BR112018073376B1 - Faseador de temporização de came variável tendo duas válvulas de controle central, método para controlar a temporização de um eixo de cames, motor de combustão interna e veículo - Google Patents

Abstract

Um arranjo de faseador de temporização de came variável (201) é divulgado, compreendendo: um rotor (9) que tem pelo menos uma palheta; um estator (7) que circunda coaxialmente o rotor (9), tendo pelo menos um recesso para receber pelo menos uma palheta do rotor, em que a pelo menos uma palheta divide o pelo menos um recesso em uma primeira câmara (11) e uma segunda câmara (13); e um conjunto de controle para regular o fluxo de fluido hidráulico da primeira câmara (11) para a segunda câmara (13) ou vice-versa. O conjunto de controle compreende uma válvula central liga/desliga (15) para permitir ou impedir fluxo de fluido ao longo de um primeiro trajeto de fluxo unidirecional entre a primeira (11) e segunda (13) câmaras, e uma válvula de solenóide central (37) para permitir ou impedir fluxo de fluido ao longo de um segundo trajeto de fluxo unidirecional entre as primeira (11) e segunda (13) câmaras na direção oposta ao primeiro trajeto de fluxo. A presente divulgação é ainda relativa a uma unidade de válvula integrada para utilização no arranjo de faseador de temporização de came variável e a um modo de controlar a temporização de um eixo de cames em um motor de combustão interna. A divulgação também é relativa a um (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção é relativa a um arranjo de faseador de temporização de carne variável para um motor de combustão interna, bem como um método para controlar a temporização de um eixo de carnes em um motor de combustão interna, utilizando tal faseador de temporização de carne variável. A invenção também é relativa a um motor de combustão interna e a um veículo que compreende tal arranjo de faseador de temporização de carne variável.

TECNICA FUNDAMENTAL

[0002] As válvulas em motores de combustão interna são usadas para regular o fluxo de admissão e de descarga de gases para os cilindros do motor. A abertura e o fechamento das válvulas de admissão e descarga em um motor de combustão interna são normalmente acionados por uma ou mais eixos de cames. Uma vez que as válvulas controlam o fluxo de ar para os cilindros do motor e descarga dos cilindros do motor, é crucial que elas abram e fechem no momento apropriado durante cada curso do pistão do cilindro. Por este motivo, cada eixo de cames é acionado pelo eixo de manivelas, frequentemente através de uma correia de temporização ou corrente de temporização. No entanto, a temporização ideal da válvula varia dependendo de inúmeros fatores tal como carga do motor. Em um arranjo tradicional de eixos de cames, a temporização de válvula é determinada de modo fixo pela relação entre o eixo de cames e o eixo de manivelas e, portanto, a temporização não é otimizada em toda a gama de operação do motor, levando a desempenho prejudicado, economia de combustível mais baixa e/ou maiores emissões. Portanto, foram desenvolvidos métodos para variar a temporização da válvula, que dependem das condições do motor.

[0003] Um desses métodos é o faseamento hidráulico de came variável (hVCP). O hVCP é uma das estratégias mais eficazes para melhorar o desempenho geral do motor, permitindo ajustes contínuos e amplos para a sobreposição e a temporização de válvula-motor. Tornou-se, portanto, uma técnica comumente usada em modernos motores de ignição por compressão e ignição por centelha.

[0004] Tanto faseadores de came hidráulicos variáveis acionados por pressão de óleo e acionados por torque de came são conhecidos na técnica.

[0005] O projeto hVCP acionado por pressão de óleo compreende um rotor e um estator montado no eixo de cames e na roda dentada de cames, respectivamente. O óleo hidráulico é alimentado ao rotor através de uma válvula de controle de óleo. Quando o faseamento é iniciado, a válvula de controle de óleo é posicionada para direcionar o fluxo de óleo para uma câmara de avanço formada entre o rotor e o estator, ou para uma câmara de retardo formada entre o rotor e o estator. A diferença resultante na pressão do óleo entre a câmara de avanço e a câmara de retardo faz com que o rotor gire em relação ao estator. Isso avança ou retarda a temporização do eixo de cames, dependendo da posição escolhida da válvula de controle de óleo.

[0006] A válvula de controle de óleo é uma válvula de carretel de três posições que pode ser posicionada de forma centralizada, isto é, coaxialmente com o eixo de cames, ou de modo afastado, isto é, como um componente não rotativo da disposição de hVCP. Esta válvula de controle de óleo é regulada por um solenóide de força variável (VFS), que é estacionário em relação ao faseador rotativo de came (quando a válvula de controle de óleo é montada de forma centralizada). O solenóide de força variável e a válvula de carretel têm três posições operacionais: uma para fornecer óleo para a câmara de avanço, uma para fornecer óleo para a câmara de retardo e uma para reabastecer óleo em ambas as câmaras (ou seja, uma posição de retenção).

[0007] A tecnologia de hVCP acionada por pressão de óleo estabelecida é eficaz na variação da temporização de válvula, mas tem velocidades de faseamento relativamente lentas e alto consumo de óleo. Portanto, as mais recentes iterações da tecnologia hVCP utilizam uma técnica conhecida como atuação de torque de came (CTA). Uma vez que o eixo de cames gira, o torque no eixo de cames varia periodicamente entre torque positivo e torque negativo de maneira senoidal. O período, a magnitude e o formato exatos da variação do torque de came dependem de vários fatores, incluindo o número de válvulas reguladas pelo eixo de cames e a freqüência de rotação do motor. Torque positivo resiste à rotação do came, enquanto torque negativo de came ajuda na rotação do came. Os faseadores acionados por torque de came utilizam estas variações periódicas de torque para girar o rotor na direção escolhida, com isso avançando ou retardando a temporização do eixo de cames. Em princípio, eles operam como "catracas hidráulicas", permitindo que o fluido flua em uma única direção de uma câmara para a outra câmara, devido ao torque que atua sobre o óleo nas câmaras e causando flutuações periódicas de pressão. A direção inversa do fluxo de fluido é bloqueada pela válvula de retenção. Portanto, o rotor será deslocado rotacionalmente em relação ao estator a cada período em que o torque atua na direção relevante, mas permanecerá estacionário quando o torque atuar periodicamente na direção oposta. Desta maneira, rotor pode ser girado em relação ao estator, e a temporização do eixo de cames pode ser avançada ou retardada.

[0008] Os sistemas de atuação de torque de came, portanto, exigem que válvulas de retenção sejam colocadas dentro do rotor para obter o efeito de "catraca hidráulica". O direcionamento do fluxo de óleo para a câmara de avanço, a câmara de retardo ou ambas/nenhuma (em uma posição de retenção) é normalmente obtido usando-se uma válvula de carretel de três posições. Esta válvula de carretel pode ser posicionada seja de forma centralizada, isto é, coaxialmente com o eixo de cames, ou de modo afastado, isto é, como um componente não rotativo do arranjo de faseamento de came. A válvula de carretel de três posições é tipicamente movida para cada uma das três posições operacionais usando um solenóide de força variável.

[0009] O Pedido de Patente US 2008/0135004 descreve um faseador que inclui um alojamento, um rotor, uma válvula de controle de faseador (carretel) e um sistema de controle de pressão regulada (RCPS). O faseador pode ser um faseador acionado por torque de came ou um faseador ativado por pressão de óleo. O RPCS tem um controlador que fornece um ponto de ajuste, um ângulo desejado, e um sinal se baseia em parâmetros do motor para uma válvula reguladora de pressão de controle direto. A válvula reguladora de pressão de controle direto regula uma pressão de suprimento para uma pressão de controle. A pressão de controle move o carretel de controle do faseador para uma de três posições, avanço, atraso e nulo, na proporção da pressão fornecida.

[0010] Permanece uma necessidade de disposições melhoradas de faseador de temporização de came. Em particular, permanece uma necessidade de disposições de faseamento de temporização de came que sejam adequados para o uso de veículos comerciais, que estão frequentemente sujeitos a cargas de motor mais pesadas e maior vida útil, em comparação aos carros de passageiros.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0011] Os inventores da presente invenção identificaram um gama de deficiências na técnica anterior, especialmente em relação ao uso de arranjos de faseadores de came existentes em veículos comerciais. Descobriu-se que as válvulas de carretel de três posições da válvula de controle de óleo (OCV) nos sistemas atuais devem ser reguladas de maneira precisa e, portanto, são sensíveis a impurezas que podem obstruir o carretel em uma única posição. Devido à necessidade de regulação de três posições, os solenóides ou reguladores de pressão usados em conjunto com a válvula de controle de óleo devem ser capazes de serem regulados com precisão para fornecer força variável, a fim de atingir três posições. Isso adiciona considerável complexidade mecânica ao sistema, tornando-o mais caro, mais sensível a impurezas e menos robusto. Também faz com que as rotinas para controlar o faseador de came sejam mais complexas. Foi observado que quando a válvula de controle de óleo é acionada por solenóide e montada de forma centralizada, o contato entre o pino do solenóide e a válvula de controle de óleo é não estacionário, uma vez que válvula de controle de óleo gira e o pino de solenóide é estacionário. Esse contato deslizante desgasta as superfícies de contato, e a precisão da posição da válvula de controle de óleo é comprometida em longo prazo, afetando o desempenho do faseador de came. A precisão do próprio solenóide de força variável também deve permanecer alta para garantir um controle preciso sobre o OCV.

