Contrairement aux restrictions drastiques qu’il impose sur les carburants, le règlement technique FIA laisse une grande liberté d’action dans le domaine des lubrifiants F1. Les chimistes doivent relever un double défi : affermir la fiabilité tout en traquant la performance. A leur disposition, une vaste palette de composants et d’additifs pour formuler les produits les plus adaptés. Leur but : contribuer à la victoir e en piste, mais aussi tirer des enseignements de la compétition afin d’améliorer la qualité des gammes proposées au grand public.
Les contraintes touchent les trois zones classiques du moteur : la distribution (notamment par les pressions qui s’exercent sur l’arbre à cames, ou les dentures des pignons entraînant les arbres à cames), les ensembles pistons-segments chemises, et les paliers. Mais avec le turbo apparaît une nouvelle zone sensible : les paliers du turbocompresseur. De plus, les
températures de fonctionnement seront à certains endroits des organes mécaniques
sensiblement plus hautes qu’en 2013. Chacun de ces domaines a exigé une
réponse spécifique en termes de viscosité comme de propriétés anti-usure ou de haute
stabilité thermique.
Contribuer à la puissance et à l’économie d’énergie
Autoriser le moteur à monter dans les tours permet de libérer de la puissance. Total cherche donc à optimiser l’énergie libérée lors de la combustion en limitant les frottements internes du moteur. La viscosité du lubrifiant joue ainsi un rôle déterminant. Elle conditionne en effet les performances de l’attelage mobile : vilebrequin, bielles et pistons. Le film d’huile qui s’insinue
entre les pièces métalliques doit alors être suffisamment robuste pour séparer les pièces et assurer leur déplacement relatif à grande vitesse sans contact entre elles. Les contraintes physiques supportées par la mécanique et par le lubrifiant sont énormes. Si certaines parties du moteur, comme le milieu du segment sur la chemise du piston, ou les paliers, disposent d’un
film d’huile à l’épaisseur confortable (2 à 3 microns), d’autres pièces en mouvement ne sont séparées que par quelques millièmes de microns. C’est le cas, entre autres, de la distribution.
Protéger la mécanique
Sur certains organes du moteur, la répétition des contacts « intermétalliques » à forte pression entre pièces mécaniques provoque l’augmentation rapide des frottements, synonyme d’usure, de perte de puissance et de casse potentielle. Sous cette pression, le lubrifiant est fortement cisaillé et s’échauffe. Le film d’huile peut alors se rompre et, en cas de contacts entre les pièces métalliques, frottement et usure augmentent rapidement, la puissance chute et la casse menace.
Avec le propulseur Renault Energy F1-2014 apparaît une nouvelle zone sensible : les paliers du turbocompresseur. La formulation adaptée ? Ni trop fluide, ni trop peu, afin de protéger le moteur de l’usure, d’assurer une bonne lubrification des paliers fluides du turbo, et d’éviter les dépôts sur les parties chaudes. Des additifs sont utilisés pour leur propriété à créer un film additionnel qui protège les surfaces.
Refroidir le moteur
En Grand Prix, l’évacuation de la chaleur est primordiale. Sur certaines surfaces réduites, les contacts « intermétalliques » entre les pièces génèrent des points très chauds. Le lubrifiant lui-même produit des calories par le cisaillement. L’évacuation de la chaleur est donc cruciale, notamment au niveau des fonds de gorge des pistons. Gare alors à l’oxydation et aux dépôts de carbone ! Les élévations de température sur des volumes faibles – de l’ordre du microlitre – atteignent plusieurs centaines de degrés en une fraction de seconde. La solution ? Un bon apport de lubrifiant dans ces endroits sensibles, au bon moment, et des débits suffisants pour évacuer la chaleur rapidement. Atteindre cet objectif autorise un dimensionnement optimal de la ou des pompes à huile afin d’éviter de perdre de la puissance. A la clé, la possibilité de dimensionner correctement la ou les pompes à huile.
A suivre...