BR102013026917B1 - Método de comando de bomba à óleo direcionada e seu controlador de comando em um motor à combustão de veículo automotivo - Google Patents

Abstract

método de comando de bomba a óleo direcionada e controlador de comando da mesma de um motor à combustão de veículo automotivo a invenção refere-se a um método de comando de bomba à óleo direcionada (11) de motor à combustão (10) de veículo automotivo compreendendo uma etapa consistindo em iniciar seletivamente uma fase de funcionamento no modo marginal da bomba (11) em função de um grau de diluição avaliado, o modo de funcionamento marginal da bomba consistindo de um modo fazendo parte do grupo constituído de um modo não direcionado e de um modo com pressão do óleo aumentada com relação ao modo nominal.

Description

[0001] A invenção se refere à presença de combustível e/ou de água no óleo de lubrificação de um motor à combustão de veículo automotivo, esse fenômeno sendo conhecido sob o nome de diluição.

[0002] As taxas de diluição que se tornarão importantes poderão gerar danos no lubrificante e nas peças lubrificadas.

[0003] Nos motores de Combustível Flez, por exemplo nos países da América do Sul onde esse tipo de motor é muito utilizado, a taxa de etanol e de água no óleo do veículo poderá se alcançar níveis importantes. De mais, certos clientes tendo uma utilização severa do veículo raramente atingem uma temperatura suficiente que permita evaporar regularmente o etanol e a água encontrados no óleo. Por seguinte, quando o óleo atingir excepcionalmente uma temperatura importante, a água e o etanol em grande quantidade se evaporam rapidamente, e essa grande quantidade de gás retornando à admissão criando um fenômeno de subida espantosa maciça, chamada de golpe maciço (blow by massif) de acordo com a terminologia anglo-saxônica, a qual constitui uma disfunção importante do motor.

[0004] A invenção visa a solucionar esses dois problemas, ou seja, à limitar o fenômeno de diluição e de evitar uma evaporação brutal do combustível e/ou da água à um forte fenômeno de diluição e sua redução brutal.

[0005] Esses objetivos são alcançados de acordo com a invenção graças à um método de comando de bomba à óleo dirigida à um motor à combustão de veículo automotivo compreendendo a etapa consistindo à iniciar ao menos uma fase de funcionamento nominal do tipo dirigido da bomba, o método sendo caracterizado por compreender uma etapa consistindo à avaliar um grau de diluição do combustível e/ou do óleo e a etapa consistindo à avaliar seletivamente uma fase de funcionamento em modo marginal da bomba em função do grau de diluição assim avaliado, o modo de funcionamento marginal da bomba consistindo de um modo fazendo parte do grupo constituído de um modo não direcionado e de um modo de pressão do óleo elevado com relação ao modo nominal.

[0006] Vantajosamente, o modo de funcionamento marginal consiste em um funcionamento regulado mecanicamente da bomba.

[0007] Vantajosamente, a bomba é uma bomba cilíndrica variável e o modo de funcionamento marginal da bomba consiste em uma regulagem na pressão realizada por um dispositivo mecânico externo à bomba.

[0008] Vantajosamente, o método compreende a etapa consistindo à iniciar um funcionamento da bomba à óleo em modo nominal uma vez que o óleo atinge à um temperatura limiar.

[0009] Vantajosamente, o método compreende a etapa consiste em medir ou estimar por uma modelo uma taxa de combustível e uma taxa da água no óleo, para comparar a taxa do combustível medida ou estimada à um valor limiar da taxa de combustível para comparar a taxa de água medida ou estimada à um valor limiar da taxa de água, e à definir uma temperatura limiar diferente de acordo com a taxa de combustível medida ou estimada que supere o valor limiar da taxa de combustível ou que a taxa da água medida ou estimada supere o valor limiar da taxa da água.

[0010] Vantajosamente, o método compreende a etapa consistindo à iniciar o funcionamento da bomba (11) no modo marginal quando a temperatura do óleo seja inferior à um valor patamar, e a etapa prévia consistindo em definir uma temperatura patamar que depende do fato que a taxa de combustível seja superior ao valor limiar da taxa do combustível ou que a taxa de água seja superior ao valor limiar da taxa da água.

[0011] Vantajosamente, o combustível é etanol.

[0012] Vantajosamente, a temperatura limiar é suficientemente elevada para que o combustível e/ou a água se vapora quando o óleo estiver nessa temperatura.

[0013] A invenção se refere igualmente um controlador de comando de bomba à óleo de veículo automotivo, compreendendo uma entidade lógica empregando o referido método de comando da bomba à óleo.

[0014] A invenção se refere igualmente à um motor à combustão de veículo automotivo compreendendo o referido controlador de comando da bomba à óleo.

