BR102015015993A2

BR102015015993A2 - Sistema de óleo de lubrificação para um motor de combustão interna, em particular para veiculos industriais ou comerciais

Info

Publication number: BR102015015993A2
Application number: BR102015015993-5A
Authority: BR
Inventors: Gstrein Wolfgang
Original assignee: Fpt Motorenforschung Ag
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2018-02-14
Also published as: JP2016014394A; JP6633848B2; BR102015015993B1; EP2963257A1; RU2015125698A3; RU2697786C2; AU2015203645A1; CN105240085A; CN105240085B; RU2015125698A; AU2015203645B2; US20160003114A1; US9593604B2; EP2963257B1; ES2775249T3; AR101042A1

Abstract

sistema de óleo de lubrificação para um motor de combustão interna, em particular para veículos industriais ou comerciais. sistema de óleo lubrificante para um motor de combustão, em particular para veículos industriais ou comerciais, compreendendo o sistema uma conexão de desvio (bp) apropriado para contornar uma bomba de óleo (p) associada a um circuito de óleo do motor (oc), uma válvula controlável (cv) apropriada para ajustar uma quantidade de óleo a ser contornado através da referida conexão de desvio, meios de controle (ecu) que controla a referida válvula controlável (cv), programada para controlar a referida válvula controlável (cv) como uma função da velocidade do motor de combustão.

Description

(54) Título: SISTEMA DE ÓLEO DE LUBRIFICAÇÃO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, EM PARTICULAR PARA VEÍCULOS INDUSTRIAIS OU COMERCIAIS (51) Int. Cl.: F01M 1/02; F01M 1/16; F01L 13/06 (30) Prioridade Unionista: 01/07/2014 EP 14175218.8 (73) Titular(es): FPT MOTORENFORSCHUNG AG (72) Inventor(es): WOLFGANG GSTREIN (74) Procurador(es): Dl BLASI, PARENTE & ADVOGADOS ASSOCIADOS (57) Resumo: SISTEMA DE ÓLEO DE LUBRIFICAÇÃO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, EM PARTICULAR PARA VEÍCULOS INDUSTRIAIS OU COMERCIAIS. Sistema de óleo lubrificante para um motor de combustão, em particular para veículos industriais ou comerciais, compreendendo o sistema uma conexão de desvio (BP) apropriado para contornar uma bomba de óleo (P) associada a um circuito de óleo do motor (OC), uma válvula controlável (CV) apropriada para ajustar uma quantidade de óleo a ser contornado através da referida conexão de desvio, meios de controle (ECU) que controla a referida válvula controlável (CV), programada para controlar a referida válvula controlável (CV) como uma função da velocidade do motor de combustão.

,oc

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “SISTEMA DE ÓLEO DE LUBRIFICAÇÃO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, EM PARTICULAR PARA VEÍCULOS INDUSTRIAIS OU COMERCIAIS”.

Campo da Invenção [0001] A presente invenção refere-se a um sistema de óleo de lubrificação para um motor de combustão, em particular, para veículos industriais e comerciais. Além disso, a presente invenção refere-se a um sistema de freio motor associado ao referido sistema de óleo de lubrificação, um método para ajuste de uma pressão de óleo em um sistema de óleo de lubrificação de um motor de combustão e veículos comerciais ou industriais que compreendem um motor de combustão implementando o referido sistema de óleo de lubrificação.

Descrição do Estado da Técnica [0002] O sistema de óleo de lubrificação consome potência do motor de combustão para executar sua tarefa de bombear o óleo através dos vários componentes do motor de combustão, a fim de lubrificar os componentes sujeitos a atrito e de arrefecer os pistões.

[0003] As bombas de óleo são, geralmente, adequadas para alcançar pressões de 4 a 6 bar, que podem ser altas em comparação a condições normais de operação. Além disso, a pressão dentro do circuito de óleo pode mudar de acordo com a temperatura do óleo, que influencia a viscosidade do óleo.

