Efeito da utilização de óleos de baixa viscosidade no consumo de motores ligeiros diesel em condições estacionárias e transitórias.

Efeito da utilização de óleos de baixa viscosidade no consumo de motores ligeiros diesel em condições estacionárias e transitórias. Resumo Em relação ao aquecimento global devido às emissões de dióxido de Carbono (CO2), o esgotamento das reservas de petróleo bruto e o seu correspondente aumento dos preços, a OEM está a procurar diferentes soluções para aumentar a eficiência do motor de combustão interna, entre os quais, o uso de óleos de baixa viscosidade representa uma forma atraente na relação custo/beneficio para alcançar esse objectivo. Em termos de consumo de combustível, o efeito dos óleos de baixa viscosidade é aproximadamente 2%, dependendo das condições de teste, se é realizado num laboratório ou “na estrada”. Este estudo apresenta os benefícios do consumo de combustível para a utilização de um óleo 5W20 comercial, em comparação com óleos da gama SAE, testado em motores ligeiros diesel (light-duty diesel engine), quando estes de encontram sob o motored test, stationary test e no Novo Ciclo de Condução Europeu (NEDC). 1-Introdução É um facto bem conhecido que os gases que provocam o efeito de estufa, que são libertados a partir do processo de combustão, que tem lugar durante o ciclo de trabalho dos motores de combustão interna contribui de forma significativa para o aquecimento global [1-3]. Alem disso, o aumento sustentado do preço dos combustíveis fosseis e a diminuição na extracção do petróleo bruto, aumenta a necessidade de melhorar a eficiência deste tipo de motores [4-6]. Apesar das medidas desenvolvidas no sentido de aumentar a poupança de combustível e os regulamentos impostos, por vários países nos últimos anos, relativamente as emissões de CO2, tanto para veículos ligeiros como pesados, espera-se que cada vez mais venham a ser impostas medidas e regulamentos mais severos [7-8]. Para enfrentar estes desafios, a OEM tem vindo a trabalhar no sentido de desenvolver novas técnicas para reduzir tanto o consumo de combustível como as emissões de CO2. Nestas técnicas está presente a injecção directa, o acionamento variável de válvulas, redução da força com vista à redução de custo, motores star-stop, a utilização de biocombustíveis, etc. Além dos referidos anteriormente o uso de óleos de baixa viscosidade têm sido estudados como maneira para reduzir o consumo de combustível, com base no princípio de que quanto menos viscoso é o combustível, menos é a potencia do motor necessária para serem atingidas algumas condições operacionais especificas [9-11]. Tribologicamente esta suposição só é valida quando a interface do objecto lubrificado está sob um regime hidrodinâmico, o que ocorre quando a espessura da camada de lubrificante é grande o suficiente para evitar o contacto entre as peças em movimento, sendo a resistência ao cisalhamento interna do lubrificante a única resistência que e opem ao movimento relativo. Consequentemente, reduzindo a viscosidade do óleo, a magnitude desta resistência tende a diminuir, principalmente, a relação da viscosidade. No entanto, a abordagem com vista à redução da viscosidade deve ser feita com cuidado, quando se diminui a viscosidade do óleo do motor implica uma menor espessura do óleo, mudando para um regime de lubrificação mista e direccionando o lubrificante para zonas de fronteira onde o desgaste poderia ser maior. É importante mencionar que a utilização de óleos de baixa viscosidade não exige modificações adicionais do motor, por isso a relação custo/benefício é melhor do que para as outras técnicas. No entanto, os benefícios relatados de redução de consumo de combustível quando são utilizados óleos de baixa viscosidade, em termos de percentagem, pode variar significativamente, tanto para os ligeiros como para os pesados, que varia de 0.5% a 3.5% dependendo de muitos factores como a natureza de teste (ou seja, chassis dyno, o banco de fired test, motored test do motor e a decapagem do motor), características construtivas (ou seja, sistema de válvulas do motor, numero de cilindros, sistema de injecção, materiais utilizados, acabamento superficial e combustível), e graus de viscosidade de óleos SAE usados. Historicamente, a redução do consumo de combustível é maior quando ocorre a comparação de resultados obtidos, tanto no teste do dinamómetro como no banco de ensaios, com os resultados obtidos nos testes de estrada. Essas diferenças entre as duas metodologias pode ser facilmente explicada por perdas adicionais na performance do veiculo quando realizada um ciclo de condução, tendo de ultrapassar a força aerodinâmica e a resistência ao rolamento. Por outro lado, se um veiculo realizar o mesmo ciclo de