[0015] Outras características e vantagens da invenção se tornarão aparentes após a descrição detalhada mesma, com referência à Figura única anexada que representa um motor equipado com um controlador comandando uma bomba à óleo, a título exemplificativo e não limitativo.

[0016] De acordo com a Figura anexada, o presente motor 10 possui uma bomba à óleo 11 do tipo direcionada. As bombas à óleo direcionadas ou dirigidas ou bombas à óleo com débito variável são bem conhecidas. As referidas bombas funcionam tipicamente pela variação de seu cilindro de bombeamento sob o efeito de um direcionamento do tipo eletrônico, notadamente sob o comando do controle motor pela utilização de uma válvula solenóide, a variação do cilindro resultando em uma variação do débito da bomba bem como que uma variação da pressão do óleo no circuito de lubrificação do motor. A bomba 11 é denominada bomba direcionada por ela ser configurada para funcionar por direcionamento por uma entidade eletrônica de um parâmetro estrutural da bomba a qual influi no débito e na pressão gerados pela bomba. Uma bomba não direcionada é ao contrário tipicamente uma bomba seja à cilindrada fixa e cuja regulagem na pressão do motor seja feita por um meio externo tal como uma válvula de retenção ou uma derivação igualmente conhecida sob o termo anglo-saxônico de by-pass (de passagem), seja uma bomba denominada regulada mecanicamente, cuja regulagem tipicamente do tipo interna, permitindo uma troca do cilindro em função da pressão gerada pela bomba. Essa regulagem mecânica permite como uma válvula solenóide ou de passagem de não alcançar as pressões mais elevadas no circuito de lubrificação.

[0017] O objetivo da bomba à óleo direcionada é limitar as fricções intrínsecas da bomba e o torque hidráulico e cujas partes mecânicas do motor que movimentam essa bomba. Adicionalmente, a bomba direcionada permite reduzir os débitos no motor e portanto aumentar a temperatura local das peças e diminuir as fricções.

[0018] O presente motor 10 é igualmente equipado de um controlador motor 12. O presente controlador motor 12 é ainda equipado de um avaliador 13 da taxa de diluição para água e etanol. O avaliador 13 da taxa de diluição é ligado à um sensor 14 de presença de água no óleo e de um sensor 15 de presença do combustível no óleo, os quais lhe liberam um valor de medida sendo mais elevado que o combustível ou a água estando fortemente presente no óleo, e o avaliador 13 deduzindo uma taxa de diluição no combustível e na água à partir desses valores. O avaliador 13 poderá assim ser modelado à partir dos dados do controle motor.

[0019] O controle motor 12 aciona uma estratégia de comando da bomba à óleo que depende da taxa de diluição estimada pelo avaliador 13.

[0020] A bomba 11 apresenta um funcionamento nominal no qual ela funciona de modo direcionado liberando uma potência hidráulica otimizada de maneira a evitar uma parte de energia mecânica e hidráulica encontrada habitualmente nas bombas não apresentando tal direcionamento, notadamente as bombas reguladas de maneira puramente mecânicas.

[0021] Na configuração ora descrita, se prevê um modo de funcionamento marginal da bomba 11 no qual ela não é mais direcionada, a bomba 11 funcionando então de modo regulado mecanicamente ou com uma regulagem realizada em seguida por uma válvula de retenção ou por uma derivação ou by-pass na terminologia anglo-saxônica. Nesse modo marginal, o não direcionamento da bomba 11 gera um aumento das partes pela fricção do motor e, portanto, um super consumo.

[0022] Entretanto, esse modo marginal tem lugar em um caso excepcional, a saber quando o motor atinge uma taxa de diluição muito elevada. Com efeito, a presente estratégia consiste em não direcionar a bomba à óleo 11 quando da taxa de diluição calculada for muito elevada. Isto permite aumentar a temperatura do óleo e, portanto, favorecer a evaporação. Enfim quando a temperatura atinge uma temperatura próxima da temperatura de evaporação se direciona de novo à bomba à óleo 11. Em caso contrário, o aumento mais rápido de temperatura acima da temperatura de evaporação de gás gerará débitos de golpes (sopros) mais elevados que não poderão ser gerados pelo motor 10.

[0023] Na presente configuração, a estratégia compreende dois pontos. O primeiro ponto é o não direcionamento da bomba à óleo 11 de modo que a temperatura de evaporação do combustível e da água se encontrem no óleo. Isto permite aumentar mais rapidamente a temperatura do óleo por vários meios, a saber pelo aumento das partes por fricção da bomba à óleo 11, pela abertura dos injetores do fundo do pistão, e pelo aumento dos débitos do óleo.

