Để đảm bảo một số tiêu chí về an toàn cũng như môi trường, Liên đoàn xe thể thao quốc tế (FIA - Fédération Internationale de l"Automobile) đã giới hạn giá trị của chỉ số octane, lượng oxi-nitơ và cả tỷ trọng của nhiên liệu.
Ngoài ra, xăng của xe F1 không được chứa những hợp chất không có trong xăng thương mại, những yêu cầu này dựa trên quyết định của Nghị Viện Châu Âu cho sản xuất xăng thương mại từ năm 2000. Các chuyên gia đã sử dụng những mô hình toán học để dự đoán công suất và đặc tính giới hạn của xăng, một loại nhiên liệu có thể được sẵn sàng để tăng công suất cho xe sẽ sẵn sàng trong lệnh giới hạn của FIA.
Lịch sử phát triển
Trở lại những năm thành lập giải đua Công thức 1, hỗn hợp nhiên liệu lúc đó được trộn bởi các nhà hóa học. Họ chế ra những hỗn hợp này từ những chất như benzen, methanol, aceton và nitrobenzen, chúng được rút hết ra khỏi động cơ ngay lập tức sau khi các cuộc thử nghiệm hay đua. Nếu không thực hiện công đoạn này trước, động cơ sẽ bị hỏng chỉ sau một đêm. Sau đó, đến cuối những năm 60 của thế kỷ trước, các nhà khoa học mới cho thêm dầu hỏa trước khi danh sách những chất cho phép được thêm vào đã làm hẹp thêm bởi FIA, để bảo vệ các tay đua và thợ cơ khí.
Đến cuối thập niên 70, những điều chỉnh mới cho phép sử dụng loại xăng có chỉ số octane cao, được bán tại Pháp, Ý, Đức và Anh. Xăng RON 101 đã được bán trên các trạm xăng tại Châu Âu, với dung sai cho phép lên đến RON 102. Về sau thì loại xăng này không được phép bán nữa, lúc này các nhà cung cấp đã được cho phép chuẩn bị một loại xăng đặc biệt cho xe đua F1. Vì thế, những chiếc xe F1 đã có thể sử dụng loại xăng phức tạp hơn và khác biệt so với loại xăng thương mại thông thường.
Đến cuối những năm 80, xăng RON 102 tiếp tục bị hạn chế, và giới hạn cả hàm lượng oxi và nitơ (dưới 2%). Ngoài ra, những hạn chế mới tiếp tục được ban hành, như áp suất hơi, tỷ trọng, hàm lượng benzen và chì, cũng đã được thêm vào. Một thời gian sau, các công ty dầu lửa cũng đã thử nghiệm hơn 300 hỗn hợp cho đến đầu thập niên 90.
Năm 1992, FIA quyết định nếu sử dụng bất kỳ chất nào trong nhiên liệu mà không tìm thấy trong xăng thương mại thì sẽ bị coi như một hành vi gian lận bất hợp pháp. Từ năm 1993 đến nay, chỉ có loại xăng không chì phù hợp với tiêu chuẩn Châu Âu là được chấp nhận, từ đó việc sản xuất bắt đầu nhiên liệu cho xe đua F1 với mục đích thu được nhiều công suất nhất từ động cơ có thể, không tính đến độ bền và yêu cầu tiết kiệm nhiên liệu.
Quy trình sản xuất thông thường
Việc sản xuất bắt đầu với mục tiêu thu được nhiều công suất nhất từ động cơ có thể và không tính đến độ bền và chú trọng tiết kiệm nhiên liệu.
Giai đoạn đầu tiên là sử dụng một mô hình máy tính để dự đoán, dữ liệu được lấy từ hơn 100 vật liệu thô để thu được loại xăng thử nghiệm. Những nghiên cứu để cho hỗn hợp nhiên liệu tốt nhất và cho công suất cao để quyết định đến từng giây cho xe đua, các kỹ sư có thể trộn và đốt xăng ảo, mà không cần có một quy trình sản xuất thực.
Một vài đội đua đã phát triển công nghệ máy tính của họ, nên xăng ảo có thể được thử nghiệm trên một động cơ ảo. Những mô hình toán học này đã được sử dụng cho động cơ của xe Công thức 1 với rất nhiều loại nhiên liệu khác nhau và các đặc tính của các loại nguyên liệu thô.
Giai đoạn thứ hai là chuẩn bị một phần nhỏ của các loại nhiên liệu khác nhau và thử nghiệm chúng trong phỏng thí nghiệm để xác định chúng có đạt các tiêu chuẩn không, và sau đó được thử với động cơ để đo công suất và tiêu thụ.
Sau khi chọn được vài mẫu có thể thành công với các động cơ, động cơ được thử nghiệm bền trên băng thử và trên đường thử. Một khi hỗn hợp xăng được xác định, một mẫu được gửi đến phong thí nghiệm FIA tại Anh để chứng nhận.
Với dầu nhờn, các công ty dầu lửa sản xuất theo từng đợt, với Elf họ sản xuất mỗi đợt với số lượng 40 m3 tại trung tâm nghiên cứu Solaize của Elf và được vận chuyển trong nhiều thùng 50 lít.
Một đội đua hàng đầu cần khoảng 3.600 lít nhiên liệu và 200 lít dầu động cơ, 180 lít dầu hộp số, 80 lít dầu thủy lực, 20 lít dầu làm mát và hàng kilo gram mỡ cho một chặng đua.