condução num teste de dinamómetro, pois não tem de suportar as perdas, logo, é requerido menos força, e assim, o efeito do óleo de baixa viscosidade é mais perceptível. O alvo do estudo relatado neste artigo será explorar o potencial de utilização de um óleo de baixa viscosidade, de grau 5W20 SAE comercial, a fricção do motor (motor ligeiro a diesel) e o consumo de combustível do mesmo. Foi usado como linha de referência, um óleo de grau 5W20 SAE. Para o fired test estacionário foi usado um óleo de grau 15W40 SAE com alguns aditivos. 2-Instalação experimental Foi utilizado um motor de quatro cilindros, com 1.6l, turbo diesel e injecção directa a alta pressão, que reúne os cinco regulamentos Europeus para veículos ligeiros. As especificações do motor bem como as principais características dos lubrificantes podem ser encontradas nas tabelas 1 e 2, respectivamente. Ao motor foi acoplado um dinamómetro Schenck-Pegasus para o controlo online do binário e da velocidade do mesmo. O software de controlo utilizado foi um CMT “ in house”, cujo nome de desenvolvimento é SAMARUC, é capaz de programar a condição de condução do veiculo. Por meio deste software o Novo Ciclo de Condução Europeu foi programado como uma sequência de tempo para adequar a velocidade do veículo, tendo em conta as características do veículo e as habilidades da condução em curso. Para registar os parâmetros do motor, a Unidade de Controlo do Motor foi totalmente aberta e os mapas de regulação do motor foram calibrados com o “ETAS INCA Software”. O banco de teste do motor foi equipado com uma série de sensores de temperatura, pressão e massa de ar, de modo a controlar o motor com precisão. O consumo de combustível foi medido por meio de um sistema gravimétrico de combustível, o AVL733S Medidor da Dinâmica de Combustível. Este medidos é constituído por um recipiente de medição suspenso e cheio de combustível num sistema equilibrado. Os valores do consumo de combustível foram, então, obtidos por meio de cálculos realizados ao longo do tempo, relacionando a perda de peso do recipiente. À medida que o tempo de resposta deste sistema era demasiado longo para a realização de um estudo dinâmico, era realizada uma calibração do sinal de consumo de combustível, fornecida pela Unidade de Controlo do Motor, sendo a calibração realizada em estado estacionário. O sinal fornecido pela Unidade de Controlo do Motor foi usado como uma medida de consumo de combustível secundário. Nesta configuração do motor foi definido um circuito externo para controlar as temperaturas de refrigeração. No entanto, a instalação não possuía um circuito externo para controlar a temperatura do óleo. As temperaturas do óleo, neste caso, foram controladas variando o fluxo de refrigerante no intercooler do motor, tendo obtido uma razão de resultados para a maioria dos testes realizados com esta instalação. As discussões sobre a eficácia desta configuração e a sua incidência em cada teste são realizadas ao longo deste trabalho. Tabela 1-Caracteristicas principais do motor.

Tabela 2- Características principais dos lubrificantes.