[0024] Essa estratégia, aqui aplicada se adotando o modo regulado mecanicamente no modo marginal, permite ganhar até 15o C na temperatura do óleo e, portanto, de idêntica sorte favorecer a evaporação do etanol e assim diminuir as diluições com relação à uma situação da vida da bomba à óleo direcionada.

[0025] O segundo ponto é a continuação do direcionamento da bomba à óleo 11 desde que a temperatura do óleo atinja a temperatura de evaporação do combustível trazida no óleo. Isso permite evitar uma escalada na temperatura do óleo mais brusca durante a evaporação do combustível e que evite os débitos de golpe de sopro mais elevados.

[0026] A presente configuração se refere, portanto, vantajosamente a motores tendo um combustível podendo se evaporar abaixo de 150o C, temperatura vista pelo óleo. Além disso, essa configuração se refere à motores possuindo um avaliador de diluição e uma bomba à óleo direcionada.

[0027] A fim de proteger o motor, o método ora descrito gera, portanto, para os seus clientes uma evaporação regular de etanol e da água trazidos no óleo, evitando assim, um forte fenômeno de diluição e evitando um fenômeno de golpe maciço no caso de aumento brutal da temperatura do motor.

[0028] A demanda do modo marginal não direcionado é vantajosamente iniciada da forma seguinte pelo controlador 12, o qual compreende uma entidade lógica, realizada sob forma de um software ou sob forma de circuito material, essa entidade lógica empregando as etapas de tratamento descritas agora. O controlador 12 emprega uma função de diluição que demanda a passagem do modo não direcionado da bomba à óleo 11, ou do modo regulado mecanicamente, se uma das duas condições seguintes for verificada. A primeira condição é que a estimativa permite estabelecer que o peso do combustível presente no óleo seja superior à um valor limiar. Esse valor limiar é aqui calibrado e compreende uma histerese de desativação igualmente calibrável. A segunda condição é que a estimativa do peso da água presente no óleo seja superior à um valor limiar. Esse valor limiar é calibrável e compreende uma histerese de desativação igualmente calibrável.

[0029] O modo marginal não direcionado é mantido desde que a temperatura do óleo seja inferior à um valor limiar SEUIL_OIL. Esse valor limiar leva os valores calibráveis SEUIL_OIL1_C se a primeira condição for ativada e SEUIL_OIL2_C se a segunda condição. Se a primeira condição for ativada e SEUIL_OIL2_C for à segunda condição. Se várias condições forem ativadas simultaneamente, o valor limiar SEUIL_OIL leva o valor calibrável correspondente de acordo com ordem prioritária seguinte: segunda condição mais a primeira condição.

[0030] O modo não direcionado não é mais mantido se todas as condições, à saber a segunda e a primeira condição, tornam-se inativas. Cada das duas condições é aqui desativada pela calibração.

[0031] A demanda do modo direcionado é vantajosamente iniciada da maneira seguinte pelo controlador 12 ao qual compreende uma entidade lógica, realizada sob a forma de um software ou sob a forma de um circuito material, essa entidade lógica empregando as etapas de tratamento ora descritas. Uma vez que a temperatura do óleo ultrapasse o valor limiar SEUI_OIL e a tal ponto que ela não volte a ultrapassar sob uma histerese HYS_OIL, a função diluição paralise a demanda do modo não direcionado ou regulado mecanicamente e demande a ativação do modo direcionado ou modo nominal da bomba à óleo 11.

[0032] Essa histerese HYS_OIL leva os valores calibrados HYS_OIL_C se a primeira condição for ativada, HYS_OIL2 se for a segunda condição. Da mesma maneira que precedentemente, se várias condições forem ativadas simultaneamente, a histerese HYS_OIL leva o valor calibrado de acordo com a mesma ordem de prioridade: segunda condição após a primeira condição. Se a temperatura do óleo retornar sob a histerese HYS_OIL, o modo não direcionado ou regulado mecanicamente estará apto à uma nova demanda.

[0033] O presente controlador emprega igualmente uma função de anulação das demandas específicas do modo direcionado e do modo não direcionado. Desde que a temperatura do óleo retorne uma primeira vez à um valor limiar calibrado SEUIL_OIL3_C de desativação, as demandas de não direcionamento e de reprise do modo direcionado pela função de diluição são desativadas. Na presente configuração, o retorno da temperatura do óleo sob SEUIL_OIL3_C não reativa as demandas do modo não direcionado ou do modo direcionado pela função de diluição.

[0034] Em outra configuração ora descrita, o modo marginal de funcionamento da bomba 11 permanece em um modo direcionado, esse modo marginal consistindo em um direcionamento da bomba de maneira à aumentar a pressão do óleo com relação à pressão na presença no modo nominal.

