BR112018074679B1 - Disposição de faseador de temporização de came variável utilizando válvulas de registro acopladas em série, método para controlar a temporização de um eixo de came em um motor de combustão interna, motor de combustão interna e veículo - Google Patents

Abstract

Uma disposição de faseador de temporização de came variável (201) é revelada, compreendendo: um rotor (3) que tem pelo menos uma pá (5); um estator (7) que circunda coaxialmente o rotor (3), que tem pelo menos uma reentrância (9) para receber a pelo menos uma pá (5) do rotor, em que a pelo menos uma pá (5) divide a pelo menos uma reentrância em uma primeira câmara (13) e uma segunda câmara (15); e uma montagem de controle para regular o fluxo de fluido hidráulico a partir da primeira câmara (13) para a segunda câmara (15) ou vice-versa. A montagem de controle compreende uma primeira válvula de registro (17), uma segunda válvula de registro (23) e um dispositivo de desativação seletiva (35). As válvulas de registro são dispostas em série em uma passagem de fluido entre a primeira câmara (13) e a segunda câmara (15). O dispositivo de desativação seletiva (35) é implantável e é configurado para desativar seletivamente a primeira válvula de registro (17) ou a segunda válvula de registro (23) mediante implantação. Através da temporização da implantação do dispositivo de desativação, a direção de fluxo entre a primeira (13) e a segunda câmaras (15) pode ser controlada. Um método para controlar a temporização de eixo de came também é revelado, assim como um motor de combustão interna e um (...).

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção se refere a uma disposição de faseador de temporização de came variável para um motor de combustão interna, assim como um método para controlar a temporização de um eixo de came em um motor de combustão interna com o uso de tal faseador de temporização de came variável. A invenção também se refere a um motor de combustão interna e um veículo que compreende tal disposição de faseador de temporização de came variável.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] As válvulas em motores de combustão interna são usadas para regular o fluxo de gases de admissão e de escape para os cilindros do motor. A abertura e o fechamento das válvulas de admissão e de escape em um motor de combustão interna são normalmente acionados por um ou mais eixos de came. Visto que as válvulas controlam o fluxo de ar para dentro dos cilindros do motor e escape para fora dos cilindros do motor, é crucial que as mesmas se abrem e fechem no momento adequado durante cada curso do pistão de cilindro. Por esse motivo, cada eixo de came é acionado pelo virabrequim, frequentemente por meio de uma correia sincronizadora ou corrente sincronizadora. Entretanto, a temporização de válvula ideal varia dependendo em diversos fatores, como carga de motor. Em uma disposição de eixo de came tradicional, a temporização de válvula é determinada de modo fixo pela relação do eixo de came e o virabrequim e, portanto, a temporização não é otimizada ao longo de toda a faixa de operação do motor, levando a um desempenho danificado, baixa economia de combustível e/ou emissões maiores. Portanto, os métodos de variar a temporização de válvula dependendo das condições de motor foram desenvolvidos.

[0003] Um desses métodos é o faseamento de came variável hidráulico (hVCP). hVCP é uma das estratégicas mais eficazes para aprimorar o desempenho geral de motor permitindo-se definições contínuas e amplas para a sobreposição e temporização de válvula de motor. Portanto, se tornou uma técnica comumente usada na técnica de ignição por compressão moderna e motores de ignição por faísca.

[0004] Tanto os faseadores atuados por pressão de óleo quanto de came variável hidráulico atuados por torque de came são conhecidos na técnica. O modelo de hVCP atuado por pressão de óleo compreende um rotor e um estator montados ao eixo de came e à roda dentada de came, respectivamente. O óleo hidráulico é alimentado ao rotor por meio 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 estator, ou uma câmara de retardamento formada entre o rotor e estator. A diferença resultante na pressão de óleo entre a câmara de avanço e a câmara de retardamento faz com que o rotor gire em relação ao estator. Isso avança ou retarda a temporização do eixo de came, dependendo da posição escolhida da válvula de controle de óleo.

[0005] A válvula de controle de óleo é uma válvula de bobina de três posições que pode ser posicionada centralizadamente, isto é, coaxialmente com o eixo de came, ou remotamente, isto é, como um componente não giratório da disposição de hVCP. Essa válvula de controle de óleo é regulada por um solenoide de força variável (VFS), que é estacionário em relação ao faseador de came giratório (quando a válvula de controle de óleo é montada centralizadamente). O solenoide de força variável e a válvula de bobina tem três posições operacionais: uma para fornecer óleo para a câmara de avanço, uma para fornecer óleo para a câmara de retardamento e uma para reabastecer óleo a ambas as câmaras (isto é, uma posição de retenção).