3-Procedimentos para realização do teste de atrito e de consumo de combustível

Como foi mencionado anteriormente, o objectivo deste estudo é de avaliar o efeito da viscosidade do lubrificante no consumo de combustível em motores de veículos ligeiros. Para concretizar isso foi realizado um primeiro motored test focado em determinar o potencial real dos óleos de baixa viscosidade, de modo a reduzir o atrito nas situações em que o motor trabalha a diferentes rotações. Este teste, realizado no banco, para alcançar varias rotações do motor, destina.se a medir as diferenças de binário, sendo este um indicador claro de possíveis mudanças nas perdas mecânicas. Em seguida, uma triagem sobre o mapa funcional do motor foi feita por meio de um fired test estacionário. O objectivo deste segundo é de relatar os pontos de funcionamento do motor, onde o potencial de redução de consumo de combustível, devido ao uso de óleos de baixa viscosidade é melhor. Neste fired test estacionário, BSFC (retardar o consumo especifico de combustível, mede a eficiência do combustível) obtida para cada ponto, sendo que todos os óleos são usados como parâmetro de comparação. Por fim, um teste de ciclo transitório foi realizado a fim de abordar o efeito de óleos de baixa viscosidade quando o motor se encontra a trabalhar sob condições de condução reais. Neste teste final, a comparação foi feita tendo em conta a massa de combustível total consumido. Estes três métodos são descritos em grande parte no seguinte parágrafo. 3.1-Motored test estacionário Este procedimento consiste em medir o binário necessário para levar o motor a uma determinada velocidade. Uma objecção a este método é o facto de que, na ausência de combustão, as variáveis que afectam o desempenho do motor são inteiramente extraviadas (ou seja, os perfis de temperatura, a pressão do cilindro e a fadiga). Para se ter uma aproximação mais precisa das condições de funcionamento do motor, os motored tests devem ser realizados apos o motor ter trabalhando sob condições fired e controlo da temperatura do refrigerante e do óleo [12]. Embora não se tenha simulado as condições de trabalho do motor, devido à sua natureza tem sido amplamente utilizada como um indicador do comportamento de atrito do motor. Para este teste, em particular, foram tomadas medidas de binário para sete velocidades do motor, variando de 1000 rpm para 4000 rpm, a cada 500 rpm. 3.2-Fired test estacionário O teste sob fired test estacionário teve lugar a fim de abordar o impacto relativo e possível beneficio no uso dos óleos de baixa viscosidade quanto ao consumo de combustível, em pontos fixos específicos do mapa do motor. O teste estacionário oferece um nível de controlo significativo das variáveis do (ou seja, temperaturas, a velocidade do motor, entre outros), tornando mais fácil resolver o efeito de qualquer alteração de variáveis no desempenho do motor. A triagem de 12 pontos no mapa de trabalho do motor foi planeado para identificar as zonas de trabalho com maios potencial de redução de consumo de combustível. O método utilizado consistiu em comparar a saída de binário final para cada ponto em condições “isso-consumption” para os três níveis de viscosidade dada pelos diferentes óleos, tendo o óleo A como linha de base. Cada medição num único ponto envolveu três repetições, cada uma delas sendo a média dos valores de combustível do motor num período de 30 segundos. Para completar o teste em condições “isso-consumo” uma rodada inicial de medições foi feito com o óleo “A” e usando como entradas para cada um dos pontos, estando os valores dados representados na Fig. 1 e na Tabela 3. Parâmetros de saída, tais como a taxa de fluxo de combustível, recirculação de gases de escape (%), GVT%, pressão do ar no colector de admissão para cada um dos 12 pontos. Depois da “lavagem” do óleo A e ocorrer a sua substituição pelo óleo candidato (óleo BorC), foram novamente medidos esses 12 pontos, fixando desta vez, a velocidade do motor e a velocidade do fluxo de combustível, no valor medido com o óleo A. Os valores da recirculação de gases de escape (%), do GVT%, da pressão de ar do colector e do SOI foram controlados para assegurar condições de combustão semelhantes.

Figura 1-Pontos do fired test estacionário. Tabela 3- Pontos do fired test estacionário.