[0012] Além disso, o vazamento de óleo dos arranjos existentes do faseador também é um problema. O vazamento de porta transversal dentro da válvula de controle de óleo faz com que o óleo escape do circuito hidráulico e aumente as oscilações do eixo de cames devido à diminuição da rigidez do sistema. Este vazamento também afeta o consumo de óleo do arranjo do faseador de came. Foi observado que as válvulas de carretel de três posições usadas na regulação do fluxo de óleo oferecem muitos trajetos de vazamento diferentes para que o óleo escape das câmaras do faseador. O mais notável é a superfície de contato deslizante mais próxima do solenóide de força variável, onde a válvula é acionada por solenóide, bem como a porta conectada à ventilação. Esse vazamento aumenta com o aumento da pressão dentro das câmaras do faseador, já que todos os picos de pressão no sistema devem ser absorvidos pela válvula de controle de óleo. Esses picos de pressão dependem, por sua vez, do torque do eixo de cames e podem exceder 50 bars para veículos comerciais. Os torques do eixo de cames são maiores em veículos pesados, causando picos de pressão mais altos e ainda mais vazamentos.

[0013] Foi observado que os sistemas de faseamento de came existentes que utilizam válvulas de controle de óleo montadas de modo afastado sofrem um vazamento do sistema ainda maior, uma vez que os picos de pressão do faseador de came devem ser transmitidos através do mancal do eixo de cames antes de atingir a válvula de controle de óleo, aumentando assim o vazamento do mancal.

[0014] Além disso, verificou-se que o rotor de sistemas de faseamento acionados por torque de came existentes são muito compactos e complexos. Válvulas de retenção especialmente projetadas devem ser montadas no rotor para ajustar em conjunto com a válvula de controle de óleo. Essas válvulas de retenção são menos duráveis que as válvulas de retenção convencionais e somam despesas adicionais. Além disso, o rotor requer um complexo sistema de tubulação hidráulica interna. Devido a esses requisitos, a fabricação de fasedores de came acionados por torque exige ferramentas e montagem especiais.

[0015] Assim, é um objetivo da presente invenção fornecer um arranjo de faseador de temporização de came variável utilizando atuação de torque de came que é mecanicamente mais simples, mais robusto e menos propenso a vazamento de óleo do que faseadores de came conhecidos acionados por torque de came.

[0016] Este objetivo é conseguido pelo arranjo de faseador de temporização de came variável de acordo com as reivindicações anexas.

[0017] O arranjo de faseador de temporização de came variável compreende: um rotor que tem pelo menos uma palheta, o rotor disposto para ser conectado a um eixo de cames; um estator que circunda coaxialmente o rotor, tendo pelo menos um recesso para receber a pelo menos uma palheta do rotor e permitindo movimento de rotação do rotor em relação ao estator, o estator tendo uma circunferência externa disposta para aceitar força de acionamento; em que pelo menos uma palheta divide o pelo menos um recesso em uma primeira câmara e uma segunda câmara, a primeira câmara e a segunda câmara estando dispostas para receber fluido hidráulico sob pressão, em que a introdução de fluido hidráulico na primeira câmara faz com que o rotor se mova em uma primeira direção de rotação em relação ao estator, e a introdução de fluido hidráulico na segunda câmara faz com que o rotor se mova em uma segunda direção de rotação em relação ao estator, sendo a segunda direção de rotação oposta à primeira direção de rotação; e um conjunto de controle para regular o fluxo de fluido hidráulico da primeira câmara para a segunda câmara ou vice-versa.

[0018] O conjunto de controle compreende: uma válvula pilotada localizada de forma centralizada dentro do rotor, a válvula pilotada compreendendo uma porta piloto; uma primeira porta de fluxo em comunicação fluídica com a primeira câmara e uma segunda porta de fluxo em comunicação fluídica com a segunda câmara, em que a válvula pilotada é comutável entre um estado aberto e um estado fechado por regulação da pressão de um fluido piloto na porta piloto, em que no estado aberto a válvula pilotada permite a comunicação fluídica entre a primeira câmara e a segunda câmara, e no estado fechado a válvula pilotada evita a comunicação fluídica entre a primeira câmara e a segunda câmara; uma primeira válvula de retenção disposta em um trajeto de fluido entre a válvula pilotada e a primeira câmara, a primeira válvula de retenção disposta para permitir fluxo da válvula pilotada para a primeira câmara, mas para impedir fluxo da primeira câmara para a válvula pilotada; um atuador controlado por solenóide localizado de modo remoto dos componentes rotativos do arranjo de faseador de came variável e em comunicação fluídica com a porta piloto da válvula pilotada, o atuador controlado por solenóide tendo pelo menos dois estados, um estado primário e um estado secundário, em que o atuador controlado por solenóide está disposto para comutar a válvula pilotada do estado aberto para o estado fechado quando o atuador controlado por solenóide comuta do estado primário para o estado secundário, e em que o atuador controlado por solenóide está disposto para comutar a válvula pilotada do estado fechado para o estado aberto quando o atuador controlado por solenóide comuta do estado secundário para o estado primário, regulando a pressão do fluido piloto na porta piloto; uma válvula de solenóide central tendo um corpo de válvula disposto coaxialmente dentro do rotor e/ou do eixo de cames, a válvula de solenóide central compreendendo uma primeira porta de fluxo em comunicação fluídica com a primeira câmara e uma segunda porta de fluxo em comunicação fluídica com a segunda câmara, em que a válvula de solenóide central é comutável entre um estado fechado impedindo comunicação fluídica entre a primeira câmara e a segunda câmara e um estado aberto permitindo comunicação de fluídica entre a primeira câmara e a segunda câmara; e uma segunda válvula de retenção disposta em um trajeto de fluido entre a válvula de solenóide central e a segunda câmara, a segunda válvula de retenção disposta para permitir fluxo da válvula de solenóide central para a segunda câmara e para impedir fluxo da segunda câmara para a válvula de solenóide central.

[0019] Um arranjo de faseador de temporização de came variável construído desta maneira tem inúmeras vantagens. É de construção simples requerendo apenas válvulas liga/desliga simples para controlar o faseador de came. O faseador de came é mais robusto devido a componentes hidráulicos menos complexos e/ou menos sensíveis comparados a outros faseadores de came acionados por torque de came. O uso de somente válvulas liga/desliga robustas em construção, e a prevenção da transferência de picos de pressão através dos mancais do eixo de cames significa que os trajetos de escape do óleo são menores e o consumo de óleo mais baixo. O risco de bloqueio de válvulas é reduzido, uma vez que quaisquer válvulas usadas precisam tomar apenas duas posições, o que significa que uma força de acionamento maior e/ou mecanismos de retorno mais fortes podem ser usados. Solenóides mais robustos podem ser usados, uma vez que a precisão da posição intermediária não é necessária. Da mesma forma, não é necessária nenhuma regulagem fina multipressão para acionar a válvula pilotada liga/desliga. Outras vantagens podem ser evidentes para a pessoa versada.

[0020] O arranjo de faseador de temporização de came variável pode utilizar óleo hidráulico como o fluido hidráulico e/ou fluido piloto. Os faseadores de came que utilizam o óleo hidráulico estão bem estabelecidos. Utilizando óleo hidráulico como o fluido piloto, a construção do arranjo do faseador de came é simplificada e rotas alternativas para reabastecer o faseador de came com óleo são disponibilizadas.

[0021] A válvula pilotada pode ser uma válvula liga/desliga de 2/2 vias, preparada para estar normalmente no estado aberto e acionada pelo aumento da pressão do fluido na porta piloto para comutar para o estado fechado. Essas válvulas são facilmente disponíveis, bem estabelecidas e suficientemente robustas para fornecer um serviço confiável em aplicações comerciais e veículos pesados.

[0022] O atuador controlado por solenóide pode ser uma válvula solenóide liga/desliga de 3/2 vias com uma porta de entrada em comunicação fluídica com uma fonte de pressão de fluido aumentada, uma porta de saída em comunicação fluídica com a porta piloto da válvula pilotada e uma porta de ventilação, em que o estado primário da válvula solenóide é um estado desenergizado que impede a comunicação fluídica da fonte de pressão de fluido aumentada para a porta piloto da válvula pilotada e que permite a comunicação fluídica da porta piloto da válvula pilotada para a porta de ventilação, e em que o estado secundário da válvula solenóide é um estado energizado que permite a comunicação fluídica da fonte de pressão de fluido aumentada para a porta piloto da válvula pilotada e atuar a válvula pilotada. Tais válvulas solenóides são facilmente disponíveis, bem estabelecidas e suficientemente robustas para fornecer um serviço confiável em aplicações comerciais e veículos pesados. A válvula solenóide pode ser do tipo gatilho, o que virtualmente elimina o risco de obstrução da válvula.

[0023] O atuador controlado por solenóide pode compreender um pistão acionado por solenóide disposto em um cilindro, o cilindro sendo disposto em comunicação fluídica com a porta piloto da válvula pilotada, em que o estado primário do pistão acionado por solenóide é um estado desenergizado retraído, e o estado secundário do pistão acionado por solenóide é um estado energizado estendido, o estado estendido aumentando a pressão do fluido na porta piloto da válvula pilotada. Este pressão do fluido aumentada pode ser usada para acionar a válvula pilotada. Assim, a pressão de atuação da válvula pilotada não precisa depender da pressão de óleo do sistema do veículo. Utilizando um atuador cilíndrico, a pressão de atuação pode ser projetada para ser mais alta que a pressão do sistema de óleo, ou menor, se desejado. Isso permite maior robustez do sistema.

