Quando la Renault RS19 è scesa sull’asfalto del circuito di Albert Park a Melbourne il 17 marzo, Nico Hülkenberg e Daniel Ricciardo sapevano che era stata ottimizzata per spremere fino all’ultima goccia di potenza dal motore Renault F1 Team da 1.600 cc a quattro tempi con turbocompressore. Accanto al contributo degli ingegneri di Enstone, nel Regno Unito, e di Viry-Châtillon, in Francia, il Renault F1 Team si avvale della collaborazione degli ingegneri Castrol presso il centro globale di ricerca e sviluppo di Pangbourne, nel Regno Unito, e a bordo pista. L’obiettivo? Raggiungere nuove vette di prestazioni e resistenza.

Dopo essere rientrato nel circuito come team factory, il Renault F1 Team ha mostrato progressi graduali, conquistando il sesto posto nella classifica costruttori nel 2017 e il quarto posto nel 2018. L’obiettivo, non poco ambizioso, è dapprima quello di centrare il podio, attualmente occupato da Mercedes, Ferrari e Red Bull, e, prima o poi, salire sul gradino più alto. C’è molta strada da fare per colmare il gap e ogni più piccolo progresso garantito dall’olio motore e dalla lubrificazione è estremamente prezioso. Lavorare nella F1 non è una passeggiata, per usare un eufemismo. È uno degli sport più ad alta pressione al mondo, in cui ogni aspetto è spinto al limite.

“Tutto quello che riusciamo a fare con tecnologie su misura per l’olio che aiutano a migliorare le prestazioni, consente di ridurre i tempi del giro di millesimi di secondo e di avere tempi più competitivi in qualifica, contribuendo ad arrivare prima al traguardo”, spiega Will Pickford, Technology Manager di Castrol per l’Europa e l’Africa. “È questo il nostro obiettivo”.

Tre nemici

La co-ingegnerizzazione dell’olio per la F1 deve andare oltre i normali limiti, contrastando i tre nemici delle prestazioni del motore: attrito, guasti e aerazione. L’attrito fra le superfici del motore gli sottrae potenza e richiede un consumo superiore di carburante a parità di prestazioni; una condizione inaccettabile, dal momento che il carburante è stato limitato a 110 kg per il 2019.

“Sono finiti i giorni in cui si poteva bruciare tutto il carburante che si voleva per poi fare rifornimento”, spiega Pickford. “Ridurre l’attrito significa usare meno carburante per ottenere la stessa potenza”.

I guasti al motore sono un evento drammatico, estremamente visibile in pista, che costa sia in termini di punti per il mondiale che di reputazione del marchio. “L’olio è parte integrante del motore”, aggiunge Pickford. “Le superfici, i materiali, le finiture e l’interazione con l’olio fanno parte di un progetto unico, a cui lavoriamo con gli ingegneri. Il risultato deve durare nel tempo”.

Infine c’è l’aerazione dell’olio, una peculiarità dei motori ad alte prestazioni, in particolare di quelli a elevato numero di giri . “È abbastanza intuitivo: in presenza di giri molto elevati, l’olio viene agitato e l’aria riesce a penetrarvi”, conclude Pickford.

I vantaggi della co-ingegnerizzazione

Per la F1 sono necessari lavoro e prestazioni di squadra ottimali, che hanno inizio ben prima che il veicolo scenda in pista. Nei lunghi mesi che precedono la stagione, ingegneri e progettisti si impegnano a ottenere le massime prestazioni da telaio e motore. Dal punto di vista tecnico, la F1® è in anticipo sul resto del settore. Nelle autovetture standard, gli oli stanno diventando sempre meno densi, in linea con le esigenze di risparmio del carburante. La F1® è un passo avanti. I materiali e la componentistica utilizzati non sono necessariamente presi in considerazione per la produzione di massa.

Il lavoro di Castrol sul motore non consiste nel fornire un olio motore a elevate prestazioni, bensì nel collaborare con il Renault F1 Team per migliorare le prestazioni e l’affidabilità in un processo chiamato co-ingegnerizzazione. A conti fatti, i lubrificanti vengono progettati specificamente per il Renault F1 Team, nemmeno per tutta la F1.

“La co-ingegnerizzazione è un processo nel quale tentiamo di ottenere le massime prestazioni dalla combinazione di componenti del motore e olio; l’idea è che insieme possiamo ottenere risultati superiori a quelli che raggiungeremmo individualmente”, spiega Pickford. “Il totale è maggiore della somma degli addendi. Possiamo riuscirci solo collaborando a stretto contatto con un partner consapevole che non è sufficiente mettere olio in un motore dal design già definito. L’olio va considerato come un vero e proprio componente del motore, come un pistone, una biella o un cuscinetto. Collaborando su un programma di sviluppo e sugli aspetti tecnici, possiamo giungere a proporre una combinazione di hardware e olio che funziona e garantisce le migliori prestazioni”.