[0006] A tecnologia estabelecida de hVCP atuado por pressão de óleo é eficaz na variação de temporização de válvula, porém, tem velocidades de faseamento relativamente baixas e alto consumo de óleo. Portanto, as últimas iterações de tecnologia de hVCP utilizam uma técnica conhecida como atuação de torque de came (CTA). À medida em que o eixo de came gira, o torque no eixo de came varia periodicamente entre torque positivo e torque negativo de uma maneira sinusoidal. O período, a magnitude e o formato exatos da variação de torque de came depende de inúmeros fatores incluindo o número de válvulas reguladas pelo eixo de came e a frequência de rotação do motor. O torque positivo resiste à rotação de came, ao passo que o torque de came negativo auxilia a rotação de came. Os faseadores atuados de torque de came utilizam essas variações de torque periódicas para girar o rotor na direção escolhida, avançando ou retardando, assim, a temporização de eixo de came. Em princípio, os mesmos 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 de pressão periódicas. A direção inversa de fluxo de fluido é impedida por válvula de registro. Portanto, o rotor será deslocado de modo giratório em relação ao estator todo período que o torque atua na direção relevante, porém, irá permanecer estacionário quando o torque atuar periodicamente na direção oposta. Dessa maneira, o rotor pode ser girado em relação ao estator, e a temporização do eixo de came pode ser avançada ou retardada. Os sistemas de atuação de torque de came, portanto, exigem que válvulas de registro sejam colocadas dentro do rotor para alcançar o efeito de "catraca hidráulica". O direcionamento de fluxo de óleo para a câmara de avanço, a câmara de retardamento, ou ambas/nenhuma (em uma posição de retenção) é tipicamente alcançado com o uso de uma válvula de bobina de três posições. Essa válvula de bobina pode ser posicionada tanto centralizadamente, isto é, coaxialmente com o eixo de came, quanto remotamente, isto é, como um componente não giratório da disposição de faseamento de came. A válvula de bobina de três posições é tipicamente movida para cada uma das três posições operacionais com o uso de um solenoide de força variável.

[0007] O pedido de patente n° U.S. 2008/0135004 descreve um faseador que inclui um alojamento, um rotor, uma válvula de controle de faseador (bobina) e um sistema de controle de pressão regulada (RCPS). O faseador pode ser um faseador atuado por torque de came ou um faseador ativado por pressão de óleo. O RPCS tem um controlador que fornece bases de um ponto de definição, um ângulo desejado e um sinal nos parâmetros de motor para uma válvula reguladora de pressão de controle direto. A válvula reguladora de pressão de controle direto regula uma pressão de abastecimento a uma pressão de controle. A pressão de controle move a bobina de controle de faseador para uma dentre três posições, avanço, retardamento e nula, em proporção com a pressão abastecida. Permanece uma necessidade de disposições aprimoradas de faseador de temporização de came. Em particular, permanece uma necessidade de disposições de faseador de temporização de came que são adequadas para uso em veículos comerciais, que estão frequentemente sujeitos a cargas de motor mais pesadas e vidas de serviço mais longas em comparação com carros de passeio.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] Os inventores da presente invenção identificaram uma gama de desvantagens na técnica anterior, especialmente em relação ao uso de disposições de faseador de came existentes em veículos comerciais. Constatou-se que as válvulas de bobina de três posições da válvula de controle de óleo (OCV) em sistemas atuais deve ser precisamente regulada e, portanto, são sensíveis a impurezas que podem emperrar a bobina em uma única posição. Devido à necessidade de regulação de três posições, os solenoides ou reguladores de pressão usados em conjunto com a válvula de controle de óleo devem ser capazes de ser precisamente regulados para fornecer força variável para alcançar três posições. Isso adiciona uma complexidade mecânica considerável ao sistema, tornando o mesmo mais dispendioso, mais sensível às impurezas e menos robusto. Isso também torna mais complexas as rotinas para controlar o faseador de came. Foi observado que, quando a válvula de controle de óleo é atuada por solenoide e montada centralizadamente, o contato entre o pino de solenoide e a válvula de controle de óleo é não estacionário, visto que a válvula de controle de óleo gira e o pino de solenoide é estacionário. Esse contato deslizante desgasta as superfícies de contato e a precisão de posição da válvula de controle de óleo é comprometida a longo prazo, o que afeta o desempenho de faseador de came. A precisão do solenoide de força variável em si também deve permanecer alta para assegurar o controle preciso sobre a OCV.

