Estudo de falha em sistema de lubrificação do motor de um veículo de Formula SAE

Abstract

Since the implementation of the Triumph Daytona 675R motorcycle engine on the Formula SAE prototype, the Maua Racing team has faced various engine failures related to the malfunctioning lubrication system. The history of breakdowns prompted the group to dedicate this Thesis to the study and investigation of the real causes of these events that have been affecting the team's performance in last competitions. To conduct the study, the engine had to be placed under the same conditions as it normally operates, with the premise of not risking more components that are of low accessibility. Thus, the team proposed to recreate this operating scenario by developing a test bench capable of simulating the lateral and longitudinal accelerations experienced by the vehicle while allowing external activation of the engine's oil pump. Additionally, a data acquisition system was implemented to enable detailed monitoring of the lubrication system's behavior and effectiveness during extensive test sessions. After completing the entire experimental procedure and conducting the necessary analysis, it was possible to conclude that the history of failures was directly linked to the constructive form of the oil pan, which had to be adapted when the engine was implemented in the vehicle. Its geometric differences made the adapted oil pan very sensitive to lateral acceleration actions, directly impacting the efficiency of the oil pumping system to the engine, causing failures in the lubrication system.

Desde a implementação do motor de moto Triumph Daytona 675R no protótipo de Fórmula SAE do Instituto Mauá de Tecnologia, a equipe Maua Racing enfrentou diversas falhas do motor relacionadas ao mal funcionamento do sistema de lubrificação. O histórico de quebras motivou o grupo a dedicar este trabalho de conclusão de curso ao estudo e investigação das reais causas desses acontecimentos que vem prejudicando o desempenho da equipe nas competições. Para que pudesse ser realizado o estudo, o motor deveria ser colocado sob as mesmas condições que opera normalmente, mas com a premissa de não colocar em risco mais componentes que são de baixa acessibilidade. Dessa maneira, a equipe se propôs a recriar este cenário de operação a partir do desenvolvimento de uma bancada de testes capaz de simular as acelerações laterais e longitudinais sofridas pelo veículo e que ao mesmo tempo permitisse acionar externamente a bomba de óleo do motor. Em conjunto, foi implementado um sistema de aquisição de dados que permitiu o monitoramento detalhado do comportamento e eficácia do sistema de lubrificação durante as extensas baterias de testes. Após a realização de todo o procedimento experimental e realizadas as devidas análises foi possível concluir que o histórico de falhas estava diretamente ligado com forma construtiva do cárter, que teve de ser adaptado quando o motor foi implementado no veículo. Suas diferenças geométricas tornaram o cárter adaptado muito sensível às ações de acelerações laterais, o que impacta diretamente na eficiência do sistema de bombeamento de óleo para o motor, causando assim falhas no sistema de lubrificação.