Non si tratta di una nuova filosofia per Castrol: questa metodologia è stata impiegata con successo nella sua collaborazione con BMW, sempre in F1®, nel 2004. Ai tempi, i motori erano decisamente diversi: la Williams FW26 guidata da Juan Pablo Montoya era alimentata da un motore V10 da 3.000 cc BMW, che produceva circa 900 cavalli vapore. Gli ingegneri BMW erano convinti di non poter superare il limite dei 19.000 giri al minuto. “Non è assolutamente possibile, ci ripetevano, ma in realtà consideravano l’olio un componente fatto e finito”, racconta Pickford. “Non lo vedevano come una variabile, ma come una costante nella progettazione del motore di base. Il nostro rapporto poi è decollato e, lavorando gomito a gomito con loro, abbiamo cominciato a discutere della progettazione dei cuscinetti.

“Abbiamo finito per utilizzare lubrificanti dalla viscosità estremamente ridotta, molto più bassa di qualsiasi prodotto avessero usato in precedenza, e una serie di soluzioni tecnologiche brillanti per i sistemi di additivi. Riprogettando il proprio sistema di cuscinetti con tolleranze più rigide, sono stati in grado di ridurre l’attrito a un livello che consentiva al motore di salire ulteriormente di giri e di essere un po’ più performante”.

Parte della difficoltà tecnica sta nell’incontrare problemi diversi man mano che il team affronta la stagione. Gli imprevisti vanno risolti urgentemente, pianificando con grande anticipo e reagendo rapidamente nelle situazioni in cui è possibile ottenere prestazioni migliori. Castrol si affida a una serie di consulenti ed esperti del proprio settore, con molti anni di lavoro alle spalle, ed è da loro che nascono molte delle innovazioni. Per contribuire al processo di innovazione, i team devono evitare di fare riferimento al normale olio per auto e pensare a come creare un prodotto ideale per questa applicazione specifica.

Far fronte a normative più severe

In un mondo in cui persone e macchine devono dare il 100%, ogni singolo aspetto delle apparecchiature per la F1 è ideato, testato, modificato e infine prodotto in conformità a standard incredibili. Tutto l’olio utilizzato in un weekend di F1 deve essere in linea con le normative FIA e, nello specifico, con l’Articolo 20 del regolamento tecnico, che impone determinati livelli di viscosità e richiede che l’olio motore sia prodotto e utilizzato solo come lubrificante e non per scopi diversi. “Le norme sull’olio sono estremamente recenti e sono nate per impedire che qualcuno possa pensare di utilizzare l’olio motore come ulteriore fonte di energia da bruciare nel motore”, spiega Pickford.

Castrol fa parte del F1 Fuels Advisory Panel (FOFAP), insieme agli altri fornitori di olio del campionato. Ci sono normative sugli additivi consentiti, che lasciano comunque molto spazio allo sviluppo tecnologico. “Tendenzialmente, ci avvaliamo delle stesse materie prime che utilizziamo per le autovetture di serie”, continua Pickford. Tuttavia, mentre in queste ultime, per questioni di filiera o praticità, dobbiamo limitare il numero di potenziali ingredienti, in F1® possiamo avere un approccio più ampio, perché l’olio viene prodotto in quantità minime”.

Le normative, pur essendo rimaste sostanzialmente simili per i motori di base, sono cambiate anno dopo anno. Tre anni fa si potevano utilizzare cinque motori a stagione; oggi solo tre. In estrema sintesi, questo significa che i motori devono durare il 40% più a lungo e non solo funzionare, ma garantire le stesse eccellenti prestazioni che avevano da nuovi. “L’anno scorso è stata dura, quest’anno lo sarà ancora di più”, spiega Pickford. “Non solo cerchiamo di far sì che i motori durino il tempo necessario, ma proviamo anche a migliorare continuamente in termini di prestazioni. Restare fermi in termini di potenza significa a tutti gli effetti regredire mentre tutti gli altri si evolvono. È una sfida decisamente impegnativa. Ci vuole un olio molto resistente per garantire longevità a questi motori”.

“Si tratta di motori a efficienza elevata, che non vengono semplicemente utilizzati in modo efficiente dal punto di vista dell’applicazione. Se parliamo di potenza e longevità, direi che è impossibile vincere gare o campionati rinunciando all’una o all’altra. È necessario trovare l’equilibrio perfetto fra le migliori prestazioni e la potenza massima, con il giusto livello di resistenza”.