[0009] Adicionalmente, o vazamento de óleo de disposições de faseador de came existentes também é um problema. O vazamento através da porta dentro da válvula de controle de óleo faz com que o óleo escape para o circuito hidráulico e aumente as oscilações de eixo de came devido à rigidez de sistema diminuída. Esse vazamento também afeta o consumo de óleo da disposição de faseador de came. Foi observado que as válvulas de bobina de três posições usadas na regulação do fluxo de óleo oferecem muitas trajetórias de vazamento diferentes para que o óleo escape das câmaras de faseador de came. O mais notável é a superfície de contato deslizante mais próxima do solenoide de força variável, em que a válvula é atuada por solenoide, assim como a porta conectada à ventilação. Esse vazamento aumenta com a pressão aumentada dentro das câmaras de faseador de came, visto que todos os surtos de pressão no sistema devem ser absorvidos pela válvula de controle de óleo. Esses surtos de pressão são, por sua vez, dependentes do torque de eixo de came e podem exceder 5 MPa (50 bar) para veículos comerciais.

[0010] Os torques de eixo de came são superiores em veículos de serviço pesado, causando surtos de pressão superiores e, até mesmo, mais vazamento.

[0011] Foi observado que os sistemas de faseamento de came existentes que utilizam válvulas de controle de óleo montadas remotamente sofrem com vazamento de sistema ainda maior, visto que os surtos de pressão do faseador de came devem ser transmitidos através do mancal de rolamento de eixo de came antes de alcançar a válvula de controle de óleo, aumentando, portanto, o vazamento de mancal.

[0012] Adicionalmente, constatou-se que o rotor de sistemas existentes de faseamento atuado por torque de came é muito compacto e complexo. Válvulas de registro projetadas especialmente devem ser montadas no rotor para o encaixe em conjunto com a válvula de controle de óleo. Tais válvulas de registro são menos duráveis do que as válvulas de registro convencionais e adicionam dispêndio adicional. Ademais, o rotor exige um sistema de cano hidráulico interno complexo. Devido a essas exigências, a fabricação de faseadores de came atuados por torque de came exige ferramentas e montagem especiais. Dessa forma, é um objetivo da presente invenção fornecer uma disposição de faseador de temporização de came variável que utiliza a atuação de torque de came que é mecanicamente mais simples, mais robusta e menos propensa ao vazamento de óleo do que os faseadores de came atuados por torque de came conhecidos.

[0013] Esse objetivo é alcançado pela disposição de faseador de temporização de came variável de acordo com as reivindicações anexas.

[0014] A disposição de faseador de temporização de came variável compreende: um rotor que tem pelo menos uma pá, em que o rotor é disposto para ser conectado a um eixo de came; um estator que circunda coaxialmente o rotor, que tem pelo menos uma reentrância para receber a pelo menos uma pá do rotor e permitir o movimento giratório do rotor em relação ao estator, em que o estator tem uma circunferência externa disposta para aceitar a força de acionamento; em que a pelo menos uma pá divide a pelo menos uma reentrância em uma primeira câmara e uma segunda câmara, em que a primeira câmara e a segunda câmara são dispostas para receber o 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, em que a segunda direção de rotação é oposta à primeira direção de rotação; e uma montagem de controle para regular o fluxo de fluido hidráulico da primeira câmara para a segunda câmara ou vice-versa. A montagem de controle compreende: uma primeira válvula de registro, uma segunda válvula de registro e um dispositivo de desativação seletiva; em que a primeira válvula de registro e a segunda válvula de registro são dispostas em série em uma passagem de fluido entre a primeira câmara e a segunda câmara, em que a primeira válvula de registro é configurada para impedir o fluxo de fluido em uma primeira direção da primeira câmara para a segunda câmara e para permitir o fluxo de fluido em uma segunda direção da segunda câmara para a primeira câmara, e em que a segunda válvula de registro é configurada para permitir o fluxo de fluido na primeira direção e para impedir o fluxo de fluido na segunda direção; e em que o dispositivo de desativação seletiva é implantável e é configurado para desativar seletivamente a primeira válvula de registro ou a segunda válvula de registro mediante implantação, dependendo da pressão de fluido relativa entre a primeira câmara e a segunda câmara, de modo que a primeira ou segunda válvula de registro desativada permite o fluxo de fluido tanto na primeira direção quanto na segunda direção.

