Fot. ExxonMobil

Aktywność ExxonMobil Lubricants&Specjalties w sportach motorowych jest częścią programu technicznego rozwoju środków smarnych, pozwalającą badać je w ekstremalnych warunkach eksploatacyjnych.

W zamian za stworzenie dogodnych warunków do takich specyficznych badań zespoły Formuły 1 oczekują od współpracujących z nimi producentów olejów, smarów i paliw nie tylko sponsorskiego wsparcia, lecz także zapewnienia startującym pojazdom możliwie najlepszych materiałów eksploatacyjnych. Interesy obu stron są więc z założenia zbieżne, a ponadto renomowane marki olejowe opracowują i systematycznie doskonalą produkty przeznaczone specjalnie do samochodów wyczynowych. Obecnie w zakresie obsługi samochodów Formuły 1 eksperci ExxonMobil koncentrują się na pięciu kluczowych produktach syntetycznych:

• Mobil 1 – olej silnikowy chroniący silniki i zwiększający ich moc oraz sprawność;
• Mobil 1 SHC – olej przekładniowy zapewniający najwyższe osiągi skrzyń biegów w ekstremalnych warunkach pracy;
• Mobil SHC 220 – smar minimalizujący opory toczenia łożysk kół dla zwiększenia ich prędkości obrotowej;
• Mobil SHC – płyn hydrauliczny umożliwiający osiąganie najwyższej wydajności przez skomplikowane systemy hydrauliczne;
• Mobil SHC 1500 – smar zapewniający niezawodność działania przegubowych połączeń wału napędowego.

 MAC Mobil 1 Analytical Centre, czyli mobilne laboratorium analityczne używane w boksach serwisowych Formuły 1

Wymogi stawiane tego rodzaju produktom nie mogą być jednak spełniane wyłącznie dzięki ich ogólnie wysokiej jakości. Olej, smar lub płyn hydrauliczny muszą być traktowane jak integralna część całej konstrukcji pojazdu, idealnie przystosowana do współpracy z konkretnymi systemami, podzespołami i ich pojedynczymi komponentami. Tylko wtedy uzyskuje się najlepsze efekty sportowe. Potwierdzają to zawodnicy i inżynierowie zespołu F1 Vodafone McLaren Mercedes, których zdaniem olej Mobil 1 zwiększa wszystkie osiągi smarowanych nim bolidów w tak wymierny sposób, że jego stosowanie oszczędza w każdym wyścigu czas jednego okrążenia.

W walce o te sukcesy mają swój udział potężne ośrodki badawczo-wdrożeniowe firmy ExxonMobil, lecz na bezpośrednim jej froncie działają jednostki o nazwie MAC Mobil 1 Analytical Centre, czyli mobilne laboratoria analityczne, instalowane na czas zawodów w boksach serwisowych Formuły 1.

Spektrometr iskrowy do analizy zanieczyszczeń oleju

Część ich wyposażenia stanowią spektrometry iskrowe, umożliwiające wykrywanie, identyfikację i pomiar stężenia cząstek metali w olejach smarnych i płynach roboczych. Sprawdzany jest w ten sposób aktualny stan elementów silników, skrzyń biegów i układów hydraulicznych, a dokładniej: stopień ciernego zużycia ich wzajemnie współpracujących powierzchni. Rezultaty tych badań są gromadzone w bazach danych i wykorzystywane do późniejszych analiz dokonywanych zarówno przez konstruktorów samochodów wyścigowych, jak i przez personel inżynieryjny odpowiedzialny za rozwój produktów marki Mobil 1.

Pozwala to w pierwszym rzędzie precyzyjnie przewidywać żywotność tych części, z których opiłki zostały zidentyfikowane w badanym oleju, a potem, w razie potrzeby, dokonać odpowiednich modyfikacji konstrukcji samochodowych mechanizmów lub formulacji stosowanych środków smarnych, by te erozyjne procesy odpowiednio spowolnić. Podejmowanie trafnych decyzji w tym zakresie ułatwia przeprowadzanie badań analitycznych oddzielnie dla wszystkich faz pracy pojazdu w trakcie całego wyścigowego weekendu. Można więc, porównując poszczególne wyniki, ustalić, kiedy zużycie części np. silnika jest najbardziej intensywne: czy w którymś z etapów jego rozgrzewania, czy podczas jazd kwalifikacyjnych lub w trakcie samego wyścigu, i wyciągnąć z tego optymalne wnioski.

Schemat analizy spektrograficznej

Spektrometr iskrowy działa z dokładnością umożliwiającą wykrywanie oraz identyfikację nawet pojedynczych atomów dowolnego metalu. Małą próbkę oleju zawierającego śladowe ilości cząstek metalicznych poddaje się działaniu iskier elektrycznych, przeskakujących w stosownie zaprogramowanych cyklach pomiędzy dwiema elektrodami urządzenia. Jonizujące działanie łuku elektrycznego sprawia, iż wieloskładnikowe cząstki metalicznych zanieczyszczeń rozpadają się na poszczególne jednorodne składniki, które pod wpływem dostarczanej do nich energii elektrycznej zaczynają emitować światło. Każdy składnik emituje przy tym światło o specyficznej dla niego barwie, czyli długości fali. Ponieważ intensywność tej emisji jest proporcjonalna do masy obecnych w próbce cząstek danego rodzaju, można drogą pomiarów fotometrycznych określić ich stosunkową zawartość w ogólnej masie oleju, z którego pochodzi dana próbka.

Do takiej pośredniej identyfikacji i pomiaru ilości opiłków metalowych służy optyczna część urządzenia, połączona światłowodem ze wspomnianym uprzednio źródłem emisji światła. Trafia ono w postaci zwartej, wielobarwnej wiązki do wnętrza tzw. koła Rowlanda, gdzie pada na siatkę dyfrakcyjną i, odbijając się od niej, ulega rozszczepieniu na oddzielne składniki widmowe.

Zmiany stężenia cząstek metalu w oleju

Zjawisko to jest podstawą analizy spektroskopowej, gdyż każde widmo ulega załamaniu pod innym kątem i przez to pada na inny element światłoczuły, zwany detektorem CCD. Generowane w nim napięcie elektryczne jest proporcjonalne do intensywności światła w danym widmie, czyli do masy cząstek określonego metalu w zjonizowanej próbce.

Do szybkiego badania zawartości substancji śladowych w stosowanych podczas wyścigów paliwach służy urządzenie zwane chromatografem gazowym. Jego odmiana konstrukcyjna wykorzystywana w zestawie MAC Mobil 1 Analytical Centre działa na zasadzie wtryskowego wprowadzenia próbki do długiej na kilkadziesiąt metrów, spiralnie zwiniętej rurki kapilarnej, wypełnionej substancją dobrze rozpuszczającą paliwo. Podgrzewanie rurki powoduje odparowanie ciekłego roztworu, a jego zanieczyszczenia tworzą na ściankach bardzo cienki film, który odparowuje stopniowo kolejnymi frakcjami. Te zaś, po zjonizowaniu, identyfikowane są metodą pomiarów elektrycznych.

Chromatograf gazowy używany przez ekspertów ExxonMobil podczas współpracy z teamem F1 Vodafone Maclaren Mercedes

Tweet

Mike Frost
Doradca ds. środków smarnych Mobil 1 Racing, ExxonMobil Lubricants&Petroleum Specialties