[0024] A válvula solenóide central pode ser uma válvula solenóide liga/desliga de 2/2 vias, disposta para estar normalmente no estado fechado e acionada energizando o solenóide para comutar para o estado aberto. Tais válvulas estão novamente facilmente disponíveis, bem estabelecidas e suficientemente robustas para fornecer um serviço confiável em aplicações comerciais e de veículos pesados.

[0025] De uma perspectiva à prova de falhas, pode ser uma vantagem ter uma válvula pilotada que é normalmente aberta em combinação com uma válvula de solenóide central que é normalmente fechada. Assim, no caso de falha do solenóide, o rotor é movido para a posição de base pela atuação do torque de came, o que significa que o uso de um mecanismo de deslocamento da mola de torção para o rotor pode ser evitado.

[0026] Uma fonte de pressão de fluido aumentada, tal como uma galeria de óleo principal, pode ser disposta em comunicação fluídica com a primeira câmara e a segunda câmara através de um primeiro canal de reabastecimento e um segundo canal de reabastecimento, o primeiro canal de reabastecimento e o segundo canal de reabastecimento tendo cada um deles uma válvula de retenção disposta para impedir o fluxo de fluido da primeira câmara ou segunda câmara para a fonte de pressão de fluido aumentada. Isso garante que o faseador de came seja suficientemente abastecido com óleo para um desempenho ótimo e que o sistema de faseador de came é suficientemente rígido para evitar vibração do eixo de cames.

[0027] A válvula pilotada, a válvula solenóide central, a primeira válvula de retenção e a segunda válvula de retenção podem ser integradas em uma única unidade de válvula integrada, disposta de forma coaxial com o rotor. O uso de uma unidade de válvula integrada reduz o número de componentes separados necessários para controlar o faseador de came, simplificando assim a fabricação e reduzindo custos de fabricação.

[0028] A unidade de válvula integrada compreende: Um alojamento cilíndrico que compreende uma parede cilíndrica, uma primeira parede extrema disposta para vedar uma primeira extremidade do alojamento cilíndrico e uma segunda parede extrema disposta para vedar uma segunda extremidade do alojamento cilíndrico, em que a parede cilíndrica do alojamento compreende um primeiro furo através da parede cilíndrica na proximidade da primeira parede extrema do alojamento, um segundo furo através da parede cilíndrica na proximidade de uma porção média do alojamento cilíndrico e um terceiro furo através da parede cilíndrica na proximidade da segunda parede extrema do alojamento; um primeiro assento de válvula disposto no alojamento entre o primeiro furo e o segundo furo; um segundo assento de válvula disposto no alojamento entre o segundo furo e o terceiro furo; um primeiro membro de válvula disposto para assentar normalmente no primeiro assento de válvula, o primeiro membro de válvula disposto para impedir fluxo do primeiro furo para o segundo furo, mas para permitir fluxo do segundo furo para o primeiro furo; um segundo membro de válvula disposto para assentar normalmente no segundo assento de válvula, o segundo membro de válvula disposto para impedir fluxo do segundo furo para o terceiro furo e para permitir fluxo do terceiro furo para o segundo furo; uma primeira luva de válvula disposta no exterior e coaxialmente com o alojamento na proximidade da primeira extremidade do alojamento e disposta de modo a poder ser movida entre uma posição aberta e uma posição fechada quando sujeita a pressão de fluido externa alterada a partir de um fluido piloto, em que a posição Berta permite fluxo de fluido através do primeiro furo, e a posição fechada impede fluxo de fluido através do primeiro furo; e uma segunda luva de válvula disposta no exterior e coaxialmente com o alojamento na proximidade da segunda extremidade do alojamento e disposta de modo a poder ser movida entre uma posição fechada e uma posição aberta pela ação de um solenóide, em que a posição fechada impede fluxo de fluido através do terceiro furo e a posição aberta permite fluxo de fluido através do terceiro furo.

[0029] Utilizando uma tal construção, a unidade de válvula integrada pode ser formada a partir de componentes de válvula bem comprovados, tais como luvas de válvulas deslizantes e membros de válvula, tais como membros de válvulas esféricas ou de disco. Uma vez que muita funcionalidade é incorporada em uma única unidade, espaço é economizado. A funcionalidade da válvula de retenção está localizada de forma centralizada na unidade de válvula integrada, o que significa que membros e assentos de válvula robustos convencionais podem ser usados, em contraste com pequenas válvulas de retenção especialmente fabricadas colocadas radialmente em faseadores comerciais conhecidos acionados por toque de came.

[0030] O primeiro furo e o terceiro furo podem estar dispostos cada um em comunicação fluídica com uma primeira câmara do arranjo de faseador de temporização de came variável, e o segundo furo pode ser disposto para estar em comunicação fluídica com uma segunda câmara do arranjo de faseador de temporização de came variável. Conectada desta maneira, a unidade de válvula integrada pode ser usada como um substituto direto para a válvula pilotada, válvula solenóide central, primeira válvula de retenção e segunda válvula de retenção como descrito acima.

[0031] A primeira luva de válvula pode estar normalmente na posição aberta e pode ser móvel para a posição fechada quando submetida a pressão de fluido aumentada. A segunda luva de válvula pode estar normalmente na posição fechada e pode ser móvel para a posição aberta energizando o solenóide. Assim, se os solenóides falharem em atuar, a unidade de válvula integrada retorna o rotor para a posição de base usando o acionamento do torque de came, significando que uma mola de torção pode não ser necessária para deslocar o faseador de came para a posição de base.

[0032] De acordo com outro aspecto da invenção, um primeiro método para controlar a temporização de um eixo de cames em um motor de combustão interna que compreende um arranjo de faseador de temporização de came variável como descrito acima é fornecido. O método compreende as etapas: i. Fornecer o atuador controlado por solenóide em um estado secundário, fornecendo desse modo a válvula pilotada em um estado fechado, e fornecer a válvula solenóide central em um estado fechado; ii. Comutar o atuador controlado por solenóide para o estado primário, comutando assim a válvula pilotada para um estado aberto, pelo qual fluido fluirá da segunda câmara para a primeira câmara devido a flutuações periódicas de pressão na primeira e segunda câmara causadas pelo torque que atua sobre o eixo de cames, e por meio do qual fluido é impedido de fluir da primeira câmara para a segunda câmara, resultando em o rotor girar em uma primeira direção de rotação em relação ao estator e a temporização de came ser ajustada em uma primeira direção temporal; iii. Manter o atuador controlado por solenóide no estado primário até que seja alcançado um grau desejado de faseamento de temporização de came; iv. Comutar o atuador controlado por solenóide para um estado secundário, comutando assim a válvula pilotada para um estado fechado, pelo que comunicação fluídica entre a primeira câmara e a segunda câmara é impedida e o grau desejado de faseamento de temporização de came é mantido.

[0033] De acordo com outro aspecto da invenção, um segundo método para controlar a temporização de um eixo de cames em um motor de combustão interna que compreende um faseador de temporização variável: i. Fornecer o atuador controlado por solenóide em um estado secundário, fornecendo assim a válvula pilotada em um estado fechado e fornecendo a válvula solenóide central em um estado fechado; ii. Comutar a válvula solenóide central para o estado aberto, pelo que fluido fluirá da primeira câmara para a segunda câmara devido a flutuações periódicas de pressão na primeira câmara e segunda câmara causadas por torque que atua no eixo de cames, e pelo que fluido é impedido de fluir da segunda câmara para a primeira câmara, resultando em o rotor girar em uma segunda direção de rotação em relação ao estator e a temporização de came ser ajustada em uma segunda direção temporal, em que a segunda direção temporal é oposta à primeira direção temporal; iii. Manter a válvula de solenóide central em um estado aberto até que um grau desejado de faseamento de temporização de came seja alcançado; iv. Comutar a válvula de solenóide central para um estado fechado, pelo que, comunicação fluídica entre a primeira câmara e a segunda câmara é impedida e o grau desejado de faseamento de temporização de came é mantido.

[0034] Estes métodos fornecem uma maneira simples e confiável de controlar faseamento de came, exigindo controlar apenas dois solenóides liga/desliga para fornecer faseamento em qualquer direção, ou manter o faseamento atual.

[0035] De acordo com um outro aspecto, um motor de combustão interna que compreende um arranjo de faseador de temporização de came variável como descrito acima, e/ou uma unidade de válvula integrada para um arranjo de faseador de temporização de came variável como descrito acima, é fornecido.

[0036] De acordo com ainda um outro aspecto da invenção, um veículo que compreende um arranjo de faseador de temporização de came variável como descrito acima, e/ou uma unidade de válvula integrada para um arranjo de faseador de temporização de came variável, como descrito acima, é fornecido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0037] A Fig. 1 ilustra esquematicamente uma modalidade de uma disposição de faseador de temporização de came variável de acordo com a presente divulgação

[0038] A Fig. 2a ilustra esquematicamente uma unidade de válvula integrada para uso como um componente de uma disposição de faseador de temporização de came variável de acordo com a presente divulgação.

[0039] A Fig. 2b ilustra esquematicamente um primeiro trajeto de fluxo em uma válvula integrada de acordo com a presente divulgação.

[0040] A Fig. 2c ilustra esquematicamente um segundotrajeto de fluxo em uma válvula integrada de acordo com a presente divulgação.