2/11 [0004] Por esta razão, um trajeto de derivação (bypass path) é geralmente provido acoplado com uma válvula carregada por mola, a fim de limitar a pressão de óleo.

[0005] A fim de limitar a potência consumida pelo motor de combustão, é conhecida a possibilidade de implementar bombas de deslocamento variável, adequadamente para adaptar a pressão de óleo de acordo com a condição operacional do motor.

[0006] Esta tarefa é, geralmente, alcançada através da variação da geometria de bomba ou pelo controle da sua velocidade.

[0007] No entanto, as bombas variáveis têm um custo realmente elevado em comparação com as bombas tradicionais (não-controláveis) e, além disso, apresentam uma alta sensibilidade à impureza contida no próprio óleo. De fato, as bombas de óleo variáveis são muito mais sensíveis à contaminação de óleo e instalação devido a possíveis desalinhamentos de bloco/placa de assentamento. Além disso, sua durabilidade por 1,6 milhões de quilômetros ainda não está comprovada.

[0008] Portanto, a implementação de bomba variável implica o aumento dos custos de gerenciamento do motor, apesar da redução teórica de consumo de combustível e emissão de poluentes.

Sumário da Invenção

3/11 [0009] Portanto, é objetivo principal da presente invenção prover um sistema de óleo de lubrificação para um motor de combustão, em particular, para veículos industriais e comerciais, que supere os problemas/desvantagens acima.

[0010] Em particular, o sistema da invenção proposta é adequado para reduzir o consumo de combustível através da manutenção de uma alta confiabilidade do motor de combustão como um todo.

[0011] O princípio fundamental da invenção é a implementação de um trajeto de derivação através de uma válvula controlável, cujo estado é controlado como uma função da carga e velocidade do motor.

[0012] Graças à presente invenção, a bomba pode ser uma bomba de óleo tradicional, ou seja, uma bomba nãocontrolável, associada ao circuito de óleo de lubrificação do motor.

[0013] No entanto, uma bomba variável pode ser associada com a presente invenção, a fim de melhorar a capacidade de resposta de uma bomba variável.

[0014] Preferencialmente, tal função implementa um modelo de motor em polos, a fim de calcular uma pressão de óleo esperada dentro do circuito de óleo de lubrificação ou um mapa tendo, como primeira entrada, a velocidade do motor, como segunda entrada, a BMEP do motor (pressão média efetiva ao freio) e, como saída, a referida pressão de óleo esperada

4/11 no circuito de óleo de lubrificação.

[0015] O valor de BMEP para entrar no referido mapa pode ser obtido de várias maneiras conhecidas.

[0016] De acordo com uma concretização preferida da invenção, o estado da válvula controlável é ajustado de acordo com um sinal de retorno de pressão adquirido em um ponto do circuito de óleo de lubrificação.

[0017] Vantajosamente, as perdas através do trajeto de derivação são pequenas em comparação com as perdas através do motor de combustão, portanto, a energia gasta para circular o óleo através do trajeto de derivação é também pequena e o sistema apresenta quase o mesmo comportamento de consumo de energia que um sistema de bomba variável, sem suas desvantagens.

[0018] Estes e outros objetivos são alcançados por meio das reivindicações anexas, as quais descrevem concretizações preferidas da invenção, constituindo parte integral da presente descrição.

Breve Descrição dos Desenhos [0019] A invenção se tornará totalmente clara a partir da descrição detalhada a seguir, dada por meio de um exemplo meramente exemplificativo e não-limitativo, a ser lido com referência às figuras dos desenhos anexos, em que:

[0020] As figuras 1 e 2 mostram duas concretizações preferidas da presente invenção,

5/11 [0021] A figura 3 mostra um exemplo de mapa para controle da válvula atuada das figuras 1 e 2.

[0022] Os mesmos números e letras de referência nas figuras designam partes iguais ou funcionalmente equivalentes.

[0023] De acordo com a presente invenção, o termo “segundo elemento não implica a presença de um “primeiro elemento, primeiro, segundo etc. são utilizados apenas para melhorar a clareza da descrição e não devem ser interpretados de forma limitativa.