Finalmente, o binário resultante para cada ponto foi utilizado como a principal fonte para comparar as diferenças BSFC (retardar o consumo especifico de combustível, mede a eficiência do combustível), levando à utilização de diferentes óleos lubrificantes. Esta aproximação poderia dar resultados mais precisos que a “isso-power”, como teste, onde o motor poderia entregar a mesma força, mesmo que operasse em diferentes pontos do seu mapa funcional. 3.3-Teste no Novo Ciclo de Condução Europeu O teste no Novo Ciclo de Condução Europeu foi planeado principalmente para suportar o ganho na eficiência, quando usado um óleo de baixa viscosidade, operando o motor em condições transitórias. Esta abordagem dá a maior aproximação do real, “on-road”, e dos benefícios, que se obtém usando este tipo de óleo, de baixa viscosidade, relativamente ao consumo de combustível, sendo este o valor mais importante para OEM e para os utilizadores finais. O Novo Ciclo de Condução Europeu foi criado com o intuito de testar as emissões, a economia de combustíveis e o comportamento dos veículos. Originalmente desenvolvido para ser realizado sobre um dinamómetro, este ciclo simula as condições de condução típicas de um veículo ligeiro Europeu, com perfis de velocidade para ambas as condições de condução, urbana e rural, com uma duração total de 1200s. No início do teste, a temperatura ambiente e a do motor bem como a do óleo devem estar entre os 20 e os 30ºC. A primeira parte do ciclo é conhecido como ciclo de condução urbano (Urban Driving Cycle), que consiste em quatro “ECEs”, que correspondem a 15 segmentos de 200s. Por outro lado, os últimos 400s dos ciclos de condução simulam de maneira elevada as condições podendo chegar aos 120km/h, e é conhecido como ciclo de condução extra urbano (Extra Urban Driving Cycle). O Novo Ciclo de Condução Europeu poderia ser simulado, numa mesa de teste de motores, onde seria controlada a velocidade e a carga aplicada ao motor. Como esses valores foram utilizados para realizar o Novo Ciclo de Condução Europeu pode-se dizer que a comparação entre os dois tipos de óleos é feita sob condições “isso-power”. 4- Resultados e análise de resultados Os resultados obtidos nos três ensaios são todos diferentes, podendo observá-los a seguir. Como convenção geral, as diferenças de atrito e consumo de combustível medido são apresentados neste documento como uma diferença percentual entre o óleo de grau 5W30 SAE, utilizado como referencia, e os óleos candidatos. O óleo de referência é usado como uma linha de base; em conformidade, os valores percentuais positivos indicam reduções na fricção e no consumo de

combustível, quando utilizado um óleo candidato, e os valores negativos indicam um aumento no consumo de combustível. 4.1-Motored test de atrito Como pode ser visto na Fig.2 e na Tabela 4, a utilização de um óleo com menos viscosidade levou à obtenção de valores de binário do motor significativamente mais baixos. Os dados referentes ao atrito, revelados a partir deste teste, apresentam uma tendência crescente, emparelhado com a velocidade do motor, com um pico local de 1500rpm. A forma invulgar para ambos os óleos podem ser explicadas por um comportamento irregular das perdas por bombagem detectados para esta velocidade do motor, que levam a um aumento da pressão. As temperaturas médias do óleo, em ºC, que ocorreram durante o motored test podem ser visualizadas na Tabela 5. De 1500 rpm até 4000 rpm os dados demonstram o comportamento típico do regime hidrodinâmico, com o aumento destes mesmos valores, o binário necessário bem como a velocidade do motor sofre um aumento. Da mesma maneira, a diferença em percentagem do binário necessário entre o óleo A e B aumenta à medida que o motor alcança velocidades elevadas, como pode ser observado na Fig.3. O efeito da viscosidade do óleo no binário necessário, pode ser claramente observada. Quando aumenta a velocidade do motor, na ausência de combustão, o regime de lubrificação hidrodinâmica nos rolamentos do eixo e durante o deslocamento do anel do pistão no interior do bloco do motor muda o regime da válvula para um regime misto, permitindo, portanto, ao óleo de baixa viscosidade mostrar a sua baixa resistência interna, aumentado assim a velocidade do motor. Tem de ser tomado em consideração que, com o aumento da velocidade o binário necessário aumenta para ambos os óleos, A e B. Apesar das diferenças de carga que pode ser encontrada em comparação com um fired test, o motored test confirma o potencial dos óleos de baixa viscosidade, quando o motor se encontra a funcionar em media-alta velocidade e com pequenas cargas.

