BR102012012636A2 - Cilindro para aplicação em um motor de combustão interna - Google Patents

Abstract

CILINDRO PARA APLICAÇÃO EM UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA. A presente invenção refere-se a um cilindro (1) de custo reduzido que garanta excelentes condições de trabalho pelo fato de minimizar as perdas por atrito e o desgaste do componente. Para tal, um cilindro (1) de ferro fundido é submetido a um processo de acabamento com mais de uma etapa de brunimento, seguindo-se um revestimento com um filme (3) de carbono amorfo na forma de diamante (DLC) garantindo um baixo coeficiente de atrito e elevada durabilidade em qualquer tipo de motor de combustão interna, mesmo naqueles com pressões de trabalho elevada, podendo-se maior que (20 MPa) 200 bar. Adicionalmente, as vantagens da presente invenção são alcançadas por um cilindro 1 cuja superfície de trabalho, após o revestimento, tenha uma rugosidade entre R~ Z~ 0,5 <109> m e R~ Z~ 4,0 <109> m, rugosidade essa que tem como característica o fato de a rugosidade média dos vales (Rvk) ser pelo menos três vezes superior à rugosidade média dos picos (Rpk).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CILINDRO PARA APLICAÇÃO EM UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA". A presente invenção refere-se a um componente de motor de combustão interna, mais concretamente a um cilindro compreendido por um corpo cilíndrico de base metálica cuja superfície periférica interna recebe filme duro de carbono proporcionando uma rugosidade específica com vista a minimizar as perdas por atrito e o desgaste do componente. Descrição do Estado da Técnica Em função das novas demandas de mercado, os componentes internos de motores sofrem maiores exigências e, nesse sentido, necessitam apresentar soluções capazes de garantir melhor desempenho, e também de contribuir para uma maior confiabilidade e rendimento do motor.

Adicionalmente, toda a cadeia produtiva da indústria automobilística mundial tem sido desafiada pela necessidade de diminuição das e-missões atmosféricas geradas pela queima de combustíveis fósseis.

Assim diversos fabricantes de componentes automotivos buscam diferentes soluções técnicas, nomeadamente para cilindros de motores de combustão interna, entre outros. Note-se que cilindros de motores de combustão interna compreendem tanto as camisas de cilindro aplicadas em um bloco de motor, quanto os cilindros integralmente formados com o próprio bloco de motor. De modo a facilitar o entendimento, doravante, será a-penas utilizado o termo "cilindro" para definir qualquer uma das possibilidades mencionadas.

Independentemente da solução técnica, cilindros de motores de combustão interna são componentes de motor que sofrem significativo desgaste devido ao tipo de trabalho que desempenham. Aliando esta característica com os crescentes desafios colocados na indústria automobilística tem-se, como resultado, a necessidade de trabalhar com menores tolerâncias dimensionais, maiores pressões de trabalho, condições mais corrosivas, o que resulta em efeitos que precisam ser devidamente equacionados em um componente de motor. Note-se ainda que naqueles motores que operam com ciclo Diesel, este tipo de desgaste apresenta-se bastante elevado, par- ticularmente devido à presença do elemento enxofre no combustível Diesel.

Assim, as possíveis soluções que permitem melhorar o desempenho de motores submetidos às condições referidas, podem ser alcançadas através de um aperfeiçoamento do material utilizado para produzir os cilindros, levando sempre em consideração o custo de tal solução. Nesse sentido, existem alguns avanços, nomeadamente nos cilindros compreendidos por ligas ferrosas.

As principais ligas aplicadas na produção de camisas de cilindro do estado da técnica são ligas ferrosas. Entre elas podemos citar o ferro fundido cinzento que apresenta um custo reduzido e, principalmente, excelentes características tribológicas devido à presença de grande quantidade de lubrificante sólido, na forma de grafita, na superfície de deslizamento. De todo o modo, este material não permite redução adicional das perdas por atrito, nem a redução do desgaste que as atuais condições exigem. O documento EP 1783349 revela uma solução para diversos componentes internos de motores, entre os quais cilindros, que possibilita um baixo coeficiente de atrito. Para tal, a superfície periférica interna de um corpo cilíndrico metálico recebe um filme duro de carbono, através de deposição química em fase de vapor (CVD), sendo que o filme duro de carbono é dotado do elemento silício em uma quantidade que varia entre 1% e 20%, i.e., a superfície de trabalho do cilindro compreende uma quantidade de silício que poderá varia entre 1% e 20%. Ademais, o dito filme compreende uma espessura que varia entre 2 pm e 5 pm, sendo que a rugosidade deve ser inferior a Rz 0,5 pm.