Luôn có một kỹ sư đại diện của hãng dầu lửa tại mỗi chặng đua trong 5 ngày để kiểm tra trước nếu tất cả nhiên liệu đã được đưa đến để điều điều chỉnh các máy sắc ký và quang phổ để cho phép phân tích và chuẩn đoán động cơ. Tại cuối chặng đua, tất cả dầu không sử dụng được đưa trở lại cho nhà sản xuất.
Cấu tạo hóa học phức tạp
Như đã đề cập ở trên, nhiên liệu cho xe đua công thức 1 có thành phần tương tự như các loại xăng thương mại khác. Nó chỉ khác ở tỷ lệ các thành phần cấu tạo nên xăng. Theo những điều luật giới hạn của FIA, lượng hydrocarbon bên trong nhiên liệu của xe đua F1 có thể được phân loại thành hai loại chính:
+ Hydrocarbon no: Trong trường hợp này, phân tử chứa đủ nguyên tử hydro
- Paraffin (mạch thẳng, liên kết đơn giản): Cao phân tử lượng thuộc loại alkan hydrocarbon với công thức hóa học chung là CnH2n+2, trong đó n nằm giữa 22 và 27.
- Naphthenic (mạch vòng với liên kết đơn giản): Có đặc tính nhiệt độ vô cùng thấp, chủ yếu sử dụng để bôi trơn.
+ Hydrocarbon không no: phân tử không chứa đủ nguyên tử hydrocarbon.
- Aromatic (mạch vòng, với liên kết kép và các liên kết đơn giản khác, đó là nhân benzen): chúng được gọi là họ hydrocarbon thơm. Thành phần chủ yếu của aromatic là benzen, tuoluen và xylen.
- Diolefin hay Diene (mạch thẳng với liên kết kép)
- Acetylen (mạch thẳng với liên kết ba): Acetylen là một phần của alkyn.
Xăng xịn thì bình phải "độc"
Để đảm bảo an toàn trong suốt chặng đua, xe công thức 1 sử dụng loại bình nhiên liệu có thể biến dạng được làm từ vật liệu Kevlar - thường xuất hiện trong áo chống đạn. Loại bình nhiên liệu này giảm thiểu tối đa nguy hiểm về cháy nổ trong những trường hợp xảy ra tai nạn. Khi có lực tác động mạnh, bình nhiên liệu sẽ tự biến dạng tại vùng áp suất đặt vào, ngoài ra tất cả các đường nhiên liệu sẽ tự ngắt để đề phòng các đường nhiên liệu bị dò nứt.
Thậm chí, các nhà sản xuất còn bố trí một bộ phận dập lửa trong vùng nhạy cảm của xe sẽ tự động mở khi xảy ra va chạm. Chưa hết, kích thước của bình nhiên liệu còn khá quan trọng đối với những thiết kế khung gầm và có thể ảnh hưởng đến tiêu thụ nhiên liệu của xe, sự hạn chế chiều dài trung bình, động lực học… Do đó, bình xăng được đặt ngay dưới ghế lái, nó chiếm không gian được xác định giữa lái xe và động cơ.
Bơm xăng cho xe F1 có gì khác?
Những chiếc xe đua công thức 1 hiện đại có thể tiêu thụ từ 180 đến 200 lít nhiên liệu trên 300 km đường đua. Các tay đua có thể điều chỉnh được một chút con số này tùy theo cách lái xe. Từ năm 1994, nạp nhiên liệu tại các điểm dừng (pit stop) trở lại với các giải đua công thức 1, mang lại sự phấn khích cho khán giả chứng kiến cuộc đua.
Các đội đua luôn có ba người để nạp nhiên liệu cho xe: Người thứ nhất gọi là “hoseman” có nhiệm vụ cắm ống bơm xăng vào xe và kéo nó ra khi đã đủ nhiên liệu cho xe. Một thành viên thứ hai giữ ống nhiên liệu đúng vị trí sau hoseman để có thể đẩy ống nhiên liệu ra nhanh chóng sau khi quá trình bơm nhiên liệu kết thúc, người thứ ba giúp tránh đảm bảo an toàn cho 2 nhân viên phía trên khỏi những sự cố bất ngờ.
Trong một cuộc đua, một chiếc xe có thể phải nạp nhiên liệu với tốc độ 11 lít/giây, điều này đã gây ra nhiều hoài nghi về độ an toàn mỗi khi xe dừng tại pit stop. Tuy nhiên, FIA đã công nhận là những công tác bơm nhiên liệu tại pit stop đảm bảo các tiêu chuẩn về an toàn cháy nổ. Mặc dù vậy, một vài tai nạn đã xảy ra trong những đầu thực hiện công tác bơm nhiên liệu tại pit stop nhưng để giữ an toàn đến mức có thể, FIA đã yêu cầu một công ty của Pháp tạo các thiết bị bơm như mong muốn của từng đội. Mỗi một đội phải trả 30 nghìn Euro cho việc đặt thiết bị.
Bất cứ khi nào có vấn đề xảy ra, đường nhiên liệu sẽ bị cắt tự động để giảm thiểu những nguy cơ an toàn cháy nổ. Bên cạnh đó, các đội đua thường dùng các sử dụng vật liệu phi kim để tránh nhiên liệu bị nóng lên khi bơm với ly Nhiệt độ thấp sẽ khiến mật độ phân tử cao hơn, từ đó sinh ra công suất nhiều hơn với mỗi lượng nhiên liệu tương đương phun trong xilanh. Thông thường, nhiên liệu thường chỉ được giữ quanh 10 độ C.