Figura 2- Resultados para o óleo A e B para o motored test. Tabela 4- Binário necessário para atingir diferentes velocidades do motor.

Figura 3- Diferença do binário entre o óleo A e B.

Tabela 5- Média de temperaturas para uma determinada velocidade do motor (óleo A e B)

Tabela 6- Diferenças do consumo de combustível para uma velocidade de 1000rpm.

4.2-Resultados dos Testes fired screening estacionário Para este teste, realizado com um terceiro óleo, mais viscoso do que o óleo A e B. AS propriedades deste óleo (óleo C) pode ser visualizado na Tabela 2. Os resultados deste teste revelaram uma alta correlação entre a viscosidade do óleo e a eficiência do combustível, quando o motor funciona a uma velocidade de 2000 rpm e pequenas cargas. A redução é tao elevada como 4% na eficiência do combustível, quando o óleo 15W40 é comparado com o óleo 5W30, a linha de base pode ser encontrada quando o motor se encontra a trabalhar a baixa velocidade e com uma pequena carga. No entanto, à medida que a carga aumenta, o efeito da mudança dos óleos de baixa viscosidade levam mesmo a um aumento do consumo de combustível, especialmente quando o motor trabalha a baixa velocidade (por exemplo, como pode ser visto na Tabela 6. A eficiência do combustível pode subir quando são utilizados óleos de baixas viscosidades, a baixa velocidade e com pouca carga). Estes resultados são consistentes com os estudos realizados anteriormente, onde foi estudada a influência da carga sobre as condições tribológicas [13]. Aparentemente, essa tendência é mitigada quando a velocidade do motor aumenta para mais de 2000 rpm, como poderia ser esperado a partir da teoria de lubrificação.

Figura 4- Eficiência de combustível para cada óleo, a uma velocidade de 1000rpm.

Figura 5- Eficiência de combustível para cada óleo, a uma velocidade de 3000rpm.

Como foi mencionado antes, o efeito dos óleos de baixa viscosidade no consumo de combustível pode ser claramente visto na Fig. 4 onde para as três diferentes valores da massa de fluxo de combustível (relacionando com a percentagem de carga, medida com o óleo da linha de base) a eficiência de combustível aumenta à medida que a viscosidade do óleo aumenta. Pode verse assim, uma redução deste efeito quando a massa do fluxo de combustível é máxima (Fig. 5 e Fig. 6). Para uma velocidade de 2000 rpm e com o aumento da carga, o benefício do consumo de combustível para óleos de baixa viscosidade é mascarado, e em alguns casos o valor da eficiência do combustível pode assumir valores que correspondem a óleos mais viscosos. A perda do efeito dos óleos de baixa viscosidade sobre o consumo de combustível, quando a carga aplicada ao motor está sobre os 50% foi observada nas Tabelas 7 e 8. Isto pode ser explicado usando a teoria de Stribeck [14], onde um aumento da carga pode conduzir a um possível aumento do coeficiente de atrito, devido à alteração do regime de lubrificação de hidrodinâmico para misto ou de parede. O peso da carga sobre o motor aumenta o coeficiente de atrito, cuja variação depende sua concepção construtiva e funcional, sendo, provavelmente diferente de um motor para outro (ou seja, os resultados relativos a este estudo não podem ser directamente extrapolados de forma quantitativa para outros motores). Os valores da temperatura ambiente, a pressão e a humidade que ocorram durante este teste podem ser observados na Tabela 9.

Figura 6- Eficiência de combustível para cada óleo, a uma velocidade de 4000rpm. Tabela 7- Diferença do consumo de combustível para uma velocidade de 2000rpm.

Tabela 8- Diferença do consumo de combustível para uma velocidade de 3000rpm.

Tabela 9- Condições ambientais para testes que ocorreram para todos os óleos utilizados.