Muito embora a solução proposta apresente características que resultam em um baixo coeficiente de atrito e uma boa resistência ao desgaste, há uma grande desvantagem. A baixa rugosidade alcançada (inferior a 0,5Rz) confere à superfície de trabalho do cilindro um acabamento tão fino que impede uma boa lubrificação, pelo simples fato de não haver rugosidade suficiente - principalmente a pouca presença de vales - para acumulo do óleo, originando uma superfície de trabalho quase seca e um desgaste prematuro do filme. Esta situação agrava-se pelo fato do filme duro de carbono não ser poroso, o que prejudica a lubrificação acentuando o desgaste prematuro do filme. Naturalmente que será ainda mais desvantajosa a aplicação desta solução técnica em um motor que opero em ciclo Diesel uma vez que as pressões de trabalho são significativamente superiores. O documento EP 1510594 também revela um cilindro de um motor de combustão interna cuja superfície periférica interna recebe um filme duro de carbono. O dito filme compreende uma espessura que varia entre 0,3 pm e 2 pm e uma rugosidade inferior a 0,1 pm para o parâmetro Ra, sendo que a sua dureza varia entre 1000 Hv a 3500 Hv. Segundo o documento, uma rugosidade superior a Ra 0,1 pm poderá resultar um aumento do coeficiente de atrito. Tal como mencionado no documento anterior, esta solução apresenta como desvantagem uma lubrificação deficiente devido à reduzida rugosidade do filme, incapaz de acumular adequadamente o fluído lubrificante, o que leva a um desgaste prematuro do filme, principalmente em motores de combustão interna que operem sob elevadas pressões (superiores a (6 MPa) 60 bar).

Em adição aos problemas decorrentes das tecnologias do estado da técnica mencionadas, cumpre notar que uma rugosidade excessiva de filme duro de carbono (superior a Rz 4,0 pm) também acarreta inconvenientes. Uma rugosidade elevada gera trincas seguidas de delaminação devido à alta pressão de contato entre as asperezas nas superfícies deslizantes dos anéis e pistão, o que leva à falha prematura do filme. A figura 1 apresenta resultados de ensaios de motores testados com cilindros de ferro fundido dotados, em sua superfície periférica interna, de um filme duro de carbono. A rugosidade da superfície, figuras 1A e 1B, após o revestimento com o filme de carbono na forma de diamante (DLC) era de Rz 5,82 pm e Rz 5,84 pm, respectivamente, ou seja, superiores a Rz 4,0 pm. A figura 1C mostra que após os ensaios a superfície do cilindro em seu ponto morto superior (PMS) estava completamente desgastada, sem a presença do filme duro de carbono. Adicionalmente, a região adjacente a-baixo do ponto morto superior apresentou delaminação do filme. O resultado de tais ensaios revelou claramente que rugosidades de cilindros com filmes duros de carbono superiores a Rz 4,0 pm sofrem falha prematura do filme, não sendo conveniente superar este valor de rugosidade.

Note-se que o ponto morto superior (PMS - vide figuras 7 A e 8) é a posição mais elevada, definida no cilindro ou camisa, do curso dos anéis de pistão (vide figuras 7A, 7B e 8) com de um diâmetro D. É na posição PMS que há uma inversão do movimento relativo no anel de primeiro canalete. Esta é a região mais solicitada da camisa, no que diz respeito ao desgaste, e é geralmente formada nesta porção uma depressão que pode ser observada como polimento desta região devido ao desgaste, principalmente no caso de motores que sofrem maiores pressões como os a diesel, acentuando a formação de calo. Naturalmente que em oposição ao ponto morto superior (PMS) encontra-se o ponto morto inferior (PMI) que, no caso particular das figuras 7A e 7B, descrevem uma taxa de compressão no sistema pistão-cilindro.