[0035] Nesse sentido, o modo marginal consiste aqui em um aumento da cilindrada da bomba 11, a qual gera um aumento da pressão e um aumento do débito do óleo na saída da bomba. Pelo aumento da pressão do óleo, se obtém um aumento da temperatura do óleo a qual gera uma evaporação do combustível e/ou da água na presença no óleo. O aumento da temperatura, obtido nesse caso sem adotar de maneira estável a cilindrada máxima da bomba 11 é já benéfica para gerar uma evaporação do combustível e/ou da água cujo nível de diluição tenha sido detectado como superior à um valor nominal de acionamento desse modo marginal. Um segundo efeito da execução desse modo marginal, esse segundo efeito sendo independente do efeito de evaporação e podendo ser executado com os combustíveis que não possam evaporar com o óleo, e uma melhor lubrificação do motor 10 devido ao aumento da pressão do óleo, a referida lubrificação compensando a perda do efeito de lubrificação devida ao fato do combustível estar fortemente presente no óleo. Com efeito, no sentido de favorecer a escalada na temperatura do óleo, ou como variante sem aumentar a temperatura do óleo, aumentando a pressão do óleo quando a taxa de diluição for elevada permitindo diminuir os riscos de aderência e desgaste dos rolamentos. Em outros termos, se executa nesse modo marginal um mapeamento de pressão do óleo superior ou muito superior ao mapeamento clássico, o que permite preferencialmente a evaporação do combustível e/ou da taxa de água em excesso.

Claims (10)

1. “MÉTODO DE COMANDO DE BOMBA À ÓLEO DIRECIONADA EM UM MOTOR À COMBUSTÃO DE VEÍCULO AUTOMOTIVO” compreendendo a etapa consistindo a iniciar (1) ao menos uma fase de funcionamento nominal do tipo direcionada da bomba (11), caracterizado por compreender uma etapa consistindo em avaliar (13, 14, 15) um grau de diluição do combustível e/ou da água no óleo e a etapa consistindo a iniciar seletivamente uma fase de funcionamento no modo marginal da bomba (11) em função do grau de diluição assim avaliada, o modo de funcionamento marginal da bomba consistindo de um modo fazendo parte do grupo constituído de um modo não direcionado e de um modo para pressão do óleo aumentada com relação ao modo nominal.

2. “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o modo de funcionamento marginal consistir em um funcionamento regulado mecanicamente da bomba (11).

3. “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a bomba (11) ser uma bomba com cilindrada variada e o modo de funcionamento marginal da bomba (11) consistir em uma regulagem na pressão realizada por um dispositivo mecânico externo à bomba.

4. “MÉTODO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender a etapa consistindo a iniciar um funcionamento da bomba à óleo (11) em modo nominal uma vez que o óleo atinja uma temperatura limiar (SEUIL_OIL).

5. “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender a etapa consistindo à medir ou estimar por um modelo uma taxa do combustível e uma taxa do óleo (13, 14, 15) de modo a comparar a taxa do combustível medida ou estimada à um valor limiar da taxa do combustível para comparar a taxa de água medida ou estimada à um valor limiar da taxa de água, e para definir uma temperatura limiar diferente (SEUIL_OIL1_C, SEUIL_OIL_2_C) de modo que a taxa de combustível medida ou estimada ultrapasse o valor limiar da taxa de combustível ou que a taxa de água medida ou estimada ultrapasse o valor limiar da taxa de água.

6. “MÉTODO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender a etapa consistindo a iniciar o funcionamento da bomba (11) no modo marginal quando a temperatura do óleo for inferior à um valor patamar (HYS_OIL, HYS_OIL1_C, HYS_OIL2_C) e a etapa prévia consistindo para definir uma temperatura patamar (HYS_OIL1_C, HYS_OIL2_C) que dependo do fato da taxa de combustível ser superior ao valor limiar da taxa de combustível ou que a taxa da água for superior ao valor limiar da taxa de água.

7. “MÉTODO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o combustível ser etanol.

8. “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a temperatura limiar (SEUIL_OIL, SEUIL_OIL_C, SEUIL_OIL_2_C) ser suficientemente elevada para que o combustível e a água se evaporem no óleo nessa temperatura.

9. “CONTROLADOR DE COMANDO DE BOMBA À ÓLEO DE VEÍCULO AUTOMOTIVO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender uma entidade lógica empregando um método de comando de bomba à óleo.

10. “MOTOR À COMBUSTÃO DE VEÍCULO AUTOMOTIVO”, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender um controlador (12) de comando de bomba à óleo (11).

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