A Fig. 7 mostra a tendência de melhoria da eficiência de combustível, quando a carga está aumentar para diferentes valores de velocidade do motor. O gráfico mostra a regressão linear para cada conjunto de dados, todos eles com bons valores de R2 (acima de 0.8), excepto para 4000rpm, quando a correlação foi muito baixa (0.45) devido a um valor estranho, ocorrido a 4000rpm e a 25% da carga, que pode ter sido causado por um erro de medição. Como pode ser visto, quanto mais baixa a velocidade, maior será a influência da carga sobre o aumento da eficiência do combustível. À medida que a velocidade do motor aumenta, o efeito relativo da variação da carga sobre a eficiência do combustível diminui. Pode-se dizer que a uma menor velocidade do motor, maior será o efeito do óleo de baixa viscosidade no consumo de

combustível, pode ser visto para pequenas cargas, mas este efeito rapidamente desaparece com o aumento da carga. Por outro lado, com uma maior velocidade do motor, o efeito do óleo de baixa viscosidade no consumo de combustível pode não conseguir atingir valores melhores, mas pode ser mantida para toda a gama de cargas aplicadas ao motor. Os mesmos resultados podem ser visualizados na Fig. 8. É de salientar que ocorre uma média de 1.64% de melhoria na eficiência de combustível durante o ensaio de 12 pontos, quando no motor está a ser utilizado o óleo 5W30 comparando com a eficiência de combustível do motor quando está a ser usado o óleo 15W40 (Tabela 10).

Figura 7- Eficiência de combustível vs. Carga aplicada no motor, usando o óleo A como linha de base, para diferentes velocidades de motor.

Figura 8- Mapa de cores do óleo C para o melhoramento da eficiência de combustível, usando o óleo A como linha de base. Tabela 10- Diferenças do consumo de combustível para uma velocidade de 4000rpm.

4.3- Teste no Novo Ciclo de Condução Europeu Os resultados dos testes indicam que o óleo de grau 5W20 SAE pode reduzir o consumo de combustível m torno dos 1.7% em comparação com o grau 5W30 SAE como poder ser visualizado na Tabela 11. Tabela 11- Resultados do consumo de combustível para o Novo Ciclo de Condução Europeu.

Tabela 12- Diferenças, em percentagem, do consumo de combustível para cada um dos subciclo do Novo Ciclo de Condução Europeu.

Figura 9- Consumo de combustível acumulado durante o Novo Ciclo de Condução Europeu, para o óleo A e B.

Em conformidade, a Fig. 9 mostra a média do consumo de combustível acumulado para cada óleo usado durante o período do Novo Ciclo de Condução Europeu. Pode ser visto claramente que uma grande parte do consumo de combustível ocorreu durante os últimos 400s do ciclo. Contudo durante este ciclo (400s), a diminuição do consumo de combustível é mais baixa em comparação com os outros sub-ciclos (200s), como pode ser visto na Tabela 12. É de notar de que a redução do consumo de combustível ocorre principalmente durante o Ciclo Urbano de Condução, e em seguida a melhoria tende a diminuir, especialmente durante o Novo Ciclo de Condução Europeu. Tem de ser levado em consideração que o Novo Ciclo de Condução Europeu simula o chamado arranque a frio (entre 20ºC e 30ºC) que significa que o lubrificante mais viscoso conduz a maiores valores de consumo de combustível. Além disso, deve ser mencionado que as outras variáveis do motor aumentam o efeito do consumo de combustível enquanto o motor está a atingir as temperaturas operacionais ideais. Uma aproximação da tendência da temperatura do óleo (medida no cárter do motor) durante o desempenho no Novo Ciclo de Condução Europeu pode ser visto na Fig.10, onde é traçada a temperatura instantânea para cada Ciclo de Condução Urbano para o óleo A e B. Pode ser claramente visto que a temperatura do óleo aumenta sendo ligeiramente menor para o óleo B, que pode ser interpretado como um indicador de menor atrito quando usado um óleo de menor viscosidade. A análise adicional dos dados sobre o consumo médio no Novo Ciclo de Condução Europeu confirmam a correlação entre a temperatura do óleo e o consumo de combustível. Na Fig.11 o diagrama Box-Whisker mostra a tendência do consumo de combustível durante o Novo Ciclo Europeu de Condução de uma forma clara. A fim de relacionar melhor essas variáveis, a temperatura média e o consumo de combustível médio para o primeiro Ciclo de Condução Urbana onde foram tomadas como base para calcular a diminuição do incremento relativo dessas variáveis durante os Ciclos de Condução Urbana seguintes. Estas diferenças exibem uma boa correlação linear (R2 =96.13) como pode ser visto na Fig. 12. Estes dados são relevantes quando padrões Europeus de condução, mostrados a seguir, são tidos em conta [15];     