Assim, não existe ainda um cilindro dotado de um filme duro de carbono capaz de encontrar uma condição de equilíbrio entre a rugosidade do filme, coeficiente de atrito e desgaste do filme que ultrapasse os problemas existentes nas tecnologias do estado da técnica garantindo elevada durabilidade em qualquer tipo de motor de combustão a custo reduzido. Objetivos da Invenção É, portanto, um objetivo da presente invenção prover um cilindro para quaisquer tipos de motores de combustão interna, dotado de um corpo de base ferrosa cuja superfície periférica interna seja dotada de um filme duro de carbono amorfo na forma de diamante (DLC) com uma rugosidade compreendida entre Rz 0.5 pm e Rz 4,0 pm. É, também, um objetivo da invenção prover um cilindro dotado de um corpo de base ferrosa cuja superfície periférica interna seja dotada de um filme duro de carbono cuja superfície de trabalho seja compreendida, em pelo menos 99%, de carbono e hidrogênio podendo abaixo da superfície de trabalho (deslizamento) do filme apresentar elementos químicos para melhorar a aderência do filme, por exemplo, Cr, W, Si, SiC, não estando limitado a estes. É, ainda, um objetivo da invenção prover um cilindro dotado de um corpo de base ferrosa cuja superfície periférica interna seja dotada de um filme duro de carbono com uma dureza entre 1000 Hv e 3000 Hv e uma espessura entre 1 pm e 30 pm.

Por fim, é um objetivo da invenção prover um cilindro dotado de um corpo de base ferrosa cuja superfície periférica interna seja dotada de um filme duro de carbono cuja deposição seja realizada por qualquer processo de deposição em fase de vapor.

Breve Descrição da Invenção Os objetivos da presente invenção são alcançados através da provisão de um cilindro para aplicação em um motor de combustão interna, o cilindro compreendendo um corpo cilíndrico metálico e um filme de carbono amorfo na forma de diamante (DLC) formado na superfície periférica interna do corpo cilíndrico, o cilindro sendo de uma rugosidade após a formação do filme de carbono compreendida entre Rz 0,5 pm e Rz 4,0 pm.

Breve Descrição dos Desenhos A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em exemplos de execução representados nos desenhos. As figuras mostram: A figura 1A - é o resultado de um ensaio de motor testado com um cilindro de ferro fundido dotado de um filme duro de carbono com uma rugosidade superior a Rz 4,0 pm; A figura 1B — é o resultado de um ensaio de motor testado com um cilindro de ferro fundido dotado de um filme duro de carbono com uma rugosidade superior a Rz 4,0 pm; A figura 1C - é uma micrografia da superfície de trabalho de um cilindro com uma rugosidade superior a Rz 4,0 pm após conclusão de um ensaio; A figura 2A — é o resultado de um ensaio de motor testado com um cilindro da presente invenção; A figura 2B - é o resultado de um ensaio de motor testado com um cilindro da presente invenção; A figura 2C - é o resultado de um ensaio de motor testado com um cilindro da presente invenção; A figura 2D — é o resultado de um ensaio de motor testado com um cilindro da presente invenção; A figura 3 - é um gráfico comparando a rugosidade e desgaste entre um cilindro de ferro fundido convencional e um cilindro de ferro fundido da presente invenção; A figura 4A - é um gráfico de calo que mostra o desgaste em um cilindro do estado da técnica; A figura 4B — é um gráfico de calo que mostra o desgaste em um cilindro da presente invenção; A figura 5 - é um gráfico comparando a perda por atrito entre um cilindro de ferro fundido convencional e um cilindro de ferro fundido da presente invenção; A figura 6 - é uma ilustração de um cilindro da presente invenção; A figura 7A — é uma ilustração do ponto morto inferior (PMI) no sistema pistão-cilindro; A figura 7B — é uma ilustração do ponto morto superior (PMI) no sistema pistão-cilindro; e A figura 8 - é uma ilustração do ponto morto inferior (PMI), ponto morto superior (PMS) e respectivo curso do sistema pistão-cilindro.