[0015] A disposição de faseador de temporização de came variável descrita pode ser usada para fornecer o faseamento de came através da temporização da implantação do dispositivo de desativação seletiva para permitir o fluxo de fluido direcional de uma das câmaras para a outra, na direção desejada, enquanto previne o fluxo na direção não desejada oposta. Uma disposição de faseador de temporização de came variável construída dessa maneira tem inúmeras vantagens. A mesma tem uma construção simples, que exige apenas uma única válvula simples de ligar/desligar ou solenoide para controlar o faseador de came. O faseador de came é mais robusto devido aos componentes hidráulicos menos complexos e/ou menos sensíveis em comparação com outros faseadores de came atuados por torque de came. O uso apenas de atuação de ligar/desligar de construção robusta e a evitação de transferência de surtos de pressão através dos mancais de eixo de came significa que as trajetórias de escape de óleo são menos e o consumo de óleo é inferior. O risco de válvulas ou solenoides emperrarem é reduzido visto que quaisquer solenoides ou válvulas de atuação usadas precisam assumir apenas duas posições, isto é, ligar/desligar, o que significa que uma força de atuação maior e/ou mecanismos de retorno mais fortes podem ser usados. Os solenoides mais robustos podem ser usados visto que a precisão de posição intermediária não é necessária. De modo similar, nenhuma regulação fina de múltiplas pressões é necessária para atuar o dispositivo de bloqueio. As válvulas de registro podem ser montadas externamente ao faseador de came (isto é, não nas pás de rotor), permitindo, assim, o uso de válvulas de registro mais estabelecidas e robustas. Uma vantagem adicional é que o componente de rotor porta uma similaridade maior aos faseadores de came atuados por óleo, os quais são menos dispendiosos para fabricar do que os faseadores de came atuados por torque de came conhecidos. A primeira válvula de registro pode ser desativada mediante implantação do dispositivo de desativação seletiva sempre que a segunda câmara tem sobrepressão. A segunda válvula de registro pode ser desativada mediante implantação do dispositivo de desativação seletiva sempre que a primeira câmara tem sobrepressão. Isso permite um dispositivo de desativação de construção simples, em que o componente "seletivo" do dispositivo de desativação é movido na mesma direção que a direção de fluxo que surge a partir da diferença de pressão entre as duas câmaras. A primeira válvula de registro pode compreender uma primeira porta em comunicação fluida com a primeira câmara, uma segunda porta em comunicação fluida com uma segunda porta da segunda válvula de registro e um primeiro membro de válvula, em que o primeiro membro de válvula é configurado para permitir o fluxo da segunda porta da primeira válvula de registro para a primeira porta da primeira válvula de registro, e para impedir o fluxo da primeira porta da primeira válvula de registro para a segunda porta da primeira válvula de registro; e em que a segunda válvula de registro compreende uma primeira porta em comunicação fluida com a segunda câmara, uma segunda porta em comunicação fluida com a segunda porta da primeira válvula de registro e um segundo membro de válvula, em que o segundo membro de válvula é configurado para permitir o fluxo da segunda porta da segunda válvula de registro para a primeira porta da segunda válvula de registro, e para impedir o fluxo da primeira porta da segunda válvula de registro para a segunda porta da segunda válvula de registro. Portanto, as válvulas de registro são dispostas "face a face", o que significa que os membros de válvula não são desassentados durante as flutuações de pressão periódicas encontradas no modo de retenção. Os membros de válvula são movidos apenas durante o faseamento do faseador de came. Isso significa que o desgaste nos componentes de válvula de registro é reduzido. O dispositivo de desativação seletiva pode compreender pelo menos um elemento de desativação que é móvel de uma posição desengatada para uma posição engatada quando o dispositivo de desativação é implantado, em que o dispositivo de desativação, quando implantado, desloca seletivamente o primeiro membro de válvula ou o segundo membro de válvula. Isso fornece um meio mecanicamente simples para desativar seletivamente as válvulas de registro. O dispositivo de desativação seletiva da disposição de faseador de came pode compreender: um cilindro que tem uma primeira extremidade em comunicação fluida com a primeira câmara e uma segunda extremidade em comunicação fluida com a segunda câmara; um membro de cilindro disposto no cilindro e disposto para ser móvel em uma direção ao longo de um eixo geométrico longitudinal do cilindro entre uma primeira posição de cilindro por pressão de fluido sempre que a primeira câmara tem sobrepressão, e uma segunda posição de cilindro por pressão de fluido sempre que a segunda câmara tem sobrepressão, em que o membro de cilindro é disposto para ser móvel em uma direção radial em relação ao eixo geométrico longitudinal do cilindro quando na primeira posição de cilindro ou na segunda posição de cilindro sempre que o dispositivo de desativação seletiva é implantado; um primeiro elemento de desativação disposto para ser móvel para uma posição engatada pelo movimento radial do membro de cilindro sempre que o dispositivo de desativação seletiva é implantado com o membro de cilindro na segunda posição, em que o primeiro elemento de desativação engatado desloca o primeiro membro de válvula; e um segundo elemento de desativação disposto para ser móvel para uma posição engatada pelo movimento radial do membro de cilindro sempre que o dispositivo de desativação seletiva é implantado com o membro de cilindro na primeira posição, em que o segundo elemento de desativação engatado desloca o segundo membro de válvula.

[0016] Tal dispositivo de desativação opera através do movimento de um membro de cilindro, como um pistão ou esfera, ao longo do comprimento de um cilindro com o uso de pressão de fluido. Isso fornece um modo eficaz de desativar seletivamente uma única válvula de registro enquanto permite que a outra válvula de registro funcione normalmente, obtendo, assim, o fluxo unidirecional na direção desejada.