Descrição Detalhada das Concretizações Preferidas [0024] As figuras 1 e 2 apresentam concretizações preferidas da presente invenção.

[0025] Uma bomba não-controlável P é conectada a um circuito de óleo do motor OC, preferencialmente, entre o reservatório de óleo S e o motor de combustão a ser lubrificado/resfriado, desta forma, bombeia o óleo de lubrificação de motor a partir do reservatório de óleo S para os componentes do motor E através do chamado “circuito principal, então, o óleo entra no reservatório de óleo S para ser circulado de forma contínua.

[0026] Uma conexão de desvio BP conecta a porta de saída da bomba P com sua porta de entrada. Uma válvula controlável CV é disposta na conexão de desvio BP. Portanto, essa válvula controlável é uma válvula de 2 vias.

6/11 [0027] De acordo com uma concretização preferida da invenção, a válvula é uma válvula carregada por mola, controlável por um atuador, por exemplo, a pré-carga da mola é controlável pelo atuador.

[0028] De acordo com outra concretização da invenção, uma válvula de mola de carga fixa é acoplada a uma válvula controlável.

[0029] Uma unidade de controle ECU, preferencialmente definindo a mesma unidade de controle que controla o motor de combustão, adquire como entradas a velocidade do motor e controla o estado da válvula controlável CV, a fim de adaptar a pressão de óleo dentro do motor de combustão como uma função da referida velocidade do motor.

[0030] De acordo com uma concretização preferida da presente invenção, a unidade de controle também adquire a BMEP atual e, através de um cálculo de base modelo ou um mapa, calcula/extrai uma pressão de óleo de referência a ser mantida dentro do circuito de óleo de lubrificação. A figura 3 mostra um exemplo de mapa, em que o eixo X se refere a rotações de velocidade do motor, o eixo Y, à BMEP e, de acordo com cada um dos pares de valores, é encontrada uma curva ou a curva mais próxima indicando a pressão de óleo ideal. Nas curvas exemplares, P1 é 1 bar, P2 é 1,5 bar, P3 é 2 bar e P4 é 2,5 bar.

7/11 [0031] De acordo com outra concretização preferida da invenção, a temperatura do óleo é também levada em conta pela unidade de controle, a fim de calcular/extrair uma pressão de óleo de referência a ser mantida dentro do circuito de óleo de lubrificação. Portanto, o sensor S, indicado nas figuras 1 e 2, poderia ser implementado como um sensor de pressão ou de um fluxo de óleo e, eventualmente, também um sensor de temperatura, a fim a implementar esquemas

de controle	de circuito	fechado.
[0032]	Em qualquer caso, a unidade de controle
controla o	estado da	válvula controlável CV, a fim de
controlar a	pressão de	óleo do motor, isto é, a pressão de
óleo em, pelo menos, um	ponto do motor.
[0033]	Preferencialmente, a figura 3 se refere às
pressões de	referência	medidas no circuito principal do

motor, ou seja, o tubo a jusante à bomba P, antes de sua subdivisão em vários canais. No entanto, o mapa da figura 3 pode ser redesenhado de acordo com um ponto de medição específico dentro do circuito de óleo.

[0034] Em qualquer ponto de operação do motor, em qualquer temperatura real do óleo, a pressão de óleo pode ser controlada ou orientada. Isto permite adaptar a pressão de óleo em geral e, especialmente, reduzir a energia absorvida pela bomba, a fim de economizar o consumo de combustível, sem introduzir obrigatoriamente uma bomba

8/11 variável que seja propensa a falhas frequentes.

[0035] Como alternativa ao sensor de pressão, um sensor de fluxo de óleo pode ser implementado. Em tal caso, a figura 3 pode ser modificada, a fim de expressar as curvas de fluxo de óleo, em vez de as pressões de óleo.

