Ces dernières années, la FIA a introduit des règlements de "gel des moteurs" qui interdisent les développements significatifs des moteurs en Formule 1. Cependant, ces règles ne s'appliquent pas aux huiles moteur utilisées. Augmenter la puissance des moteurs F1 peut servir d'avantage lors des courses. Découvrez comment la viscosité de l’huile moteur contribue à augmenter la puissance des moteurs de formule 1.
Viscosité de l’huile moteur en formule 1
Formule 1
Les voitures de Formule 1 peuvent atteindre des vitesses allant jusqu'à environ 380 km/h (240 mph) avec des moteurs actuellement limités en performance à un maximum de 15000 RPM. Par conséquent, ce sont les voitures de course sur route les plus rapides du monde. Les voitures sont capables d'accélération latérale supérieure à cinq g dans les virages. La formule a évolué au cours de l'histoire du sport, ayant également un effet significatif sur la création d'emplois et un environnement de merchandisage majeur. Cependant, la grande fascination à travers les décennies a été les voitures et leurs moteurs puissants. La performance des voitures dépend de nombreux facteurs, unissant recherche de pointe, innovation, talent, persévérance, tests et courage.
Lubrification de l'huile moteur
Figure 1 : Voiture de Formule 1 pendant une course
La lubrification du moteur, et en particulier les huiles moteur synthétiques utilisées en F1, reste l'un des rares domaines qui n'est pas fortement réglementé. C'est pourquoi les producteurs d'huiles moteur passent beaucoup de temps et d'argent à développer des huiles spécifiquement pour les moteurs F1 haute performance. La fonction principale du lubrifiant dans les moteurs de Formule 1 – comme dans tout autre moteur à combustion interne – est de former un film entre les pièces mobiles pour prévenir tout contact métal sur métal. Tout contact direct entre des pièces mobiles peut entraîner, au pire, une panne due à un grippage ou, au mieux, une usure accélérée du moteur. Cela doit être évité car le nombre de moteurs qui peuvent être utilisés par saison est limité. Une bonne huile doit protéger les composants du moteur à des températures allant jusqu'à 300 °C sans avoir une viscosité trop faible, ce qui entraînerait une protection insuffisante contre l'usure, l'évaporation ou la carbonisation.
Différence entre les huiles moteur de Formule 1 et les huiles moteur ordinaires
Dans un moteur de Formule 1, qui développe une puissance six à dix fois supérieure à celle du moteur d'une voiture ordinaire, le stress mécanique augmente de manière exponentielle. Développant une puissance maximale de 750 HP à 900 HP (560 kW à 670 kW) à 15000 RPM, la vitesse du piston dans le cylindre sur une courte distance est énorme, équivalant à une accélération incroyable de près de 9000 fois la gravité. Le stress mécanique énorme sur les paliers de bielle est le résultat des énormes accélérations et décélérations, donc le film lubrifiant doit protéger les pièces contre d'énormes forces. En plus de la friction, il existe d'autres processus qui consomment de l'énergie et donc de la puissance, et c'est ce que les ingénieurs tentent de réduire. En considérant comment le lubrifiant contribue à augmenter la puissance, l'aspect fondamental est la viscosité de l'huile moteur. Grâce à des recherches spécifiques sur la viscosité et le frottement des lubrifiants dans toutes les parties du moteur et de la boîte de vitesses, les lubrifiants développés par les fournisseurs de Formule 1 permettent de gagner plusieurs pourcentages de puissance. Dans une situation concurrentielle où tout gain de puissance peut garantir un avantage stratégique décisif, cette contribution peut être décisive.
Détermination de la viscosité de l'huile moteur
Les mesures doivent être très précises pour la recherche et le développement approfondis et innovants. Cependant, en tenant compte de ce qui est en jeu en Formule 1 et en gardant à l'esprit les différentes conditions ambiantes lors de toutes les courses, les huiles moteur sont souvent testées sur le site de course. Idéalement, le même instrument est utilisé dans l'usine et sur le circuit de course ; il devrait être plutôt petit et insensible aux vibrations afin qu'il puisse être utilisé dans un camion de laboratoire mobile. Cela devrait fonctionner dès la sortie de la boîte, sans longs temps de configuration ni calibrations fastidieuses. La mesure doit être rapide et fiable, car une déviation de seulement 1 % de viscosité peut équivaloir à plusieurs chevaux-vapeur ! Les viscomètres SVM très précis répondent à ces critères. Ils combinent un viscosimètre rotatif sans friction avec un densimètre numérique à tube en U dans le même bloc de thermostat Peltier :
Figure 2 Principe de mesure de viscosité du viscosimètre SVM
Série Viscosimètre SVM
Les viscosimètres SVM haute précision sont des viscosimètres ultra-précis basés sur le principe de mesure Couette et possèdent une cellule de mesure de la masse volumique intégrée. La petite cellule de mesure de viscosité contient un tube rempli d'échantillon liquide qui tourne à une vitesse constante. Un rotor de mesure avec un aimant intégré flotte librement dans l'échantillon. Les forces de cisaillement de l'échantillon entrainent le rotor tandis
qu'une force magnétique ralentit sa rotation. Peu de temps après le début de la mesure, le rotor atteint une vitesse d'équilibre. Cette vitesse est convertie en mesure de la viscosité du fluide (figure 1) Un seul cycle de mesure sur un petit volume d'échantillon de 2.5 ml permet d'obtenir la viscosité cinématique, la masse volumique, la viscosité dynamique, l'indice de viscosité, et bien davantage. Les extrapolations intégrées permettent des calculs de viscosité et de densité pour n'importe quelle température.