[0017] O dispositivo de desativação seletiva pode ser implantado por pressão hidráulica externa aumentada, por pressão pneumática externa aumentada, ou por energização de um solenoide. Portanto, uma ampla variedade de técnicas, incluindo atuação remota, pode ser usada na atuação da montagem de controle.

[0018] O dispositivo de desativação seletiva pode ser implantado por pressão hidráulica externa aumentada, em que a pressão hidráulica externa é regulada por um atuador controlado por solenoide localizado remotamente em relação a quaisquer componentes giratórios da disposição de faseador de temporização de came. Portanto, o uso de um solenoide central volumoso é evitado e o espaço pode ser economizado em localizações adequadas dentro do motor de combustão interna relocalizando-se o atuador para onde o espaço é disponível. O atuador controlado por solenoide é uma válvula de solenoide de ligar/desligar de 3/2 vias que tem uma porta de entrada em comunicação fluida com uma fonte de pressão de fluido aumentada, uma porta de saída em comunicação fluida com uma fonte de pressão de fluido aumentada, uma porta de saída em comunicação fluida com o dispositivo de desativação seletiva e uma porta de ventilação, em que o estado primário da válvula de solenoide é um estado desenergizado que impede a comunicação fluida da fonte de pressão de fluido aumentada com o dispositivo de desativação seletiva e permite a comunicação fluida do dispositivo de desativação seletiva com a porta de ventilação, e em que o estado secundário da válvula de solenoide é um estado energizado que permite a comunicação fluida da fonte de pressão de fluido aumentada com o dispositivo de desativação seletiva e implanta o pelo menos um elemento de desativação. Essas válvulas de solenoide são prontamente disponíveis, bem estabelecidas e suficientemente robustas para fornecer um serviço confiável em aplicações de veículo comercial e pesado. A válvula de solenoide pode ser tipo gatilho, o que elimina virtualmente o risco para emperramento de válvula.

[0019] O atuador controlado por solenoide pode compreender um êmbolo acionado por solenoide disposto em um tambor, em que o tambor é disposto em comunicação fluida com o dispositivo de desativação seletiva, em que o estado primário do êmbolo acionado por solenoide é um estado desenergizado retraído e o estado secundário do êmbolo acionado por solenoide é um estado energizado estendido, em que o estado estendido aumenta a pressão do fluido no dispositivo de desativação seletiva e implanta o pelo menos um elemento de desativação seletiva. Portanto, a pressão de atuação da válvula pilotada não precisa ser dependente da pressão de óleo de sistema do veículo. O a utilização de um atuador de cilindro, a pressão de atuação pode ser projetada para que seja superior à pressão de sistema de óleo, ou inferior, se for desejado. Isso permite uma maior robustez de sistema.

[0020] O dispositivo de desativação seletiva pode ser implantado por um solenoide de ligar/desligar montado estacionário. Tal solenoide precisa fazer contato de desgaste apenas com os componentes giratórios da disposição de faseador de came durante o faseamento, o que significa que o desgaste e a degradação posicional do solenoide são amplamente reduzidos em comparação com as soluções da técnica anterior.

[0021] Uma fonte de pressão de fluido aumentada pode ser disposta em comunicação fluida com a primeira câmara e/ou a segunda câmara por meio de um canal de reabastecimento. Portanto, a pressão de fluido na disposição de faseador de came pode ser mantida em um nível adequado, a rigidez adequada é alcançada, e a vibração de eixo de came pode ser minimizada.

[0022] O fluido hidráulico pode ser óleo hidráulico. O use de óleo hidráulico nas disposições de faseador de eixo de came é bem estabelecida e confiável.

[0023] De acordo com outro aspecto da invenção, um método para controlar a temporização de um eixo de came em um motor de combustão interna que compreende uma disposição de faseador de temporização de came variável como descrito acima é fornecido. O método que compreende as etapas: i. Fornecer a disposição de faseador de temporização de came variável que tem o dispositivo de desativação seletiva em um estado não implantado, impedindo, assim, a comunicação fluida entre a primeira câmara e a segunda câmara; ii. Implantar o dispositivo de desativação seletiva no momento para coincidir com a primeira câmara que tem sobrepressão, desativando seletivamente, assim, a segunda válvula de registro; ou implantar o dispositivo de desativação seletiva em um momento para coincidir com a segunda câmara que tem sobrepressão, desativando seletivamente, assim, a primeira válvula de registro; iii. Manter a implantação do dispositivo de desativação seletiva, permitindo, assim, que o fluido flua periodicamente em uma única direção entre a primeira câmara e a segunda câmara devido ao torque de eixo de came, e prevenindo o fluxo de fluido na direção oposta, girando, assim, o rotor em relação ao estator em uma direção escolhida; iv. Uma vez que a rotação desejada do rotor em relação ao estator for obtida, desengatar o dispositivo de desativação seletiva, prevenindo, assim, a comunicação fluida adicional entre a primeira câmara e a segunda câmara.