[0041] A Fig. 3 mostra um gráfico de processo para um método para controlar a temporização de um eixo de cames em um motor de combustão interna de acordo com a presente divulgação

[0042] A Fig. 4 ilustra esquematicamente um veículo que compreende um motor de combustão interna compreendendo um arranjo de faseador de temporização de came variável de acordo com a presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0043] A presente invenção baseia-se na realização que faseamento de came atuado por torque de came pode ser conseguido utilizando um conjunto de controle que compreende uma válvula pilotada liga/desligada montada de forma centralizada em conjunto com uma válvula solenóide liga/desligar montada de forma centralizada, em vez da válvula de carretel multi-posicional conhecida na técnica anterior. Com uma combinação de duas válvulas liga/desliga reguladas separadamente, juntamente com válvulas de retenção posicionadas apropriadamente, fluxo de fluido pode ser controlado para avançar, atrasar ou manter a temporização do eixo de cames, usando apenas componentes simples e robustos. Não são necessários atuadores de força múltipla, tais como solenóides de força variável ou válvulas reguladoras de pressão, uma vez que não é necessária nenhuma regulação multi-posicional. As duas válvulas de controle podem ser integradas em uma única unidade e, portanto, não requerem mais espaço do que as válvulas de carretel multi-posicionais da técnica anterior.

[0044] O arranjo de faseador de temporização de came da presente invenção compreende um rotor, um estator que circunda coaxialmente o rotor, e um conjunto de controle.

[0045] O rotor do faseador de came está disposto para ser conectado a um eixo de cames do motor de combustão interna. Este pode ser um eixo de cames de válvula de admissão, eixo de cames de válvula de descarga ou qualquer outro eixo de cames no motor, tal como um eixo de cames combinado de admissão/descarga. O rotor tem pelo menos uma palheta, mas pode preferivelmente ter uma pluralidade de palhetas, tais como três, quatro, cinco ou seis palhetas. Canais de óleo separados para canalizar o óleo para e a partir da válvula pilotada do conjunto de controle são fornecidos em cada lado de pelo menos uma das palhetas, mas de preferência em cada lado de cada uma das palhetas.

[0046] O estator está disposto para aceitar força de acionamento. Isto pode ser, por exemplo, conectando o estator a uma roda dentada, que absorve a força de acionamento do eixo de manivelas através da correia de temporização. O estator também pode ser integrado de forma construtiva com a roda dentada de cames. O estator circunda coaxialmente o rotor e tem pelo menos um recesso para aceitar pelo menos uma palheta do rotor. Na prática, o estator tem o mesmo número de recessos que o número de palhetas do rotor. Os recessos no estator são um pouco maiores do que as palhetas do rotor, o que significa que quando o rotor é posicionado no estator com as palhetas posicionadas de forma centralizada nos recessos, uma câmara é formada em cada lado de cada rotor. Estas câmaras podem ser caracterizadas como primeiras câmaras, girando o rotor em uma primeira direção em relação ao estator quando cheias com óleo hidráulico, e segundas câmaras, girando o rotor em uma segunda direção em relação ao estator quando cheias com óleo hidráulico.

[0047] O conjunto de controle compreende uma válvula pilotada, um atuador controlado por solenóide localizado de modo afastado para acionar a válvula pilotada, uma primeira válvula de retenção disposta em um trajeto de fluido entre a válvula pilotada e a primeira câmara, uma válvula solenóide central e uma segunda válvula de retenção disposta em um trajeto de fluido entre a válvula solenóide central e a segunda câmara.

[0048] Onde as válvulas são referidas como "liga/desliga", isso se refere a uma válvula que possui apenas dois estados: um estado aberto e um estado fechado. Tais válvulas podem, no entanto, ter mais que duas portas. Por exemplo, uma válvula liga/desliga de 3/2 vias tem três portas e dois estados. Tal válvula geralmente conecta duas portas de fluxo quando aberta e conecta uma das portas de fluxo a uma porta de ventilação/exaustão quando fechada.

[0049] Onde válvulas ou luvas de válvulas são referidas como "normalmente fechadas/abertas/ligadas/desligadas" - isso se refere ao estado da válvula quando não acionada. Por exemplo, uma válvula solenóide normalmente aberta é mantida na posição aberta quando não acionada/energizada, geralmente usando um retorno como um retorno por mola. Quando a válvula solenóide normalmente aberta é acionada/energizada, o solenóide atua com uma força suficiente para superar a força do retorno, mantendo a válvula aberta, e a válvula, portanto, é fechada. Quando da desativação/desenergização, o retorno retorna a válvula para o estado aberto.

[0050] Onde os componentes são declarados estarem em "comunicação fluídica" ou o fluxo é permitido ou evitado "entre" componentes, este fluxo deve ser interpretado como não necessariamente direcional, ou seja, o fluxo pode prosseguir em qualquer direção. O fluxo direcional em uma única direção é indicado como fluxo "de" um componente "para" outro componente.

[0051] A válvula pilotada está localizada de forma centralizada no faseador de came, tal como coaxialmente dentro do rotor ou eixo de cames, e gira junto com o rotor e eixo de cames. Pode ser um componente separado ou pode ser integrado com uma ou mais outras válvulas do conjunto de controle. A válvula pilotada pode ser uma válvula liga/desliga de 2/2 vias, ou seja, uma válvula que tem duas portas de fluxo, ou seja, uma primeira e uma segunda porta e duas posições (aberta ou fechada). A válvula pilotada está em comunicação fluídica com um canal de óleo que conduz às primeiras câmaras na primeira porta e está em comunicação fluídica com um canal de óleo que conduz às segundas câmaras na segunda porta. Portanto, a comunicação fluídica entre a primeira e a segunda câmaras é estabelecida quando a válvula está aberta. A válvula piloto também tem uma porta piloto conectada à alimentação do fluido piloto. A comutação da válvula pilotada liga/desliga é regulada pela pressão do fluido piloto na porta piloto; a pressão do fluido piloto sendo regulada por um atuador de solenóide colocado de modo afastado. O fluido piloto pode ser ar, isto é, a válvula pilotada pode ser acionada pneumaticamente. No entanto, é preferível que o fluido piloto seja óleo hidráulico, pois isso simplifica consideravelmente o projeto do sistema, devido ao óleo hidráulico já ser usado no arranjo do faseador de came. A válvula piloto pode estar normalmente fechada, isto é, fechada quando não acionada. No entanto, pode também estar normalmente aberta, isto é, aberta e permitindo a comunicação fluídica entre a primeira câmara e a segunda câmara quando não atuada. A válvula pilotada pode ser qualquer tipo de válvula adequado conhecido na técnica, incluindo, mas não se limitando a, uma válvula de gatilho, uma válvula de carretel deslizante e uma válvula de carretel rotativo. A válvula pode ter uma mola de retorno.

[0052] O atuador de solenóide regula a pressão do fluido piloto para atuar a válvula pilotada. Isso pode ser feito aumentando a pressão para acionar a válvula pilotada "empurrando". No entanto, a válvula pilotada também pode ser acionada por um efeito de "puxar" usando a diminuição da pressão do fluido piloto. O atuador de solenóide pode ser uma válvula solenóide liga/desliga que aumenta a pressão do fluido por conexão a uma fonte de pressão de fluido, como a galeria de óleo principal, se o óleo for usado como o fluido piloto. Pode ser, por exemplo, uma válvula solenóide liga/desliga de 3 portas e 2 posições, conectada a uma galeria de óleo na porta de entrada, estando a ligação de saída conectada a um canal de óleo que conduz à porta piloto da válvula piloto e ter uma porta de ventilação para liberar a pressão do óleo do canal que leva à porta piloto quando na posição "desligada”. Normalmente, ele pode estar na posição "desligada" quando o solenóide não é acionado e comutar para a posição "desligada" quando da ativação do solenóide. A válvula de solenóide pode ser qualquer tipo de válvula adequado conhecido na técnica, incluindo, mas não limitado a, uma válvula de gatilho, válvula de carretel deslizante e válvula de carretel rotativoa. O uso de uma válvula de gatilho praticamente elimina o risco de obstrução da válvula.

[0053] O atuador de solenóide também pode ser um cilindro preenchido com óleo em conexão fluídica com a porta piloto da válvula pilotada. Um pistão acionado por solenóide liga/desliga é fornecido no cilindro. O pistão acionado por solenóide pode empurrar para baixo o volume de óleo no cilindro quando da atuação, levando a uma pressão aumentada na porta piloto. Alternativamente, o pistão acionado por solenóide pode se retrair no cilindro quando da atuação, levando à diminuição da pressão do óleo na válvula piloto e, portanto, um efeito de "puxar".

[0054] O atuador solenóide pode estar localizado de modo afastado dos componentes rotativos do arranjo de faseador de came tal como em ou próximo aos mancais do eixo de cames, ou em outro componente não-rotativo do motor de combustão interna.

[0055] Uma primeira válvula de retenção é disposta no trajeto do fluido entre a válvula pilotada e a primeira câmara. Esta válvula de retenção pode ser um componente separado ou pode ser integrada com a válvula piloto e/ou outras válvulas do conjunto de controle. A primeira válvula de retenção serve para permitir somente fluxo unidirecional na direção da segunda câmara para a primeira câmara sempre que a válvula pilotada estiver aberta. Ou seja, a primeira válvula de retenção impede fluxo da primeira câmara para a segunda câmara.