Em média as viagens realizadas durante o dia são cerca de 2.5; Cerca de 40% das viagens têm lugar antes do meio-dia; A distância média é de 18km; A duração média das viagens é de 20 a 30 min.; O carro é usado à volta de 1.5horas por dia. O tempo activo que este passa estacionado é de 6.5h por dia. (Estacionamentos activos e inactivos referem-se ao momento em que o carro está estacionado entre viagens durante o dia, e o tempo que o carro fica estacionado até ao próximo dia de uso, respectivamente); O estacionamento inactivo anda em torno de 16horas por dia.

Figura 10- Temperatura do óleo durante o Novo Ciclo de Condução Europeu.

Figura 11- Diagrama de Box-Whiskers para cada subciclo de condução e para cada óleo.

Tendo em conta os resultados do fired test estacionário, e comparando-os com os resultados dos testes no Novo Ciclo Europeu de Condução, pode observar-se claramente que as cargas aplicadas ao motor bem como a sua velocidade utilizadas numa condução urbana típica (ver Fig. 8 e 13) são aqueles onde o fired test estacionário relatou a maior redução no consumo de combustível quando foram usados óleos de baixa viscosidade, sendo essa uma redução até 4% quando comparando o óleo 15W40 e o 5W30, a baixa velocidade e com uma pequena carga aplicada.

Figura 12- Correlação entre o aumento da temperatura do óleo e o decréscimo médio do consumo de combustível durante cada subciclo para o óleo A.

Figura 13- Velocidade e binário do motor, medidos durante o Novo Ciclo de Condução Europeu.

Figura 14- Velocidade do motor e a diferença acumulada da massa de combustível entre o óleo A e B.

Outra boa concordância entre os resultados do fired test estacionário e os resultados Teste no Novo Ciclo de Condução Europeu pode ser observada na Fig.14, onde o acumulativo da diferença do consumo de combustível em gramas entre o ciclo onde foi usado o óleo 5W30 e o ciclo onde foi usado o óleo 5W20 é traçado num gráfico para a duração completa do Novo Ciclo de Condução Europeu. Juntamente com a velocidade do motor no Novo Ciclo de Condução Europeu é representada graficamente a fim de tornar visível a relação entre a velocidade do motor e o efeito da viscosidade do óleo sobre o consumo de combustível. Como pode ser observado, a diferença acumulada aumenta em períodos, nos quais a velocidade do motor e o binário (não representado graficamente) são baixos, principalmente durante o segmento urbano do ciclo, enquanto que durante o segmento urbano adicional esta diferença acumulada tende a diminuir (sendo este um indicador de maior consumo de combustível com o óleo 5W20 do que com o óleo 5W30), especialmente quando estão aplicadas médias e altas cargas estão sendo aplicadas. 5-Conclusão Como já foi observado, óleos de baixa viscosidade podem ser considerados como um factor chave na luta pela redução do consumo de combustível no sector automóvel. Esta redução pode ser significativa, especialmente quando o motor trabalhar com pequenas cargas aplicadas. Isto pode ser apoiado pelos resultados dos Testes no Novo Ciclo de Condução Europeu (o Novo Ciclo de Condução Europeu opera a baixas velocidades e cargas, uma vez que simula as condições de condução urbana na maior parte da sua extensão). Da mesma maneira os pontos relativos ao fired test estacionário exibiram o mesmo comportamento, porem os óleos de baixa viscosidade relataram uma melhor eficiência de combustível quando a carga foi superior a 50%. No Motored test foi exposto o potencial de redução de atrito quando foram usados o óleos de baixa viscosidade, principalmente quando o motor trabalha em regimes hidrodinâmicos. A contribuição potencial para a redução do consumo de combustível raramente vai ultrapassar mais de 2 ou 3% atendendo aos factores como o design do motor, o deslocamento do motor e aos materiais utilizados. Como foi observado, o efeito dos óleos de baixa viscosidade tem de ser considerado, bem como o processo de arranque a frio. Tendo em conta o uso típico diário de veículos ligeiros na Europa (menos de 80km/dia (em Espanha, pois em países como o Inglaterra este valor pode sofrer reduções de 40%), uma média de 6.5h estacionado durante o dia e 16h durante a noite) pode representar uma boa vantagem na redução do consumo de combustível. Referencias [1] Taylor AMKP. Science review of internal combustion engines. Energy Policy 2008;36 (12):4657– 67, http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2008.09.001. [2] Sullivan T. Focus on fuel economy. Lubes n' Greases 2010:30 –4. [3] Infineum, Evolution or revolution., Insight,2012, p.8 –13.