[0024] Esse método fornece uma forma simples e confiável para controlar o faseamento de eixo de came, exigindo o controle de apenas um único atuador de ligar/desligar e exigindo apenas uma única temporização simples da atuação ao iniciar o faseamento em uma direção desejada. De acordo com um aspecto adicional, um motor de combustão interna que compreende uma disposição de faseador de temporização de came variável como descrito acima é fornecido.

[0025] De acordo com ainda outro aspecto, um veículo que compreende uma disposição de faseador de temporização de came variável como descrito acima é fornecido.

[0026] Os aspectos, objetivos e vantagens são definidos na descrição detalhada abaixo com referência aos desenhos anexos.

BREVES DESCRIÇÕES DAS FIGURAS

[0027] Para o entendimento da presente invenção e objetivos e vantagens adicionais da mesma, a descrição detalhada apresentada abaixo pode ser lida juntamente com os desenhos anexos, nos quais as mesmas notações de referência denotam itens similares nos vários diagramas, e em que: A Figura 1 ilustra esquematicamente uma modalidade de uma disposição de faseador de temporização de came variável de acordo com a presente revelação.

[0028] A Figura 2a ilustra esquematicamente uma modalidade de uma montagem de controle de uma disposição de faseador de temporização de came variável em um primeiro estado. A Figura 2b ilustra esquematicamente uma modalidade de uma montagem de controle de uma disposição de faseador de temporização de came variável em um segundo estado.

[0029] A Figura 2c ilustra esquematicamente uma modalidade de uma montagem de controle de uma disposição de faseador de temporização de came variável quando um dispositivo de desativação é ativado durante um segundo estado.

[0030] A Figura 2d ilustra esquematicamente uma modalidade de uma montagem de controle de uma disposição de faseador de temporização de came variável em um estado aberto.

[0031] A Figura 3 ilustra esquematicamente outra modalidade de uma montagem de controle de disposição de faseador de temporização de came variável de acordo com a presente revelação.

[0032] A Figura 4a ilustra esquematicamente uma modalidade adicional de uma montagem de controle de disposição de faseador de temporização de came variável sempre que a pressão de óleo de sistema é normal. A Figura 4b ilustra esquematicamente uma modalidade adicional de uma montagem de controle de disposição de faseador de temporização de came variável sempre que a pressão de óleo de sistema é reduzida.

[0033] A Figura 5 mostra um fluxograma de processo para um método para controlar a temporização de um eixo de came em um motor de combustão interna de acordo com a presente revelação.

[0034] A Figura 6 ilustra esquematicamente um veículo que compreende um motor de combustão interna que compreende uma disposição de faseador de temporização de came variável de acordo com a presente revelação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0035] A presente invenção é baseada na percepção de que o faseamento de came atuado por torque de came em ambas as direções pode ser controlado com o uso de uma montagem de controle que compreende um dispositivo de desativação seletiva. O dispositivo de desativação seletiva pode, dependendo da diferença de pressão entre a primeira câmara e a segunda câmara, reter seletivamente uma primeira válvula de registro ou uma segunda válvula de registro aberta, permitindo, assim, uma trajetória de fluxo unidirecional entre as duas câmaras de faseamento.

[0036] O torque experimentado por um eixo de came alterna periodicamente entre um torque positivo, o que retarda a rotação de eixo de came, e um torque negativo, que incentiva a rotação de eixo de came. Esse torque de alternação periódica, por sua vez, leva a uma diferença de pressão de alternação periódica entre a primeira câmara e a segunda câmara, de modo que, inicialmente, haja sobrepressão na primeira câmara, então, na segunda câmara, então, na primeira câmara, então, na segunda câmara, e assim sucessivamente. Se as duas câmaras estiverem em comunicação fluida, o fluido irá fluir da câmara com pressão mais alta para a câmara com pressão mais baixa, isto é, a direção de fluxo será alterada periodicamente. Os faseadores de came atuados por torque de came (CTA) convencional utilizam essa pressão alternada fornecendo-se duas trajetórias unidirecionais de fluxo separadas entre a primeira câmara e a segunda câmara: uma primeira trajetória que permite apenas o fluxo da primeira câmara para a segunda câmara, e uma segunda trajetória que permite apenas o fluxo na direção oposta, isto é, da segunda câmara para a primeira câmara. Abrindo-se uma dessas trajetórias de fluxo, enquanto fecha a outra, a diferença de pressão alternada resulta em fluxo unidirecional de uma câmara para a outra através de um efeito de "catraca hidráulica".

[0037] A disposição de faseador de temporização de came da presente invenção compreende um rotor, um estator que circunda coaxialmente o rotor e uma montagem de controle.

