Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2015

A indústria automotiva exige produtos que trabalhem em condições extremas. O desenvolvimento de componentes é uma ação de aperfeiçoar os motores de combustão interna para que atinjam a vida requerida com níveis de desgaste aceitáveis, respeitando os limites legais de operação, como por exemplo, valores de emissões de poluentes. Diante dessas exigências, se faz necessário estudar componentes considerados críticos que conhecidamente influenciam no desempenho do motor. A tribologia do par válvula e sede de válvula de admissão é um importante conjunto que se deve ter atenção quanto ao seu desgaste, visto que pode influenciar na degradação do motor quanto aos parâmetros de emissões de poluentes e requisitos operacionais de manutenção e de vida do produto. O objetivo foi avaliar o comportamento do par tribológico, válvula e sede de válvula de admissão, submetidos a ensaios em dinamômetro e veiculares (condições reais de operação), quanto ao nível e tipo de desgaste ocorrido no par. Os resultados obtidos foram correlacionados com os requisitos de desempenho legais e operacionais de um motor ciclo diesel, como também foi realizada a caracterização do tipo de desgaste ocorrido no par tribológico e comparada com a literatura específica. Com base nos resultados, concluiu-se que ocorreu uma excelente compatibilidade entre a válvula e a sede da válvula de admissão; o nível de desgaste não prejudicou o desempenho do motor e as emissões de poluentes; o par tribológico atendeu aos requisitos de trabalho extremos, como operação em altas temperaturas e pressão de combustão com baixas taxas de desgaste; e os tipos de desgastes observados foram classificados como desgaste adesivo e sinais de deformação plástica. / Automotive industry demands products that work under extreme conditions. The development of components for internal combustion engines is an action to improve this product, so that it reaches the required life with acceptable levels of wear and respecting the legal operating limits, such as values of emission pollutants. In view of these requirements, it is necessary to study components considered critical, which are known to influence the performance of the engine. So within this universe the tribology of the intake valve and valve seat insert is an important set, that must receive attention to its wear and consequently its influence to the engine degradation in the parameters of emission pollutants and performance related to the operational maintenance requirements and life of the product. The aim of this work is to evaluate the behavior of the tribological intake pair, valve and valve seat insert, submitted to dynamometer and vehicular tests (real operating conditions), regarding the level and type of wear occurred in the pair. The results were compared with legal and operational performance requirements of a diesel cycle engine, as well as the characterization of the wear type occurred in the tribological pair, with the related literature. Based on the results it was concluded that there was excellent compatibility between the valve and the valve seat material; the wear level did not impar the engine performance and emissions of pollutants; the tribological pair meeting extreme work requirements, such as high temperature operation and combustion pressure while maintaining low wear rates. The wear types observed were classified as adhesive wear and slight signs of shear strain wear.

A indústria automotiva exige produtos que trabalhem em condições extremas. O desenvolvimento de componentes é uma ação de aperfeiçoar os motores de combustão interna para que atinjam a vida requerida com níveis de desgaste aceitáveis, respeitando os limites legais de operação, como por exemplo, valores de emissões de poluentes. Diante dessas exigências, se faz necessário estudar componentes considerados críticos que conhecidamente influenciam no desempenho do motor. A tribologia do par válvula e sede de válvula de admissão é um importante conjunto que se deve ter atenção quanto ao seu desgaste, visto que pode influenciar na degradação do motor quanto aos parâmetros de emissões de poluentes e requisitos operacionais de manutenção e de vida do produto. O objetivo foi avaliar o comportamento do par tribológico, válvula e sede de válvula de admissão, submetidos a ensaios em dinamômetro e veiculares (condições reais de operação), quanto ao nível e tipo de desgaste ocorrido no par. Os resultados obtidos foram correlacionados com os requisitos de desempenho legais e operacionais de um motor ciclo diesel, como também foi realizada a caracterização do tipo de desgaste ocorrido no par tribológico e comparada com a literatura específica. Com base nos resultados, concluiu-se que ocorreu uma excelente compatibilidade entre a válvula e a sede da válvula de admissão; o nível de desgaste não prejudicou o desempenho do motor e as emissões de poluentes; o par tribológico atendeu aos requisitos de trabalho extremos, como operação em altas temperaturas e pressão de combustão com baixas taxas de desgaste; e os tipos de desgastes observados foram classificados como desgaste adesivo e sinais de deformação plástica. / Automotive industry demands products that work under extreme conditions. The development of components for internal combustion engines is an action to improve this product, so that it reaches the required life with acceptable levels of wear and respecting the legal operating limits, such as values of emission pollutants. In view of these requirements, it is necessary to study components considered critical, which are known to influence the performance of the engine. So within this universe the tribology of the intake valve and valve seat insert is an important set, that must receive attention to its wear and consequently its influence to the engine degradation in the parameters of emission pollutants and performance related to the operational maintenance requirements and life of the product. The aim of this work is to evaluate the behavior of the tribological intake pair, valve and valve seat insert, submitted to dynamometer and vehicular tests (real operating conditions), regarding the level and type of wear occurred in the pair. The results were compared with legal and operational performance requirements of a diesel cycle engine, as well as the characterization of the wear type occurred in the tribological pair, with the related literature. Based on the results it was concluded that there was excellent compatibility between the valve and the valve seat material; the wear level did not impar the engine performance and emissions of pollutants; the tribological pair meeting extreme work requirements, such as high temperature operation and combustion pressure while maintaining low wear rates. The wear types observed were classified as adhesive wear and slight signs of shear strain wear.