[0056] A válvula solenóide central tem um corpo de válvula localizado de forma centralizada no faseador de came, tal como coaxialmente no rotor ou eixo de cames, e este corpo de válvula gira em conjunto com o rotor e eixo de cames. O solenóide que aciona a válvula solenóide central pode ser montado externamente ao rotor, próximo ao rotor e centrado no eixo de rotação do rotor. O solenóide é estacionário em relação aos componentes rotativos do arranjo de faseador de came. O corpo de válvula da válvula de solenóide central pode ser um componente discreto separado ou pode ser classificado com uma ou mais válvulas adicionais do conjunto de controle. A válvula de solenóide central tem uma primeira porta em comunicação fluídica com a primeira câmara e uma segunda porta em comunicação fluídica com a segunda câmara. Tem dois estados, uma posição aberta e uma posição fechada. Sempre que na posição aberta, permite comunicação fluídica entre a segunda câmara e a primeira câmara, e na posição fechada não é permitida a comunicação fluídica entre a segunda câmara e a primeira câmara através da válvula de solenóide central. A válvula de solenóide central pode ser uma válvula de solenóide liga/desliga de 2/2 vias. Pode estar normalmente fechado, o que significa que está fechada na posição "off" (desligada) e aberta na posição "on" (ligada). Alternativamente, pode estar normalmente aberta. A válvula de solenóide central pode ser qualquer tipo de válvula adequado conhecido na técnica, incluindo, mas não se limitando a uma válvula de gatilho, válvula de carretel deslizante e válvula de carretel rotativo. A válvula pode ter uma mola de retorno.

[0057] Uma segunda válvula de retenção está disposta no trajeto de fluido entre a válvula de solenóide central e a segunda câmara. Esta válvula de retenção pode ser um componente separado ou pode ser integrada com a válvula de solenóide central e/ou outras válvulas do conjunto de controle. A segunda válvula de retenção serve para permitir somente o fluxo unidirecional na direção da primeira câmara para a segunda câmara sempre que a válvula de solenóide central estiver aberta. Isto quer dizer que a segunda válvula de retenção impede fluxo da segunda câmara para a primeira câmara.

[0058] A válvula pilotada, seu atuador de solenóide e a primeira válvula de retenção servem conjuntamente para controlar um primeiro trajeto de fluido unidirecional da segunda câmara para a primeira câmara. Quando a válvula pilotada está fechada, nenhum fluxo de fluido através da válvula pilotada é possível. Sempre que a válvula pilotada é aberta, o fluxo de fluido unidirecional é permitido da segunda câmara para a primeira câmara, mas o fluxo na direção oposta através da válvula pilotada é impedido.

[0059] Em uma maneira similar, a válvula de solenóide central e a segunda válvula de retenção juntas servem para controlar um primeiro trajeto de fluido unidirecional da primeira câmara para a segunda câmara. Quando a válvula de solenóide central está fechada, nenhum fluxo de fluido através da válvula de solenóide central é possível. Sempre que a válvula de solenóide central é aberta, o fluxo de fluido unidirecional é permitido da primeira câmara para a segunda câmara, mas o fluxo na direção oposta através da válvula pilotada é impedido.

[0060] Portanto, o conjunto de controle funciona como dois trajetos de "catracas hidráulicas" separados entre a primeira câmara e a segunda câmara, cada trajeto de "catraca hidráulica" controlado por uma das válvulas centrais. Se a válvula pilotada estiver aberta e a válvula de solenóide central estiver fechada, o fluido só poderá fluir da segunda câmara para a primeira. Portanto, sempre que variações periódicas no torque do eixo de cames resultarem em a segunda câmara ter pressão de fluido mais alta do que a primeira câmara, o fluido flui da segunda para a primeira câmara. No entanto, sempre que a pressão na primeira câmara for maior do que na segunda, a direção oposta do fluxo é impedida. Portanto, abrir a válvula pilotada e fechar a válvula de solenóide central fará com que o rotor gire em uma primeira direção em relação ao estator. Se a válvula de solenóide central estiver aberta e a válvula pilotada estiver fechada, o fluido só poderá fluir da primeira câmara para a segunda. Portanto, sempre que variações periódicas no torque do comando de válvulas resultarem em a primeira câmara ter pressão de fluido mais alta que a segunda câmara, o fluido flui da primeira para a segunda câmara. No entanto, sempre que a pressão na segunda câmara for maior que na primeira, a direção oposta do fluxo é impedida. Portanto, abrir a válvula de solenóide central e fechar a válvula pilotada resultará em o rotor girar em uma segunda direção em relação ao estator, a segunda direção sendo a direção oposta à primeira direção.

[0061] Em uma modalidade, a válvula pilotada, a válvula de solenóide central, a primeira válvula de retenção e a segunda válvula de retenção podem ser integradas em uma única unidade de válvula integrada. Neste caso, o conjunto de controle compreende uma única unidade de válvula integrada localizada de forma centralizada, um atuador de solenóide localizado de modo afastado para acionar o componente válvula pilotada (primeira luva de válvula) da unidade de válvula integrada e um solenóide central, porém montado estacionário, para acionar o componente válvula de solenóide da unidade de válvula integrada.

[0062] A unidade de válvula integrada será agora descrita em detalhe.

[0063] Um alojamento cilíndrico que compreende uma parede cilíndrica, uma primeira parede extrema disposta para vedar uma primeira extremidade do alojamento cilíndrico e uma segunda parede extrema preparada para vedar uma segunda. extremidade do alojamento cilíndrico. O alojamento cilíndrico é de preferência cilíndrico circular e, de preferência, tem uma simetria rotacional ao longo do eixo longitudinal. A parede cilíndrica do alojamento possui três conjuntos de furos através da parede do alojamento para permitir comunicação fluídica com o alojamento. Cada conjunto de furos compreende pelo menos um furo, mas de preferência dois ou mais furos, como quatro ou mais furos, ou seis ou mais furos. Os furos de cada conjunto são preferencialmente espaçados uniformemente em torno da circunferência da parede circular do alojamento. Cada furo através do alojamento pode ser circular, mas também pode ser alongado na direção radial ou na direção longitudinal do alojamento em relação ao eixo de simetria rotacional longitudinal do alojamento.

[0064] O primeiro conjunto de furos fica localizado próximo à primeira parede extrema do alojamento, o segundo conjunto de furos está localizado na proximidade de uma porção media do alojamento cilíndrico, e o terceiro conjunto de furos está localizado na proximidade da segunda parede extrema do alojamento.

[0065] Dentro do alojamento, um primeiro assento de válvula é disposto entre o primeiro conjunto de furos e o segundo conjunto de furos, e um segundo assento de válvula é disposto entre o segundo conjunto de furos e o terceiro conjunto de furos.

[0066] Um primeiro membro de válvula é disposto no alojamento, no lado do primeiro assento de válvula mais perto da primeira parede extrema do alojamento. Este membro de válvula está normalmente assentado no primeiro assento de válvula, formando assim uma vedação e impedindo fluxo do primeiro conjunto de furos para o segundo conjunto de furos. No entanto, o fluxo na direção do segundo conjunto de furos para o primeiro conjunto de furos irá tirar do assento o membro de válvula e, portanto, fluxo nessa direção é permitido.

[0067] Um segundo membro de válvula é disposto no alojamento, entre o primeiro assento de válvula e o segundo assento de válvula. O segundo membro de válvula está normalmente assentado no segundo assento de válvula, formando uma vedação e, portanto, impedindo o fluxo do segundo conjunto de furos para o terceiro conjunto de furos. No entanto, quando sujeito a fluxo a partir do terceiro conjunto de furos, o segundo membro de válvula é deslocado, permitindo fluxo para o segundo conjunto de furos.

[0068] O primeiro e segundo membros de válvula podem ser quaisquer membros de válvula conhecidos na técnica, tais como membros de válvula de disco ou membros de válvulas de esfera. As válvulas de retenção podem ser deslocadas para a posição normalmente assentada por qualquer meio conhecido, incluindo molas.

[0069] As direções de fluxo global permitidas pelo alojamento em conjunto com as sedes de válvula e membros de válvula são portanto do segundo conjunto de furos para o primeiro conjunto de furos; e do terceiro conjunto de furos para o segundo conjunto de furos. As direções de fluxo impedidas são fluxo do primeiro conjunto de furos para o segundo ou terceiro conjunto de furos; ou fluxo do segundo conjunto de furos para o terceiro conjunto de furos.

[0070] Duas luvas de válvula estão dispostas fora do alojamento e coaxialmente com o alojamento. A primeira luva de válvula está disposta na proximidade da primeira extremidade do alojamento. A primeira luva de válvula pode ser movida entre uma posição aberta e uma posição fechada quando sujeita a pressão de fluido externa alterada de um fluido piloto. A posição aberta permite fluxo de fluido através do primeiro conjunto de furos, e a posição fechada impede o fluxo de fluido através dos primeiros furos. Assim, a posição fechada impede o fluxo do segundo ou terceiro conjunto de furos para o primeiro conjunto de furos. A função abrir/fechar da luva de válvula pode ser obtida, por exemplo, tendo furos na primeira luva de válvula correspondentes aos do primeiro conjunto de furos no corpo de válvula. Quando os furos na luva da válvula estão alinhados com os do alojamento da válvula, o fluxo é permitido; quando os furos estão não alinhados, o fluxo é impedido. A primeira luva de válvula pode ser movida entre as posições aberta e fechada por movimento de translação em uma direção ao longo do eixo longitudinal do alojamento. No entanto, um movimento de rotação em torno do eixo longitudinal é também concebível como um método de comutação entre os dois estados. A primeira luva de válvula pode ser deslocada usando, por exemplo, um membro de retorno de mola, de modo que ela esteja normalmente aberta. Em alternativa, pode estar normalmente fechada.