[0038] O rotor de faseador de came é disposto para ser conectado a um eixo de came do motor de combustão interna. Esse pode ser um eixo de came de válvula de admissão, eixo de came de válvula de escape ou qualquer outro eixo de came no motor como um eixo de came de admissão/escape combinado. O rotor tem pelo menos uma pá, porém, pode ter, de preferência, uma pluralidade de pás, como três, quatro, cinco ou seis pás. Os canais de óleo separados para canalizar o óleo para e a partir da montagem de controle são fornecidos em cada lado de pelo menos uma dentre as pás, mas, preferencialmente, em cada lado de cada uma das pás. O estator é disposto para aceitar a força de acionamento. Isso, por exemplo, pode ser através da conexão do estator a uma roda dentada de came, que coleta força de acionamento do virabrequim por meio da correia sincronizadora. O estator também pode ter construção integrada com a roda dentada de came. O estator circunda coaxialmente o rotor e tem pelo menos uma reentrância para aceitar a pelo menos uma pá do rotor. Na prática, o estator tem o mesmo número de reentrâncias que o número de pás de rotor. As reentrâncias no estator são consideravelmente maiores do que a pás de rotor, o que significa que, quando o rotor é posicionado no estator com as pás posicionadas centralizadamente nas reentrâncias, uma câmara é formada em cada lado de cada rotor. Essas câmaras podem ser caracterizadas como primeiras câmaras, que giram o rotor em uma primeira direção em relação ao estator quando preenchidas com óleo hidráulico, e segundas câmaras, que giram o rotor em uma segunda direção em relação ao estator quando preenchidas com óleo hidráulico.

[0039] A montagem de controle da presente revelação compreende uma primeira válvula de registro, uma segunda válvula de registro e um dispositivo de desativação seletiva. A montagem de controle pode ser localizada centralizadamente dentro do rotor e/ou eixo de came da disposição de faseador de came. Os componentes da montagem de controle podem ser componentes distintos separados, ou podem ser parcial ou totalmente integrados. Por exemplo, a primeira e a segunda válvulas de registro podem compartilhar um corpo de válvula.

[0040] Onde as válvulas ou atuadores são chamados de "ligar/desligar", isso se refere a uma válvula ou atuador que tem apenas dois estágios: um estágio aberto e um estado fechado. Tais válvulas, entretanto, podem ter mais de duas portas. Por exemplo, uma válvula de ligar/desligar de 3/2 vias tem três portas e dois estados. Tal válvula conecta frequentemente duas portas de fluxo quando aberta e conecta uma das portas de fluxo a uma porta de ventilação/escape quando fechada.

[0041] Onde as válvulas são chamadas de "normalmente fechada/aberta/ligada/desligada", isso se refere ao estado da válvula quando não atuada. Por exemplo, uma válvula de solenoide normalmente aberta é retida na posição aberta quando não atuada/energizada, comumente com o uso de um retorno, como um retorno de mola. Quando a válvula de solenoide normalmente aberta é atuada/energizada o solenoide atua com uma força suficiente para superar a força do retorno que retém a válvula aberta, e a válvula é, portanto, fechada. Mediante a desatuação/desenergização, o retorno retorna a válvula para o estágio aberto.

[0042] Onde é declarado que os componentes estão em "comunicação fluida" ou o fluxo é permitido ou impedido "entre" componentes, esse fluxo deve ser interpretado como, não necessariamente direcional, isto é, o fluxo pode prosseguir em qualquer direção. O fluxo direcional em uma única direção é denotado como fluxo "de" um componente "para" outro componente.

[0043] Onde a dita câmara é mencionada como tendo sobrepressão, isso significa que a pressão de fluido na dita câmara é superior à pressão de fluido na outra câmara. Por exemplo, se for declarado que a primeira câmara tem sobrepressão, isso significa que a pressão na primeira câmara é maior do que na segunda câmara.

[0044] A primeira e a segunda válvulas de registro são dispostas em série em uma trajetória de fluxo que leva da primeira câmara para a segunda câmara. O fluido hidráulico, como óleo, pode fluir em duas direções nessa trajetória de fluxo: uma primeira direção da primeira câmara para a segunda câmara, ou uma segunda direção, da segunda câmara para a primeira. As duas válvulas de registro são voltadas em direções opostas, de modo que a primeira válvula de registro impeça o fluxo na primeira direção, mas permita o fluxo na segunda direção, enquanto a segunda válvula de registro permite o fluxo na primeira direção, mas, impede o fluxo na segunda direção. As válvulas de registro podem ser dispostas "face a face", de modo que o fluxo de fluido seja impedido pela primeira válvula de registro encontrada ao fluir entre a primeira e a segunda câmaras. Alternativamente, as válvulas de registro podem ser dispostas "voltadas para direções opostas", de modo que o fluxo de fluido possa passar a válvula de registro inicialmente encontrada antes de ser impedido pela próxima válvula de registro encontrada.

