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Título: Efeito da diluição de etanol em óleo lubrificante de baixa viscosidade no comportamento tribológico do contato anel do pistão/ cilindro
Título(s) alternativo(s): Effect of the ethanol dilution in a low viscosity engine oil lubricant on the tribological behavior of piston ring/cylinder liner contact
Autor(es): Crepaldi Junior, Jesuel
Orientador(es): Vale, João Luiz do
Palavras-chave: Tribologia
Álcool
Óleos lubrificantes
Motores de combustão interna
Tribology
Alcohol
Lubricating oils
Internal combustion engines
Data do documento: 26-Out-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Referência: CREPALDI JUNIOR, Jesuel. Efeito da diluição de etanol em óleo lubrificante de baixa viscosidade no comportamento tribológico do contato anel do pistão/cilindro. 2017. 118 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2017.
Resumo: Com a tendência mundial ao pensamento sustentável, biocombustíveis renováveis como o etanol vem ganhando cada vez mais espaço, e a sua aplicação em motores Flex Fuel oferece vários benefícios, como a redução da emissão de CO2. Porém, a utilização de etanol como combustível traz alguns obstáculos tribológicos significantes. Neste contexto, o presente trabalho teve como principal objetivo analisar a influência da diluição, por etanol anidro e hidratado, de um lubrificante de baixa viscosidade 0W-20 API SN no comportamento tribológico do contato anel do pistão/camisa do cilindro por meio de um teste reciprocativo conduzido em um tribômetro SRV. As amostras da camisa brunida, fabricada em ferro fundido cinzento, e do anel PVD, foram extraídas diretamente de peças reais de um motor de combustão interna. O comportamento tribológico foi avaliado com base em resultados obtidos em dois tipos de ensaios independentes - ensaios de curta duração, representativos das sequencias de atrito, e de longa duração, representativos da sequência de desgaste. Com esse procedimento, o atrito foi avaliado a partir dos resultados obtidos de ambos os ensaios por meio da sua caracterização em curvas Stribeck-like, bem como do seu comportamento em função do tempo - obtido nos ensaios de longa duração. O desgaste foi discutido em relação a perda volumétrica da camisa do cilindro. Com base nos resultados obtidos, foi encontrado que, a adição do modificador de atrito - friction modifier (FM) à formulação do óleo base melhorou o desempenho tribológico. Assim, atrito e desgaste foram reduzidos substancialmente, o que atesta desempenho superior desse lubrificante em regimes de atrito misto e limítrofe devido a influência do FM. Porém, quando etanol anidro ou hidratado estavam presentes nesse óleo, o comportamento tribológico mudou consideravelmente – atrito e desgaste aumentaram, principalmente em condições representativas do ciclo urbano aplicadas aos ensaios, com a presença do etanol hidratado perdurando por mais tempo. Estas condições seriam equivalentes a partida a frio do motor de combustão interna e seu aquecimento durante trajetos de curta duração. Após os testes, a presença de tribofilme proveniente do FM foi constatada na superfície desgastada de todas as camisas, e uma relação entre o volume de desgaste medido e a área recoberta por esse tribofilme foi encontrada. Desta maneira, a presença de etanol anidro e hidratado influencia o comportamento tribológico do contato anel do pistão/camisa decisivamente, principalmente em baixas temperaturas onde a presença de etanol e água aparenta alterar as propriedades do lubrificante, de modo a causar aumento do CoF e do desgaste.
Abstract: With the worldwide trend towards sustainable thinking, renewable biofuels such as ethanol are gaining further importance, and its application in Flex Fuel engines provides several benefits such as the lowering of CO2 emissions. However, the use of ethanol as a fuel brings some significant tribological drawbacks. With this in mind, the present work had as its main goal the analysis of both anhydrous and hydrated ethanol dilution effect in a low viscosity engine oil lubricant 0W-20 API SN on the tribological behavior of piston ring/cylinder liner contact with aid of a reciprocating test conducted by a SRV tribometer. Honed gray cast iron cylinder liner and PVD ring samples were taken directly from an internal combustion engine. The tribological behavior was evaluated with regard to the results acquired in two independent tests: short and long duration tests, representative of friction and wear sequences, respectively. With this procedure, CoF was judged from both tests by means of its characterization depicted on Stribeck-like curves, as well as of its behavior as a function of time, recorded from the long duration tests. Wear was discussed according to its response based on the liner worn surfaces measures. Relating to the results obtained, it was found that, with the addition of the Friction Modifier to the base oil formulation, both friction and wear reduced substantially, which attests the superior performance of such oil in mixed and boundary friction regimes due the FM influence. However, when anhydrous or hydrated ethanol were present in this lubricant, the tribological behavior was changed notably – friction and wear increased markedly, mainly in conditions representative of urban cycle, i. e., cold-start, warm-up and short-trips occasions, with the presence of hydrated ethanol lasting longer. After the tests, the tribolfilm presence provided by the FM was found on the surfaces for all tested liners, and a correlation between the measured wear volumes and the area covered by the tribofilm was encountered. Hereby, the anhydrous and hydrated ethanol presence influences the tribological behavior of the piston ring/cylinder liner contact critically, mainly at low temperatures, when ethanol and water might alter the lubricant properties and performance by increasing both CoF and wear.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9604
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