Descrição Detalhada das Figuras A presente invenção prevê melhorias ao nível dos cilindros 1 ou camisas de cilindro de motores de combustão interna. Tal como referido anteriormente, a presente invenção tem aplicação tanto em cilindros 1, quanto em camisas de cilindro. Por uma questão de simplicidade, será doravante utilizada apenas a nomenclatura cilindro 1, que será metálico, ferroso ou não, tal como ferro fundido cinzento, alumínio, ou qualquer outro material que se mostre viável (vide figura 6).

Muito embora existam já cilindros de ligas ferrosas dotados de filmes duros de carbono, por uma questão de custo e durabilidade dos cilin- dros, a solução mais utilizada continua a ser a de cilindros de ferro fundido sem qualquer revestimento na superfície de trabalho, solução essa que é, principalmente, aplicada naqueles motores que trabalham sob grande pressão, tal como os de ciclo Diesel onde as pressões estão, via de regra, entre os (6 MPa) 60 bar e os (20) 200 bar. De todo o modo, note-se que, a presente invenção tem aplicação em qualquer tipo de motor de combustão interna (gasolina, etanol ou diesel), em qualquer regime de potência ou pressão.

Uma observação da figura 3 permite compreender a influência da rugosidade com a dureza da superfície de trabalho do cilindro para que se consiga alcançar uma melhoria no quesito durabilidade. O gráfico da figura 3 compara os testes realizados entre dois cilindros distintos. Num primeiro momento é testado um cilindro do estado da técnica, isto é, um cilindro de ferro fundido sem qualquer revestimento na superfície de trabalho, superfície essa que apenas recebe um acabamento por brunimento. Num segundo momento, é testado um cilindro 1 da presente invenção, constituído de ferro fundido onde a porção periférica interna do corpo cilíndrico 2 recebe um acabamento de brunimento seguido de um filme 3 duro de carbono. O gráfico mostra claramente que o cilindro do estado da técnica sofre um amaciamento da superfície de trabalho nas primeiras cinco horas de ensaio. Este resultado só é possível pelo fato de a superfície de trabalho ser macia o suficiente para possibilitar tal amaciamento. Ademais, o referido amaciamento mantém-se razoavelmente estável ao longo das trinta horas que durou o ensaio, resultando em uma superfície com melhor coeficiente de atrito do que aquela inicial. Assim, o desgaste nos cilindros do estado da técnica mostra-se benéfico pelo fato de conduzir a uma rugosidade mais fina.

Ainda com referência ao primeiro ensaio, é de referir que o amaciamento da superfície teve um impacto particular no perfil de rugosidade. Considerando que o gráfico apresenta valores de Rpk (rugosidade média dos picos) e Rvk (rugosidade média dos vales), é possível concluir que o fenômeno de amaciamento do cilindro teve mais impacto na diminuição da rugosidade dos picos do que na rugosidade dos vales. A superfície de trabalho viu assim uma transformação do perfil de rugosidade em que os picos diminuíram de 0,40 pm para um pouco menos de 0,20 pm.

Por outro lado, o comportamento da superfície de trabalho do cilindro 1 da presente invenção é bastante distinto. O filme 3 duro de carbono provoca um aumento da dureza da superfície de trabalho de tal modo que o fenômeno de amaciamento pode ser considerado praticamente nulo ao longo das sessenta horas de ensaio realizadas. Prova disso são os valores de Rpk que se encontram entre os 0,20 pm e 0,40 pm ao longo de todo o ensaio. O mesmo acontece com a profundidade dos vales, de modo que se pode concluir que, devido à dureza da superfície de trabalho, o cilindro não sofre praticamente alterações no perfil de rugosidade.

Note-se, no entanto, que tal comportamento é justificado pelo fato de a rugosidade do cilindro da presente invenção possuir, antes do inicio do ensaio, uma rugosidade mais fina que aquela existente no estado da técnica. Entenda-se também que a rugosidade mais fina da presente invenção implica num perfil de rugosidade diferenciado, balanceado por uma relação entre a rugosidade dos picos (Rpk) e a rugosidade dos vales (Rvk).

Cumpre, portanto, notar que o perfil dos picos da superfície de trabalho é da maior relevância para a durabilidade do filme 3 duro de carbono na superfície de trabalho do cilindro 1. Nesse sentido, uma superfície com picos muito acentuada gera trincas seguidas de delaminação devido à alta pressão de contato, ocasionando falha prematura do filme 3.