[4] Shafiee S, Topal E. Na econometrics view of world wide fóssil fuel consumption and the role of US. Energy Policy2008;36 (2):775– 86, http://dx.doi.org/ 10.1016/j.enpol.2007.11.002 ISSN 03014215. [5] Shafiee S, Topal E. Along-term view of world wide fóssil fuel prices. Appl Energy2010;87 (3):988– 1000, http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2009.09.012 ISSN03062619. [6] Sorrell S, Speirs J, Bentley R, Brandt A, Miller R. Global oil depletion:are view of the evidence. Energy Policy2010;38 (9):5290– 5, http://dx.doi.org/10.1016/j. enpol.2010.04.046. [7] Atabani A, Badruddin IA, Mekhilef S, Silitonga A. Are view on global fuel economy standards, labels and technologies in the transportation sector. Renew Sustain EnergyRev2011;15 (9):4586– 610, http://dx.doi.org/10.1016/j. rser.2011.07.092 ISSN 13640321. [8] Berggren C, Magnusson T. Reducing automotive emissions :the potentials of combustion engine technologies and the power of policy. Energy Policy 2012;41: 636 – 43, http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2011.11.025 ISSN 03014215. [9] Bartz W. Fuel economy improvement by engine and gear oils. In:Twenty- fourth Leeds-Lyon symposium on tribology, Tribology for energy conservation. Elsevier, London;1998.p.13 – 24. [10] Korcek J, J S, Johnson M, Jensen R. Automotive lubricants for the next millenium. Ind Lubr Tribol 2000;52:209 – 20. [11]Souzade Carvalho MJ, Rudolf Seidl P, Pereira Belchior CR, Ricardo Sodré J. Lubricant viscosity and viscosity improve radditive effects on diesel fuel economy. Tribol Int2010;43 (12):2298– 302, http://dx.doi.org/10.1016/j. triboint.2010.07.014. [12] Payri F, Desantes JM. Reverté Motores decombustión interna alternativos. Barcelona: Reverté; 2011. [13]TamminenJ,SandströmC-E,AnderssonP.Influence ofloadonthetribological conditions inpistonringandcylinderlinercontactsinamedium-speeddiesel engine. TribolInt2006;39 (12):1643– 52, http://dx.doi.org/10.1016/j.triboint. 2006.04.003. [14] Taylor CM. Automobile engine tribology—design considerations for efficiency and durability. Wear 1998;221:1 – 8. [15]Pasaoglu K, Fiorello D, Martino A, Scarcella G, Alemanno A, Zubaryeva A, etal. Driving and parking patterns of European car drivers a mobility survey, Technical Report, European Commission, 2012, http://dx.doi.org/10.2790/ 7028.