[0071] A segunda luva de válvula está disposta na proximidade da segunda extremidade do alojamento. A segunda luva de válvula pode ser movida entre uma posição aberta e uma posição fechada quando sujeita a uma força de atuação de um atuador de solenóide. A posição aberta permite fluxo de fluido através do terceiro conjunto de furos, e a posição fechada impede o fluxo de fluido através dos terceiros furos. Isto pode ser conseguido, por exemplo, tendo furos na segunda luva de válvula correspondentes aos do terceiro conjunto de furos no alojamento de válvula. Quando os furos na luva da válvula estão alinhados com os do alojamento da válvula, o fluxo é permitido; quando os furos estão não alinhados, o fluxo é impedido. A terceira luva de válvula pode ser movida entre as posições aberta e fechada por movimento de translação em uma direção ao longo do eixo longitudinal do alojamento. No entanto, um movimento de rotação em torno do eixo longitudinal é também concebível como um método de comutação entre os dois estados. A segunda luva de válvula pode ser deslocada usando, por exemplo, um membro de retorno de mola, de modo que seja normalmente fechada. Alternativamente, ela pode estar normalmente aberta.

[0072] O segundo conjunto de furos nunca é coberto por uma luva de válvula e, portanto, está sempre aberto a comunicação fluídica.

[0073] O alojamento de válvula e as luvas de válvula podem ser englobados por um invólucro de válvula integrado que mantém as várias peças em relação correta umas com as outras e permite conexão fluídica para a primeira e segunda câmaras. O primeiro conjunto de furos e o terceiro conjunto de furos estão dispostos em conexão fluídica com a primeira câmara, e o segundo conjunto de furos é disposto em conexão fluídica com a segunda câmara. Quando disposta desta maneira, a unidade de válvula integrada atua de uma maneira análoga à montagem de controle não integrada como descrito acima. A primeira luva de válvula é análoga à válvula pilotada e a segunda luva de válvula é análoga à válvula de solenóide central. As funções da válvula de retenção são executadas pelo alojamento da válvula, sedes da válvula e membros da válvula. Ter a primeira luva de válvula aberta e a segunda luva de válvula fechada permite o fluxo unidireccional da segunda câmara para a primeira, mas impede o fluxo na direção oposta. Ter a segunda luva de válvula aberta e a primeira luva de válvula fechada permite o fluxo unidirecional desde a primeira câmara para a segunda, mas impede o fluxo na direção oposta.

[0074] A pressão do óleo pode ser mantida no sistema de faseador de came da invenção por conexão a uma fonte de pressão de óleo, como a principal galeria de óleo. Por exemplo, tais pontos de conexão podem ser dispostos nos canais de fluido que conduzem desde a primeira e/ou segunda câmaras à válvula pilotada. Tais pontos de conexão também podem ser dispostos em conjunto com o atuador de solenóide, por exemplo, como uma conexão à porta de entrada de uma válvula de solenóide (como mencionado anteriormente), ou em conjunto com um cilindro cheio de óleo. O(s) canal(is) que conectam à fonte de pressão do óleo pode(m) ser dotado(s) de uma válvula(s) de retenção para evitar o refluxo de óleo do conjunto do faseador de came para a fonte de pressão de óleo.

[0075] O conjunto do faseador de came pode também ser dotado de um número de características à prova de falhas. Por exemplo, um pino de travamento acionado por pressão pode ser disposto em pelo menos uma das palhetas do rotor, junto com um recesso correspondente no estator para receber o pino de travamento. O recesso para receber o pino de travamento está localizado em uma posição de base, isto é, seja totalmente avançado ou totalmente retardado. Uma mola de torção pode ser fornecida para deslocar o rotor na direção da posição de base no caso de falha do sistema. No entanto, o conjunto de controle do faseador do came também pode ser deslocado de modo que uma das válvulas de controle esteja normalmente aberta e a outra normalmente fechada, o que significa que no caso de falha elétrica dos solenóides, o rotor será usado para posicionar a base por atuação do torque de came. Portanto, nenhuma mola de torção é necessária. O pino de travamento está normalmente na posição desenvolvida (travada) e é acionado para a posição retraída (destravada) quando a pressão em um componente do arranjo do faseador de came excede uma pressão limiar. Por exemplo, o pino de travamento pode estar em conexão fluida com um ou mais canais que levam de uma câmara para a válvula pilotada.

[0076] Os meios de controlar faseamento usando o arranjo de faseador de temporização de came variável da presente divulgação é o mesmo independentemente de se o conjunto de controle compreende componentes de válvula separados ou uma unidade de válvula integrada. Quando faseamento de eixo de cames é desejado, uma das válvulas de controle é aberta e a outra é fechada para permitir fluxo unidirecional de uma câmara para a outra. A variação periódica em torque que atua no eixo de cames resulta em flutuações periódicas em cada uma das duas câmaras em relação à outra câmara. Quando a diferença de pressão atua na direção de fluxo permitida, fluido fluirá entre as duas câmaras na direção permitida. Quando a diferença de pressão atua na direção oposta, o conjunto de controle atuará como uma válvula de retenção e impedirá o fluxo. Assim, o rotor será gradualmente girado em relação ao estator na direção desejada e a temporização do eixo de cames será alterada. Assim, por exemplo, abrir a válvula pilotada e fechar a válvula solenóide central irá girar o rotor em uma primeira direção em relação ao estator, enquanto fechando a válvula pilotada e abrindo a válvula solenóide central irá girar o rotor em uma segunda direção em relação ao estator, enquanto fechar a válvula pilotada e abrir a válvula de solenóide central irá girar o rotor em uma segunda direção em relação ao estator, em que a segunda direção é oposta à primeira direção. Se a manutenção do faseamento for desejada, tanto a válvula pilotada como a válvula de solenóide central são fechadas e fluido, se portanto impedido de fluir em ambas as direções entre a primeira câmara e a segunda câmara.

[0077] A invenção será agora ilustrada com referência às figuras.

[0078] A Figura 1 mostra uma modalidade do arranjo de faseador de temporização de carne variável divulgado. Um eixo de cames 1 repousa no mancal de eixo de cames 3. Na extremidade do eixo de cames 3 existe uma roda dentada de came 5. Fixada è roda dentada de came existe um estator 7. Coaxialmente disposto dentro do estator existe um rotor 9. O rotor 9 é fixado à extremidade do eixo de cames 1. O estator 7 e as palhetas (não mostrado) do rotor 9 formam em conjunto pelo menos uma primeira câmara 11 e pelo menos uma segunda câmara 13. Variando a quantidade de óleo de e para a primeira 11 e segunda 13 câmaras, o ângulo do rotor 9 em relação ao estator 7 pode ser variado. Uma vez que o rotor 9 é fixado ao eixo de cames 1 e o estator 7 é fixado à roda dentada de came 5, o ângulo entre o eixo de cames 1 e a roda dentada de came 5 também é variado e a temporização de válvula do motor de combustão interna é alterada.

[0079] Um conjunto de controle é utilizado para regular o fluxo de fluido para e a partir da primeira câmara 11 e segunda câmara 13. O conjunto de controlo compreende uma válvula pilotada de pressão fluídica de 2/2 vias 15. A válvula pilotada 15 está localizada centralizada em uma extremidade do eixo de cames 1 em proximidade do rotor 9. Uma primeira porta da válvula pilotada 15 está em conexão fluídica com a primeira câmara 11 através de um primeiro canal de óleo 17, e uma segunda porta da válvula pilotada 15 está em comunicação fluídica com a segunda câmara 13 através de um segundo canal de óleo 19. Uma primeira válvula de retenção 21 está disposta no primeiro canal de óleo 17 de modo a permitir fluxo da válvula pilotada 15 para a primeira câmara 11, mas para impedir fluxo no sentido oposto.

[0080] Um canal de óleo piloto 23 conduz da porta piloto da válvula piloto 15 para uma porta de saída de uma válvula solenóide liga/desliga de 3/2 vias 25. A válvula solenóide 25 está localizada no suporte de mancal de came. A porta de entrada da válvula de solenóide 25 está conectada a uma fonte de pressão de óleo 27, tal como a galeria de óleo principal, e a porta restante da válvula de solenóide 25 é uma porta de ventilação. Os canais de reabastecimento de óleo 29, 31 que conduzem da fonte de pressão de óleo 27, juntam-se ao primeiro canal de óleo 17 e ao segundo canal de óleo 19, respectivamente. Cada um dos canais de reabastecimento de óleo 29, 31 está equipado com uma válvula de retenção (33, 35) que evita o refluxo de óleo dos primeiro e segundo canais de óleo 17, 19.

