Comportamento tribológico do anel de primeiro canalete em motores operando em sistemas flex fuel

Abstract

Resumo: O estudo do comportamento tribológico dos anéis de pistão de um motor à combustão interna envolve interações complexas relativas ao contato mecânico, temperaturas, pressões, velocidades e acelerações. Este sistema é responsável pela manutenção da vedação da câmara de combustão e tem influência direta na performance do motor, sendo também o principal responsável pelo consumo de óleo durante a vida do motor. O consumo de óleo controlado pelos anéis também influencia diretamente a quantidade de gases emitidos pelo motor e por conseqüência o respeito às normas de emissões. Diversas soluções técnicas são amplamente utilizadas pela indústria automobilística em motores à gasolina. Muitos estudos e desenvolvimentos foram realizados anteriormente sobre os motores a álcool, porém atualmente com o surgimento dos motores flexíveis, chamados de sistema Flex Fuel, muitos motores à gasolina foram adaptados para o funcionamento em álcool e apresentam soluções robustas para o funcionamento nos dois tipos de combustível. Estes motores, em ampla ascensão no mercado brasileiro, são atualmente temas de diversos estudos e desenvolvimentos por se tratarem de uma tendência econômica de mercado em crescimento no Brasil. O objetivo deste trabalho é avaliar o desgaste e a durabilidade de anéis da primeira canaleta de pistões quando sujeitos a um funcionamento em álcool e gasolina em um sistema Flex Fuel. Esta avaliação será efetuada em laboratório através de ensaios em tribômetro. Os testes serão comparados com amostras de anéis testadas em ciclos de durabilidade em dinamômetro de motor e veículos de teste de rodagem durante 100.000 km. Os resultados desta análise visam otimizar a definição técnica dos anéis de modo a minimizar custos, porém visando manter a mesma confiabilidade e durabilidade dos motores.

Abstract: Tribological behavior of internal combustion piston rings engine includes complex interactions of mechanical contacts, temperatures, pressures, velocities and accelerations. This system is responsible for the combustion sealing with direct influence to the engines performance and oil consumption. Many solutions are applied in these days by automotive industries and many studies and developments were realized in the past for alcohol engines, but actually with the technology of flexible engines called Flex Fuel many classical gasoline engines were adapted to work with alcohol fuel and solutions to work with these two kinds of fuel were established. These Flex Fuel engines have a growing tendency in the Brazilian Market in the last years because the electronic flexibility technology to control the engines and the low price of alcohol in the market. The purpose of this paper is evaluate the wear and durability of top piston rings working with gasoline and ethanol alcohol as a fuel. This presentation will also describe the wear and friction of cast iron and steel Flex Fuel piston rings during reciprocating bench tests, vehicles durability tests and dyno tests. The results will guide the optimization of technical definitions for Flex Fuel piston rings.