Por outro lado, como o filme 3 de carbono duro acompanha o perfil de rugosidade da superfície periférica interna do corpo cilíndrico 2, e não sofre amaciamento devido à sua elevada dureza, faz-se necessário que o filme 3 seja depositado em cima de uma superfície de trabalho cujo perfil dos picos seja reduzido. Assim, o acabamento de brunimento, que ocorre antes da deposição do filme 3, é realizado de modo a diminuir os picos do cilindro 1 para valores que evitem a deterioração prematura do filme 3 de carbono duro. Desse modo, alcança-se um cilindro 1 dotado de um filme 3 duro de carbono que desde o instante zero já se encontra amaciado e, por- tanto, com um coeficiente de atrito otimizado. Tal otimização decorre tanto do perfil dos picos reduzido como pelo fato de o filme duro de carbono ter como característica intrínseca o baixo atrito.

As figuras 4A e 4B ilustram este comportamento ao mostrar o desgaste do par tribológico anel-cilindro. Note-se que tal desgaste é medido por perfilometria da região mais solicitada na camisa, antes e após o teste executado em um motor pesado a diesel de seis cilindros com potência de 400-520 hp. A figura 4A mostra o desgaste em um cilindro/camisa do estado da técnica sem revestimento DLC. Por sua vez, a figura 4B mostra o desgaste em um cilindro/camisa da presente invenção com revestimento DLC.

Como resultado, observa-se um desgaste de 14 pm no cilindro do estado da técnica no ponto morto superior do cilindro (vide figura 4A), sendo que para o cilindro da presente invenção, dotado de um filme 3 DLC, se obteve um desgaste de 5pm (vide figura 4B), ou seja, um desgaste 65% inferior aquele encontrado no estado da técnica. Esta melhoria decorre da excelente resistência ao desgaste do revestimento da presente invenção. Adicionalmente também se obteve baixo coeficiente de atrito do material amorfo (DLC) e o auxílio deste na lubrificação do conjunto.

Outra observação importante diz respeito ao fato de o brunimen-to realizado na presente invenção ser capaz de reduzir o perfil dos picos sem necessariamente provocar alteração na profundidade dos vales. Tal como mencionado, a profundidade dos vales é importante para promover o acumulo do fluído lubrificante. Esta característica ganha especial importância devido ao fato de o filme 3 de carbono duro não ser poroso, sendo necessário garantir uma rugosidade que se encontre entre Rz 0,5 pm e Rz 4,0 pm, garantida majoritariamente por um perfil de rugosidade com maior profundidade dos vales e menor altura dos picos. Note-se que os valores de rugosidade são medidos após a deposição do filme 3 de carbono duro na superfície periférica interna do corpo cilíndrico 2.

Os valores Rz 0,5 pm e Rz 4,0 pm devem ser atendidos pelos motivos já explicados. Por um lado valores inferiores a Rz 0,5 pm, não ga- rantem uma textura capaz de garantir uma quantidade de fluído lubrificante suficiente, provocando uma situação de trabalho praticamente a seco, situação altamente prejudicial que leva ao desgaste prematuro do revestimento. Por outro lado, valores superiores a Rz 4,0 pm irão apresentar falha prematura do revestimento (figuras 1A, 1B e 1C), gerando trincas e a delaminação do filme 3 devido à severidade das pressões de contato de um revestimento duro depositado sobre um substrato macio.

Assim, a rugosidade do filme 3 duro de carbono compreende mais vales do que picos. Uma ordem de grandeza da correlação entre a rugosidade média dos vales (Rvk) e a rugosidade média dos picos (Rpk) pode ser alcançada, tal como será abordado abaixo, do seguinte modo. A rugosidade média dos vales (RVK) deve encontrar-se pelo menos três vezes superior à rugosidade média dos picos (Rpk).