[0081] Uma válvula de solenóide central de 2/2 vias 37 está disposta tendo um corpo de válvula 37 localizado de forma centralizada dentro do rotor 9 e um solenóide estacionário externo 43 para controlar o corpo de válvula. Uma primeira porta da válvula de solenóide central 37 está em ligação fluídica com a primeira câmara 11 através de um terceiro canal de óleo 39, e uma segunda porta da válvula de solenóide central 37 está em comunicação fluídica com a segunda câmara 13 através de um quarto canal de óleo 41 Uma segunda válvula de retenção 44 está disposta no quarto canal de óleo 41 para permitir fluxo da válvula de solenóide central 37 para a segunda câmara 13, mas para impedir fluxo na direção oposta.

[0082] A válvula pilotada 15 é aberta quando não acionada por. pressão de fluido aumentada e a válvula de solenóide 25 é fechada (conduz ao canal de óleo piloto 23 para ventilação) quando não acionada. A válvula de solenóide central 37 está fechada quando não é acionada. Assim, quando as válvulas de solenóide 25 e 35 não são energizadas, óleo pode fluir da segunda câmara 13 para a primeira câmara 11, mas não da primeira câmara 11 para a segunda câmara 13. Assim, este modo atua tanto no modo de faseamento em uma primeira direção tanto em um modo de segurança que move o rotor para a posição de base no caso de os solenóide das válvulas de solenóide 25 e 35 falharem. Em um segundo modo, a válvula de solenóide remota 25 é energizada, resultando em a válvula pilotada 15 ser fechada e a válvula de solenóide central 37 não ser energizada e, portanto, fechada. Neste modo, nenhum fluxo de óleo entre as câmaras é possível e o faseamento, portanto, é mantida. Em um terceiro modo, a válvula de solenóide remota 25 é energizada, resultando em a válvula 15 pilotada ser fechada, e a válvula de solenóide central 37 ser energizada e, portanto, aberta. Assim, neste modo, óleo pode fluir a partir da primeira câmara para a segunda câmara e este modo, portanto, fornece faseamento em uma segunda direção oposta à primeira. Como referido anteriormente, a válvula de solenóide central 37 giraem conjunto com o rotor 9 e o eixo de cames 1, enquanto o solenóide 43 que controla a válvula 37 não gira, isto é, está estacionário. Isto significa que existe um contacto deslizante entre a armadura do solenóide 43 e a válvula de solenóide central 37. Contudo, a armadura do solenóide 43 da válvula de solenóide central 37 precisa apenas estar em contacto com a válvula 37 sempre que faseamento na segunda direção for necessário, o que significa que o contacto deslizante é mínimo em duração em comparação com as soluções da técnica anterior em que contato deslizante é necessário para obter um modo de retenção de faseamento.

[0083] A figura 2 mostra uma unidade de válvula integrada de acordo com a presente divulgação. A figura 2a mostra a unidade de válvula integrada no estado não acionado. A unidade de válvula compreende um alojamento de válvula 101 que tem uma parede 103 cilíndrica, uma primeira parede extrema 105 em uma primeira extremidade do alojamento 101 e uma segunda parede extrema 107 em uma segunda extremidade do alojamento 101. Um primeiro conjunto de furos 109 através da parede cilíndrica 103 é fornecido em proximidade da primeira parede extrema 105. Um segundo conjunto de furos 111 através da parede cilíndrica 103 é fornecido em proximidade a uma porção média da parede cilíndrica 103. Um terceiro conjunto de furos 113 através da parede cilíndrica 103 é fornecido na proximidade da segunda parede extrema 107. Um primeiro assento de válvula 115 está localizado no alojamento 101 entre o primeiro conjunto de furos 109 e o segundo conjunto de furos 111. Um segundo assento de válvula 117 está localizado entre o segundo conjunto de furos 111 e o terceiro conjunto de furos 113. Um primeiro membro de válvula de esfera deslocada por mola 119 está disposto no alojamento 101 para assentar normalmente no primeiro assento de válvula 115. Um segundo membro de válvula de esfera deslocada por mola 121 está disposto para assentar normalmente no segundo assento de válvula 117. Uma primeira luva de válvula 123 está disposta para circundas coaxialmente a primeira extremidade do alojamento 101. A primeira luva de válvula 123 permite fluxo através do primeiro conjunto de furos 109 quando em uma primeira posição e impede fluxo através do primeiro conjunto de furos sempre que em uma segunda posição. A primeira luva de válvula está normalmente na posição aberta e é movida para a posição fechada pela pressão de óleo aumentada a partir do atuador de solenóide remoto 25 (não mostrado). Uma segunda luva de válvula 125 está disposta para circundar coaxialmente a segunda extremidade do alojamento 101. A segunda luva de válvula 125 impede fluxo através do terceiro conjunto de furos 113 quando em uma primeira posição e permite fluxo através do terceiro conjunto de furos 113 sempre em uma segunda posição. A terceira luva de válvula está normalmente na primeira posição (fechada) e é movida para a segunda posição (aberta) pelo solenóide 43 (não mostrado).

[0084] O primeiro conjunto de furos 109 e o terceiro conjunto de furos 113 estão dispostos em comunicação fluídica com a primeira câmara 11 (não mostrado). O segundo conjunto de furos é disposto em comunicação fluídica com a segunda câmara 13 (não mostrado).

[0085] As Figuras 2b e 2c mostram os trajetos de fluxo de fluido para girar o rotor 9 em relação ao estator 7 em ambas as direções. Os trajetos de fluxo são indicados com setas.

[0086] A Figura 2b mostra o trajeto de fluxo sempre que a primeira luva de válvula 123 não é acionada (aberta) e a segunda luva de válvula 125 não é atuada (fechada). Sempre que a primeira luva de válvula está aberta e a segunda luva de válvula está fechada, óleo pode fluir da segunda câmara 13 para a primeira câmara 11 através do segundo conjunto de furos 111 e primeiro conjunto de furos 109. A direção de fluxo inverso é verificada pelo membro de válvula de esfera 119 e, portanto, fluxo da primeira câmara 11 para a segunda câmara 13 é impedido. Assim, um efeito de "catraca hidráulica", que permite fluxo unidirecional em uma primeira direção, é obtido.

[0087] A Figura 2c mostra o trajeto de fluxo sempre que a primeira luva de válvula 123 é acionada (fechada) e a segunda luva de válvula 125 é acionada (aberta). Sempre que a primeira luva de válvula está fechada e a segunda luva de válvula está aberta, óleo pode fluir da primeira câmara para a segunda câmara através do terceiro conjunto de furos 113 e do segundo conjunto de furos 111. A direção de fluxo inverso é verificada pelo membro de válvula de esfera 121 e, por conseguinte, fluxo da segunda câmara 13 para a primeira câmara 11 é impedido. Assim, um efeito de "catraca hidráulica", que permite fluxo unidirecional em uma segunda direção oposta à primeira direção, é obtido.

[0088] Quando ambas as luvas de válvula 123, 125 estão fechadas (não mostrado), nenhum fluxo é possível entre a primeira câmara 11 e a segunda câmara 13, e, por conseguinte, a retenção de fase de came é conseguida.

[0089] A Figura 3 mostra um fluxograma de processo para um modo de controlar a temporização de um eixo de cames em um motor de combustão interna, que compreende um arranjo de faseador de temporização de came variável como divulgado.

[0090] Na etapa i. tanto a válvula pilotada quanto a válvula de solenóide central estão fechadas e o faseador de came é, portanto, fornecido em um modo de espera.

[0091] Na etapa ii. ou uma da válvula pilotada ou a válvula de solenóide central é aberta para permitir fluxo unidirecional entre a primeira câmara e a segunda câmara em uma única direção, onde o fluxo na direção inversa é impedido pela funcionalidade da válvula de retenção do conjunto de controle.

[0092] Na etapa iii. as válvulas são mantidas no mesmo estado da etapa ii. durante o período de tempo necessário para obter o grau desejado de faseamento de came.

[0093] Na etapa iv. tanto a válvula solenóide central como a válvula pilotada estão fechadas para impedir comunicação fluídica entre a primeira e a segunda câmaras e para definir o faseador de came para um estado de retenção de fase.

[0094] A presente invenção também se refere a um motor de combustão interna e a um veículo que compreende um arranjo de faseador de temporização de came variável como descrito acima. A Figura 4 mostra esquematicamente um veículo pesado de mercadorias 200 que tem um motor de combustão interna 203. O motor de combustão interna tem um eixo de manivelas 205, roda dentada de eixo de manivelas 207, eixo de cames (não mostrado), roda dentada de eixo de cames 209 e corrente de temporização 211. O arranjo de faseador de temporização de came variável 201 está localizado no eixo rotacional da roda dentada de came/eixo de cames. Um motor dotado de tal arranjo de faseador de temporização de came variável tem inúmeras vantagens tais como melhor economia de combustível, emissões mais baixas e melhor desempenho em comparação a um veículo sem faseamento de came.

