die geringere Menge an Öl im Motor (diese wurde von fast sieben Litern beim V8 auf weniger als drei Liter beim V6 reduziert) bedeuten auch, dass das Öl mehr zur Kühlung des Motors beitragen muss. Dafür wird ein dünneres, schneller fliessendes Öl benötigt. Das neue Reglement beschränkt zudem die Spritmenge auf 100 kg pro Rennen, was bedeutet, dass das Öl dabei helfen muss, die Energie zu konservieren, indem es die Reibung minimiert. Auch dafür ist ein Öl mit niedrigerer Viskosität erforderlich.

«Um diese komplexen und im Widerspruch zueinander stehenden Anforderungen zu erfüllen, ist das neue Petronas Syntium-Motoröl für das 2014er-Auto eine präzise und ausgeglichene Mischung von fortschrittlichen, dünneren, synthetischen Grundölen, die bei der Kühlung helfen, sowie Polymer-Viskositäts-Verstärkern, die bei höheren Temperaturen eingreifen, um zu verhindern, dass das Öl zu stark ausdünnt», erklärt Andy Cowell, Geschäftsführer von Mercedes AMG High Performance Powertrains.

«Um den gesamten Kraftstoffverbrauch zu verbessern, kommen auch reibungsmindernde Öl-Komponenten zum Einsatz, die es Metalloberflächen vereinfachen, aneinander vorbei zu gleiten. Gleichzeitig wurden Hochleistungszusatzstoffe hinzugefügt, die verhindern sollen, dass sich das Öl bei diesen extremen Bedingungen zersetzt. Mit anderen Worten: Petronas hat ein Motoröl entwickelt, das bei niedrigen Temperaturen dünn ist, aber bei höheren Temperaturen immer noch grossartigen Schutz bietet - eine unglaubliche technische Herausforderung und Leistung.»

Herausforderung durch Getribe-Design

Auch abseits der Power Unit hat die Entwicklung des F1 W05 Hybrid stark vom technischen Fachwissen bei Petronas profitiert. «Abgesehen vom Motor stellt auch das komplett neue Design des 2014er-Getriebes grosse Herausforderungen dar», erklärt der Technischer Direktor des Mercedes-Rennstalls, Paddy Lowe. «Es besitzt acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang, einen Satz an Getriebeübersetzungen, der vor dem Beginn der Saison festgelegt werden muss, und höhere Anforderungen an die Lebensdauer von nun sechs Rennwochenenden.»

Lowe weiss: «Ein zuverlässiges Getriebe, das die Leistung effizient von der Power Unit auf die Strasse bringt, ist von grosser Bedeutung, da Energieverluste im Getriebe einen deutlichen Einfluss auf den Benzinverbrauch haben. Die Techniker von Petronas haben für das aktuelle Auto präzise Tutela-Getriebe-Schmiermittel entwickelt, um damit sicherzustellen, dass die Energieverluste bei der Kraftübertragung auf ein Minimum beschränkt werden, das Getriebe aber gleichzeitig vor Schäden geschützt ist.»

Lowe erklärt weiter: «Die Hauptcharakteristik, die vom Hydrauliköl gefordert wird, ist, einen sofortigen Gangwechsel in diesem schwierigen Umfeld zu ermöglichen, sobald der Fahrer schaltet. Dies ist nicht nur von den Kompressionseigenschaften der Flüssigkeit abhängig, sondern auch von deren Reinheit. Petronas Tutela sorgt dafür, dass das Getriebe beim Gangwechsel augenblicklich reagiert und, was ebenso wichtig ist, dass es klinisch rein ist. Diese Reinheit der Schmiermittel verhindert jeglichen Schaden an den sensiblen Stellventilen.»

Die Formel 1-Saison 2014 stellt Designer, Ingenieure und Fahrer gleichermassen vor neue Herausforderungen. Die jeweiligen Lösungen dieser Aufgaben liessen sich nur durch jahrlange Forschung im Zuge der Zusammenarbeit zwischen Petronas und dem Mercedes-Team finden. Im Laufe der Einsatzzeit der Hybrid Power Unit wird die Weiterentwicklung der Produkte von Petronas auf der fortwährenden Suche nach einem Wettbewerbsvorteil stetig voranschreiten.