Uma análise comparativa das figuras 1A, 1B com as figuras 2A, 2B, 2C e 2D permitem compreender facilmente as diferenças entre um perfil de rugosidade do estado da técnica com aquele da presente invenção. A tabela abaixo mostra claramente as diferenças ao nível da rugosidade média total (Rz), rugosidade média dos picos (Rpk), rugosidade média dos vales (Rvk) e rugosidade média do centro (Rk).__________________________________ Tabela 1 - Perfil de rugosidade do estado da técnica frente a presente invenção Comparando a presente invenção com o estado da técnica, no-te-se que a presente invenção, apresenta como característica uma rugosi- dade média dos picos (Rpk) - vide figuras 2A, 2B, 2C, 2D - notoriamente inferior à rugosidade média dos picos (Rpk) encontrada no estado da técnica -vide figuras 1A, 1B.

Por outras palavras, a presente invenção caracteriza-se pelo fato de compreender uma rugosidade média dos vales (Rvk) substancialmente superior à rugosidade média dos picos (Rpk). Quantificando essa relação entre a rugosidade média dos vales (Rvk) e a rugosidade média dos picos (Rpk), pode-se dizer que a rugosidade média dos vales (Rvk) é pelo menos três vezes superior a rugosidade média dos picos (Rpk). Tal relação, para a presente invenção, pode ser traduzida pela seguinte equação: Rvk > 3 Rpk ou 3 Rpk < Rvk.

Vale mencionar que o brunimento é pratica comum no acabamento superficial de cilindros para motores combustão interna. De todo o modo, é comum realizar-se apenas uma etapa de brunimento. A solução encontrada para o perfil de rugosidade da presente invenção foi alcançada com mais de uma etapa de brunimento. Pode-se considerar que o primeiro brunimento promove um acabamento convencional ao nível da rugosidade, sendo que os brunimentos subseqüentes têm por objetivo a redução da rugosidade média dos picos (Rpk), promovendo um cilindro 1 com um perfil de rugosidade adequado para receber posteriormente o filme 3 duro de carbono. O revestimento de um cilindro 1 com um filme 3 duro de carbono amorfo na forma de diamante (DLC) após mais de uma etapa de brunimento apresenta-se como um conceito inovador que gera vantagens ao nível do desgaste e redução do coeficiente de atrito da superfície de trabalho do cilindro 1.

Note-se ainda que após pelo menos uma segunda etapa de brunimento, o ângulo do brunimento deve encontrar-se entre 40 graus a 150 graus.

Com referência ao filme 3 de carbono duro, conhecido como filme de carbono amorfo na forma de diamante (DLC - diamond like carbon), é importante mencionar que o filme 3 DLC da presente invenção compreende ligações SP3 e também SP2 (grafite), porém as ligações SP3 são a maioria em quantidade.

Adicionalmente, o filme 3 de carbono duro apresenta uma superfície livre de trabalho contendo apenas carbono (C) e hidrogênio (H2), podendo eventualmente existir outros elementos em uma quantidade inferior a 1%, o que, dada a quantidade reduzida, será considerado como contaminação residual. Assim, será provido um cilindro dotado de um corpo de base ferrosa cuja superfície periférica interna compreende um filme 3 DLC cuja superfície de trabalho seja compreendida, em pelo menos 99%, de carbono e hidrogênio. De todo o modo, abaixo da superfície de trabalho (deslizamento), o filme 3 pode, de modo preferencial, mas não obrigatório, apresentar elementos químicos para propiciar uma melhor aderência, por exemplo, Cr, W, Si, SiC, ou quaisquer outros que se revelem viáveis.

No tocante à espessura do filme 3 DLC, será compreendida por valores entre 1 pm e 30 pm. Por fim, a dureza da superfície de trabalho do cilindro 1 da presente invenção estará compreendida entre 1000 Hv e 3500 Hv.

Note-se que o cilindro alcançado pela presente invenção tem como vantagem adicional o fato de poder ser utilizado em qualquer tipo de motor de combustão interna (gasolina, etanol ou diesel). Uma das vantagens é alcançada pelo fato de suportar pressões de trabalho superiores a cerca de 200 bar, o que permite aplicação em motores com potência específica de saída superior ou inferior a 52KWI'1.

Adicionalmente, a solução alcançada mostra-se interessante, pois evita a necessidade de amaciar os cilindros do motor, oferecendo um comportamento "amaciado" logo desde as primeiras horas de funcionamento do motor pois a rugosidade inicial é controlada de forma a minimizar as asperezas da superfície partindo desde o início de funcionamento a partir de um valor corresponde ao valor já amaciado.