Claims (12)

1. Arranjo de faseador de temporização de came variável (201) para um motor de combustão interna que compreende: um rotor (9) que tem pelo menos uma palheta, o rotor disposto para ser conectado a um eixo de cames (1); um estator (7) que circunda coaxialmente o rotor (9), tendo pelo menos um recesso para receber a pelo menos uma palheta do rotor (9) e permitindo o movimento de rotação do rotor (9) em relação ao estator (7), o estator (7) tendo uma circunferência externa disposta para aceitar força de acionamento; em que pelo menos uma palheta divide o pelo menos um recesso em uma primeira câmara (11) e uma segunda câmara (13), a primeira câmara (11) e a segunda câmara (13) sendo dispostas para receber fluido hidráulico sob pressão, em que a introdução de fluido hidráulico na primeira câmara (11) faz com que o rotor (9) se mova em uma primeira direção de rotação em relação ao estator (7) e a introdução de fluido hidráulico na segunda câmara (13) faz com que o rotor (9) se mova em uma segunda direção de rotação em relação ao estator (7), a segunda direção de rotação sendo oposta à primeira direção de rotação; e um conjunto de controle para regular fluxo de fluido hidráulico da primeira câmara (11) para a segunda câmara (13) ou vice-versa; caracterizado pelo fato de o conjunto de controle compreender: uma válvula pilotada (15) localizada de forma centralizada dentro do rotor (9), a válvula pilotada (15) compreendendo uma porta piloto, uma primeira porta de fluxo em comunicação fluídica com a primeira câmara (11) e uma segunda porta de fluxo em comunicação fluídica com a segunda câmara (13), em que a válvula pilotada (15) é comutável entre um estado aberto e um estado fechado por regulação da pressão de um fluido piloto na porta piloto, em que no estado aberto a válvula pilotada (15) permite a comunicação fluídica entre a primeira câmara (11) e a segunda câmara (13) e no estado fechado a válvula pilotada impede a comunicação fluídica entre a primeira câmara (11) e a segunda câmara (13); e uma primeira válvula de retenção (21) disposta em um percurso de fluido entre a válvula pilotada (15) e a primeira câmara (11), a primeira válvula de retenção (21) disposta para permitir fluxo da válvula pilotada (15) para a primeira câmara (11), mas para impedir fluxo da primeira câmara (11) para a válvula pilotada (15); um atuador controlado por solenoide (25) localizado remotamente a partir dos componentes rotativos do arranjo de faseador de temporização de came variável e em comunicação fluídica com a porta piloto da válvula pilotada, o atuador controlado por solenoide (25) tendo pelo menos dois estados, um estado primário e um estado secundário, em que o atuador controlado por solenoide (25) está disposto para comutar a válvula pilotada (15) do estado aberto para o estado fechado quando o atuador controlado por solenoide (25) comuta do estado primário para o estado secundário, e em que o atuador controlado por solenoide (25) está disposto para comutar a válvula pilotada (15) do estado fechado para o estado aberto quando o atuador controlado por solenoide (25) comuta do estado secundário para o estado primário, regulando a pressão do fluido piloto na porta piloto; uma válvula solenoide central tendo um corpo de válvula (37) disposto coaxialmente dentro do rotor (9) e/ou eixo de cames (1), a válvula de solenoide central (37) compreendendo uma primeira porta de fluxo em comunicação fluídica com a primeira câmara (11) e uma segunda porta de fluxo em comunicação fluídica com a segunda câmara (13), em que a válvula de solenoide central (37) é comutável entre um estado fechado impedindo a comunicação de fluido entre a primeira câmara (11) e a segunda câmara (13) e uma estado aberto que permite a comunicação fluídica entre a primeira câmara (11) e a segunda câmara (13); e uma segunda válvula de retenção (44) disposta em um trajeto de fluido entre a válvula solenoide central (37) e a segunda câmara (13), a segunda válvula de retenção (43) disposta para permitir fluxo da válvula de solenoide central (37) para a segunda câmara (13), e para impedir fluxo da segunda câmara (13) para a válvula de solenoide central (37).

2. Arranjo de faseador de temporização de came variável de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluido hidráulico e/ou o fluido piloto ser óleo hidráulico.

3. Arranjo de faseador de temporização de came variável de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a válvula pilotada (15) ser uma válvula liga/desliga de 2/2 vias, disposta para estar normalmente no estado aberto e acionada por pressão de fluido aumentada na porta piloto para comutar para o estado fechado.

4. Arranjo de faseador de temporização de came variável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizado pelo fato de o atuador controlado por solenoide (25) ser uma válvula solenoide de 3/2 vias que tem uma porta de entrada em comunicação fluídica com uma fonte de pressão de fluido aumentada (27), uma porta de saída em comunicação fluídica com a porta piloto da válvula pilotada e uma porta de ventilação, em que o estado primário da válvula solenoide de 3/2 vias é um estado desenergizado que impede a comunicação fluídica da fonte de pressão de fluido aumentada (27) para a porta piloto da válvula pilotada (15) e que permite a comunicação fluídica da porta piloto da válvula pilotada (15) para a porta de ventilação, e em que o estado secundário da válvula de solenoide de 3/2 vias é um estado energizado que permite a comunicação fluídica da fonte de pressão de fluido aumentada (27) para a porta piloto da válvula pilotada (15) e atuando a válvula pilotada (15).

5. Arranjo de faseador de temporização de came variável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizado pelo fato de o atuador controlado por solenoide ser um pistão acionado por solenoide disposto em um cilindro, o cilindro sendo disposto em comunicação fluídica com a porta piloto da válvula pilotada (15), em que no estado primário o pistão acionado por solenoide está em uma posição retraída em relação ao cilindro e em que no estado secundário o pistão acionado por solenoide é atuado e movido para uma posição estendida em relação ao cilindro, pelo que, a pressão do fluido na porta piloto da válvula pilotada (15) é aumentada e a válvula pilotada (15) é atuada.

6. Arranjo de faseador de temporização de came variável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 -5, caracterizado pelo fato de a válvula de solenoide central (37) ser uma válvula de solenoide liga/desliga de 2/2 vias, disposta para estar normalmente no estado fechado e acionada energizando o solenoide (43) para comutar para o estado aberto.

7. Arranjo de faseador de temporização de came variável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 -6, caracterizado pelo fato de uma fonte de pressão de fluido aumentada (27) ser disposta em comunicação fluídica com a primeira câmara (11) e a segunda câmara (13) através de um primeiro canal de reabastecimento (29) e um segundo canal de reabastecimento (31), o primeiro canal de reabastecimento (29) e o segundo canal de reabastecimento (31), cada um tendo uma válvula de retenção (33, 35) disposta para impedir o fluxo de fluido da primeira câmara (11) ou segunda câmara (13) para a fonte de pressão de fluido aumentada (27).

8. Arranjo de faseador de temporização de came variável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-7, caracterizado pelo fato de a válvula pilotada (15), a válvula solenoide central (37), a primeira válvula de retenção (21) e a segunda válvula de retenção (44) estarem integradas em uma unidade de válvula integrada única, disposta coaxialmente com o rotor.

9. Método para controlar a temporização de um eixo de cames (1) em um motor de combustão interna que compreende um arranjo de faseador de temporização de came variável definido em qualquer uma das reivindicações 1-8, o método caracterizado por compreender as etapas de: i. fornecer o atuador controlado por solenoide (25) em um estado secundário, fornecendo assim a válvula pilotada (15) em um estado fechado, e fornecendo a válvula solenoide central (37) em um estado fechado; ii. comutar o atuador controlado por solenoide (25) para o estado primário, comutando assim a válvula pilotada (15) para um estado aberto, pelo que o fluido fluirá da segunda câmara (13) para a primeira câmara (11) devido a flutuações periódicas de pressão na primeira câmara (11) e na segunda câmara (13) causadas por torque que atua no eixo de cames e pelo que fluido é impedido de fluir da primeira câmara (11) para a segunda câmara (13), resultando em o rotor (9) girar em uma primeira direção de rotação em relação ao estator (7) e a temporização de came sendo ajustada em uma primeira direção temporal; iii. manter o atuador controlado por solenoide (25) no estado primário até ser alcançado um grau desejado de faseamento de temporização de came; iv. comutar o atuador controlado por solenoide (25) para um estado secundário, comutando assim a válvula pilotada (15) para um estado fechado, pelo que a comunicação fluídica entre a primeira câmara (11) e a segunda câmara (13) é impedida e o grau desejado de faseamento de temporização de came é mantida.

10. Método para controlar a temporização de um eixo de cames (1) em um motor de combustão interna, que compreende um arranjo de faseador de temporização de came variável definido em qualquer uma das reivindicações 1-8, o método caracterizado pelo fato de compreender as etapas: i. fornecer o atuador controlado por solenoide (25) em um estado secundário, fornecendo assim a válvula pilotada (15) em um estado fechado, e fornecer a válvula de solenoide central (37) em um estado fechado; ii. comutar a válvula de solenoide central (37) para o estado aberto, pelo que o fluido fluirá da primeira câmara (11) para a segunda câmara (13) devido a flutuações periódicas de pressão na primeira câmara (11) e na segunda câmara (13) causadas por torque que atua sobre o eixo de cames e em que o fluido é impedido de fluir da segunda câmara (13) para a primeira câmara (11), resultando em o rotor (9) girar em uma segunda direção de rotação em relação ao estator (7) e a temporização de came ser ajustada em uma segunda direção temporal, em que a segunda direção temporal é oposta à primeira direção temporal; iii. manter a válvula de solenóide central (37) em um estado aberto até que um grau desejado de faseamento de temporização de came seja alcançado; iv. comutar a válvula de solenóide central (37) para um estado fechado, pelo que a comunicação fluídica entre a primeira câmara (11) e a segunda câmara (13) é impedida e o grau desejado de faseamento de temporização de came é mantido.

11. Motor de combustão interna (203) caracterizado por compreender um arranjo de faseador de temporização de came variável definido em qualquer uma das reivindicações 1-8.

12. Veículo (200) caracterizado por compreender um arranjo de faseador de temporização came variável definido em qualquer uma das reivindicações 1-8.