[0036] As figuras anexas referem-se a uma única bomba de óleo não-controlável. No entanto, a presente invenção pode ser igualmente implementada usando dois ou mais circuitos de óleo separados com, pelo menos, um deles disposto de acordo com a presente invenção.

[0037] De acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o presente esquema é adotado, pelo menos, para prover acionamento do freio motor.

[0038] O acionamento do freio motor hidráulico precisa de tempos realmente curtos, tipicamente, menos do que 0,8 segundo, com alta pressão, ou seja, na ordem de 4 bar.

[0039] Se o valor de pressão mais alto do mapa da figura 3 for comparado com este valor de 4 bar, é imediatamente evidente que a reação da pressão do sistema de óleo deve ser muito rápida.

[0040] De acordo com a presente invenção, é possível obter tal variação de pressão em menos de 0,2 segundo, mais rápido do que pode ser alcançado com uma bomba variável.

[0041] Portanto, a presente invenção pode ser

9/11 vantajosamente implementada em conexão com uma bomba variável.

[0042] Outra vantagem da presente invenção é o fato de que a pressão pode ser controlada de maneira tão refinada, que pode ser possível reduzir o impacto de folgas ou tolerâncias de maquinagem sem comprometer o desgaste dos rolamentos. Esta vantagem pode ser explorada favoravelmente para sistemas WHR e/ou turbinas de potência adicionados, que são realmente sensíveis a questões de lubrificação.

[0043] A abertura do trajeto de derivação induz a redução da pressão de óleo no circuito principal, portanto, menos perdas de pressão no filtro de óleo e radiador de óleo, porque o óleo desviado não flui através destes componentes.

[0044] Eventualmente, o fluxo de bomba fixo não é alterado, no entanto, o fluxo de óleo supérfluo é desviado.

[0045] A diferença, em termos de consumo de combustível (ganho BSFC), entre a presente solução e a implementação de uma bomba variável individualmente é insignificante, mas o custo da bomba variável é consideravelmente mais elevado e sua confiabilidade é uma grande questão.

[0046] A válvula controlável CV, de acordo com o exemplo na figura 1, é realizada através de uma válvula de luva rotativa V1 comandada, preferencialmente, através de um atuador elétrico rotativo A1, por exemplo, uma transmissão

10/11 escalonada .

[0047] A válvula controlável CV, de acordo com o exemplo na figura 2, é realizada por meio de uma válvula de luva axial V2 comandada, preferencialmente, por um atuador linear A2.

[0048] Deve ficar claro que vários tipos de atuadores, sejam pneumáticos ou hidráulicos, podem ser implementados.

[0049] Além disso, deve ficar claro que é preferível implementar uma válvula controlável CV adequadamente para gerir vários estados intermediários de abertura, ou estados continuamente variáveis, em vez de uma válvula liga/desliga.

[0050] A presente invenção pode ser vantajosamente implementada em um programa de computador que compreende meios de código de programa para executar uma ou mais etapas de tal método, quando esse programa é executado em um computador. Por essa razão, a invenção deve também abranger esse programa de computador e o meio legível por computador que compreende uma mensagem gravada, tal meio legível por computador compreendendo o meio de código de programa para a execução de uma ou mais etapas de tal método, quando tal programa é executado em um computador. Muitas alterações, modificações, variações e outros usos e aplicações da presente invenção serão evidentes para aqueles versados na técnica após considerar o relatório e os desenhos anexos que

11/11 descrevem concretizações preferidas da mesma. Todas estas alterações, modificações, variações e outros usos e aplicações que não se afastam do espírito e escopo da invenção são considerados abrangidos pela presente invenção.