Ainda, com relação aos benefícios resultantes da presente invenção, observe-se a figura 5 que apresenta as perdas por fricção resultantes dos cilindros do estado da técnica e aqueles da presente invenção.

As medições de teste de atrito foram realizadas em um motor monocilíndrico, em que a camisa é montada sobre sensores de medição de força de forma a permitir a leitura da força de atrito gerada pelo deslizamento dos anéis e pistão sobre a superfície interna do cilindro 1. Os testes foram realizados com um nível de precisão suficiente para permitir a diferenciação na leitura de atrito, mesmo quando ocorrem pequenas modificações nos componentes a serem testados. O atrito foi medido em 5 condições de operação para cada ângulo de operação do virabrequim: i) 1500 rpm @BMEP de 380kPa; ii) 1500 rpm @BMEP 500kPa; iii) 1500 rpm @BMEP 630kPa; iv) 2500 rpm @ 500kPa e v) 2500 rpm @ 500kPa conforme detalhado na tabela abaixo.

Tabela 1: Características deslocamento do cilindro Segundo os resultados obtidos, muito embora a rugosidade dos cilindros do estado da técnica seja inferior aquela dos da presente invenção (vide figura 3), os cilindros 1 da presente invenção apresentam menor perda por atrito do que os do estado da técnica, resultando em uma maior transmissão de energia para o virabrequim. A presente invenção consegue assim alcançar um cilindro 1 que garante excelentes condições de trabalho. Esse resultado advém por um lado da preparação do substrato que irá receber o revestimento, substrato esse cujo perfil de rugosidade tem os picos geradores de pressões de conta- to eliminados, e garante a presença dos vales para acumulo do filme de óleo lubrificante. Adicionalmente, o revestimento com um filme 3 de carbono duro minimiza as perdas por atrito e o desgaste do componente, garantindo longevidade e baixo coeficiente de atrito do motor. É evidente que a presente invenção só é alcançada com um revestimento praticamente puro de carbono e hidrogênio que, além das características já mencionadas, compreenda um cilindro cuja superfície de trabalho tenha uma rugosidade entre Rz 0,5 pm e Rz 4,0 pm. Mais particularmente, a rugosidade do filme 3 duro de carbono copia exatamente a rugosidade do substrato metálico e por fim a rugosidade após aplicação do filme 3 estará compreendida entre Rz 0,5 pm e Rz 4,0 pm.

Por fim, cumpre notar que a solução encontrada consegue conciliar excelentes propriedades com um custo reduzido, possibilitando a qualquer tipo de motor de combustão interna obter os benefícios da presente invenção.

Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações a-pensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (9)

1. Cilindro para aplicação em um motor de combustão interna, o cilindro (1) compreendendo um corpo cilíndrico (2) metálico e um filme (3) de carbono amorfo na forma de diamante (DLC) formado na superfície periférica interna do corpo cilíndrico (2), o cilindro (1) sendo caracterizado pelo fato de que sua rugosidade após a formação do filme de carbono está compreendida entre Rz 0,5 pm e Rz 4,0 pm.

2. Cilindro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície periférica interna do corpo cilíndrico (2) recebe um acabamento superficial de pelo menos duplo brunimento antes de receber o filme (3) de carbono amorfo na forma de diamante (DLC).

3. Cilindro de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ângulo do brunimento está entre 40 graus e 150 graus.

4. Cilindro de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a rugosidade do filme (3) de carbono amorfo na forma de diamante (DLC) compreende mais vales do que picos.

5. Cilindro de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a rugosidade média dos vales (Rvk) é pelo menos três vezes superior à rugosidade média dos picos (Rpk).

6. Cilindro de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a dureza do filme (3) de carbono amorfo na forma de diamante (DLC) varia entre 1000 Hv e 3000Hv.

7. Cilindro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura do filme (3) de carbono amorfo na forma de diamante (DLC) varia entre 1pm e 30pm.

8. Cilindro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na superfície de trabalho pelo menos 99% do filme (3) de carbono amorfo na forma de diamante (DLC) contém carbono ou carbono e hidrogênio.

9. Cilindro de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o corpo do cilindro (2) é constituído de um metal ferroso.