A tale proposito, serve un olio resistente, che protegga il motore e riduca l’attrito. Nel corso degli anni, diversi produttori hanno avuto un approccio estremamente conservativo alla progettazione, finendo per ottenere motori a prova di bomba che non si guastano mai, ma nemmeno consentono miglioramenti dal punto di vista cronometrico. Analogamente, abbiamo visto motori resistenti che sono stati spinti un po’ troppo oltre, sui quali il lavoro di modifica e affinamento non finisce mai. “Serve un equilibrio perfetto ed è molto difficile raggiungerlo”, aggiunge Pickford. Disporre di un olio resistente consente di muovere un passo deciso nella giusta direzione. È logico pensare che nessun contesto sia più adatto a testare le prestazioni di un olio della F1®, dove i motori operano in condizioni di pressione e temperatura estremamente elevate. I risultati sono di grande interesse anche per le autovetture di serie, dal momento che parliamo di motori a benzina a iniezione diretta sottodimensionati con turbocompressore, nella versione più estrema esistente.

“All’interno del motore viene esercitata un’enorme pressione per generare la potenza necessaria, e anche la temperatura è molto elevata, quindi la tecnologia dell’olio motore viene spinta al limite, molto più di quanto si possa fare per motori simili nelle autovetture di serie”.

Tenere il passo a bordo pista

Una volta applicata la tecnologia alla vettura, il lavoro di Castrol non è certo concluso. Quando la RS19 scende finalmente in pista, Castrol è presente e offre un completo supporto mobile, analizzando le prestazioni e supervisionando il controllo della qualità. C’è tutta una serie di criticità e rischi da prendere in considerazione, come la contaminazione del carburante e i dati forniti dall’interazione dell’olio con motore, cambio e metallo di usura. Il team effettua un confronto costante con dati e gradienti previsti e segnala eventuali anomalie, per essere in grado di reagire rapidamente. I principali compiti a bordo pista includono il controllo della qualità su tutto il materiale che viene consegnato, fusto per fusto, e il monitoraggio della progressione dell’usura dei motori, per verificare che rientri nei limiti previsti.

L’olio motore viene controllato a campione, utilizzando uno spettrometro con elettrodo a disco rotante.

“Si tratta di un’apparecchiatura disponibile nel settore, ma per noi sono importanti il modo di utilizzarla e l’interpretazione dei dati”, spiega Pickford. “Quando le auto sono in pista, nel corso del weekend, ogni volta che rientrano ai box, che si tratti di prima immissione o della fine di una sessione, il nostro team è fra i primi a metterci mano. Viene estratto un campione di olio motore, che viene portato rapidamente alla nostra postazione di lavoro. Nel giro di due minuti, due minuti e mezzo dall’ingresso dell’auto ai box, riusciamo a estrarre un campione di olio motore, predisporlo, inserirlo nella macchina, effettuare l’analisi e ottenere i dati da comunicare al team per illustrare le condizioni del motore”.

Lo spettrometro brucia l’olio. È una fonte di energia a elevatissima intensità che eccita il campione d’olio e, così facendo, lo brucia. L’olio poi emette frequenze di luce diverse a seconda degli elementi che contiene, e la brillantezza dei colori esprime la concentrazione.

Dalla concentrazione di metalli come ferro, rame, piombo, titanio e zinco gli ingegneri del Renault F1 Team possono comprendere da dove provenga l’usura del motore e a quale velocità si stia verificando. “Rileviamo queste concentrazioni in parti per milione a fronte del chilometraggio del motore e visualizziamo una traccia della composizione degli elementi che aumenta nel tempo, come è normale che sia”, prosegue Pickford. “Se il valore di uno o più elementi si innalza nettamente, significa che all’interno del motore sta accadendo qualcosa. È l’equivalente di un esame del sangue per il motore.

“Quando una persona non si sente bene si rivolge a un medico che, per verificarne lo stato di salute, effettua un prelievo di sangue: una soluzione molto meno invasiva di un intervento chirurgico. Analogamente, in F1 ai team non è consentito per regolamento di aprire i motori per capire che problemi abbiano. Prelevando un campione di olio motore, possono effettuare un “esame del sangue” senza dover aprire il motore per capire quale sia il problema”.

Lo scopo di tutta questa procedura è permettere al team di ottenere le migliori prestazioni. Castrol, inoltre, mette quanto apprende dal mondo del motorsport a disposizione dei propri team di sviluppo prodotti, cosicché i clienti di Castrol EDGE possano beneficiare delle conoscenze e competenze maturate nei campionati di F1.