[0051] Detalhes de implementação adicionais não serão descritos, visto que uma pessoa versada na técnica é capaz de realizar a invenção a partir dos ensinamentos da descrição acima.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de óleo lubrificante para um motor de combustão, em particular para veículos industriais ou comerciais, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende:

- uma conexão de desvio (BP) apropriado para contornar uma bomba de óleo (P) associada a um circuito de óleo do motor (OC),

- uma válvula controlável (CV) apropriada para ajustar uma quantidade de óleo a ser contornado através da referida conexão de desvio,

- meios de controle (ECU) que controla a referida válvula controlável (CV), programada para controlar a referida válvula controlável (CV) como uma função da velocidade do motor de combustão.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida bomba de óleo (P) é um tipo não controlável ou um tipo de geometria variável.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida unidade de controle é programado para controlar a referida válvula controlável como uma função da rotação do motor e como uma função de, pelo menos, um dos seguintes parâmetros:

- valor BMEP do motor,

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- temperatura do óleo,

- pressão do óleo,

- sensor de fluxo de óleo,

- viscosidade do óleo.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida unidade de controle (ECU) é programada para implementar um estimador baseado em modelo em tempo de execução ou armazenar uma curva / mapear para controlar a referida válvula controlável.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o referido circuito de óleo de motor compreende meios de sensor (S) para adquirir uma pressão de óleo ou um fluxo de óleo e, eventualmente, também uma temperatura do óleo.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida válvula compreende uma válvula de manga controlável rotativa ou deslizante (VI, V2) associada com um atuador de forma rotativa ou linear (Al, A2).
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido circuito de óleo de motor (CO) está associado a um sistema hidráulico de frenagem do motor.

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8. Sistema de frenagem de motor para um motor de combustão, em particular para veículos industriais ou comerciais, caracterizado pelo fato de que compreende meios hidráulicos para controlar o deslocamento da válvula do motor, a fim de realizar uma operação de frenagem do motor, em que os referidos meios hidráulicos são fornecidos por um circuito de óleo dedicado fornecido com sistema de lubrificação de óleo que compreende:

- uma conexão de desvio (BP) apropriado para contornar uma bomba de óleo (P) associada a um circuito de óleo do motor (OC),

- uma válvula controlável (CV) apropriada para ajustar uma quantidade de óleo a ser contornado através da referida conexão de desvio,

- meios de controle (ECU) que controla a referida válvula controlável (CV), programada para controlar a referida válvula controlável (CV) como uma função da velocidade do motor de combustão.
9. Motor de combustão caracterizado por compreender um sistema de lubrificação de óleo que compreende

- uma conexão de desvio (BP) apropriado para contornar uma bomba de óleo (P) associada a um circuito de óleo do motor (OC),

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- uma válvula controlável (CV) apropriada para ajustar uma quantidade de óleo a ser contornado através da referida conexão de desvio,

- meios de controle (ECU) que controla a referida válvula controlável (CV), programada para controlar a referida válvula controlável (CV) como uma função da velocidade do motor de combustão.
10. veículo comercial ou industrial caracterizado pelo fato de que compreende um motor de combustão tal como definido na reivindicação 9.
11. Método para ajustar uma pressão de óleo num sistema de lubrificação de óleo do motor de combustão interna, em particular para veículos industriais ou comerciais, o método caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:

- dispor uma conexão de desvio (BP) apropriada para contornar uma bomba de óleo (P) associada a um circuito de óleo do motor (OC),

- dispor uma válvula controlável (CV) apropriada para ajustar uma quantidade de óleo a ser contornada através da referida conexão de desvio,

- (i) controlar a dita válvula controlável (CV) como uma função da velocidade do motor de combustão.

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12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido controle (i) é realizado representando pelo menos um dos seguintes parâmetros:

- valor BMEP do motor,

- temperatura do óleo,

- pressão do óleo,

- sensor de fluxo de óleo,

- viscosidade do óleo.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o referido controle (i) é realizado através de um estimador baseado em modelo em tempo de execução ou através de uma curva / mapa.
14. Programa de computador caracterizado pelo fato de que compreende meios de código de programa de computador adaptados para executar a referida etapa i definida na reivindicação 11, quando o referido programa é executado num computador.
15. Mídia legível por computador tendo um programa gravado na mesma, a referida mídia legível por computador compreendendo meios de código de programa adaptados para executar a referida etapa i definida na reivindicação 11, quando o referido programa é executado em um computador.

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