[0045] As válvulas de registro podem ser de qualquer construção conhecida na técnica. Por exemplo, as válvulas de registro que têm um membro de válvula de esfera, membro de válvula de elevação, membro de válvula de diafragma ou membro de válvula de disco podem ser usadas. As válvulas de registro podem ser dotadas de mecanismos de retorno como molas, ou os membros de válvula podem ser retornados para a posição assentada através da gravidade ou pressão de fluido que atua na direção oposta à direção permitida. Para simplificar o projeto do dispositivo de desativação seletiva, as válvulas de registro podem ser dispostas de modo que a força exigida para desativar a primeira válvula de registro seja da mesma magnitude e atue na mesma direção que o faz para a segunda válvula. Isso pode ser alcançado, por exemplo, com o uso de duas válvulas de registro de elevação idênticas como a primeira e a segunda válvulas de registro.

[0046] As válvulas de registro são capazes de ser desativadas por um dispositivo de desativação seletiva. O termo desativação significa que o membro de válvula da válvula de registro é desassentado, permitindo, assim, o fluxo tanto na primeira quanto na segunda direções. O mecanismo de desativação pode variar. Por exemplo, as válvulas de registro podem ser desativadas "impulsionando" o membro de válvula na direção exigida para desassentar o membro de válvula. Alternativamente, se o membro de válvula for fixado a uma haste de válvula, a desativação pode ser fornecida "impulsionando", "tracionando" ou girando a haste de válvula.

[0047] O dispositivo de desativação seletiva é responsivo à diferença de pressão entre a primeira e a segunda câmaras e é capaz de desativar seletivamente a primeira válvula de registro ou a segunda válvula de registro, dependendo de qual dentre as câmaras tem sobrepressão. Desativando-se seletivamente uma dentre as duas válvulas de registro, uma trajetória de fluxo unidirecional na direção desejada é estabelecida entre a primeira câmara e a segunda câmara.

[0048] O dispositivo de desativação seletiva é disposto em conjunto com as duas válvulas de registro. Isso significa que pelo menos algum componente do dispositivo de desativação seletiva deve ser capaz de desassentar os membros de válvula das válvulas de registro. Outros componentes do dispositivo de desativação seletiva podem ser localizados remotamente em relação às válvulas de registro. O dispositivo de desativação seletiva pode ser fabricado como um componente separado das válvulas de registro ou pode ser parcial ou completamente integrado com uma ou ambas as válvulas de registro. Por exemplo, quaisquer elementos de desativação e componentes proximamente associados podem ser integrados aos corpos de válvula de registro, enquanto os componentes necessários para atuar os elementos de desativação podem ser localizados remotamente.

[0049] O dispositivo de desativação seletiva, por exemplo, pode compreender um cilindro acoplado fluidamente em paralelo sobre as duas válvulas de registro. O cilindro tem um membro de cilindro, como um pistão ou esfera, que é impulsionado na primeira direção por sobrepressão na primeira câmara até que alcance a segunda extremidade do cilindro, ou é impulsionado na segunda direção por sobrepressão na segunda câmara até que alcance a primeira extremidade do cilindro. Um primeiro elemento de desativação se estende através da parede lateral na primeira extremidade do cilindro e um segundo elemento de desativação se estende através da parede lateral na segunda extremidade do cilindro. Esses elementos de desativação são posicionados de modo que, mediante implantação, se engatem com e desassentem o membro de válvula da primeira e da segunda válvula de registro respectivamente, desativando, assim, as respectivas válvulas. Os elementos de desativação são implantados pelo membro de cilindro que é pressionado radialmente para fora do cilindro por um membro de atuação posicionado no lado oposto do cilindro aos elementos de desativação. A força do membro de atuação é transmitida por meio do membro de cilindro para o membro de desativação, que é movido para uma posição engatada. Isso significa que é apenas o membro de desativação alinhado com o membro de cilindro que é implantado mediante o movimento do membro de atuação. O membro de desativação na extremidade oposta do cilindro a partir do membro de cilindro permanece imóvel. Dessa maneira, uma desativação seletiva por pressão da primeira válvula de registro ou da segunda válvula de registro é obtida.

[0050] Qual válvula de registro corresponde à primeira extremidade e à segunda extremidade do cilindro depende da possibilidade de as válvulas de registro serem dispostas "face a face" ou "voltadas para direções opostas". Se as válvulas de registro são dispostas "face a face", a direção de fluxo unidirecional possibilitada mediante a implantação do dispositivo de desativação é a direção oposta à direção de fluxo que prevalece quando o dispositivo de desativação seletiva é implantado. Se as válvulas de registro são dispostas "voltadas para direções opostas", a direção de fluxo unidirecional possibilitada mediante a implantação do dispositivo de desativação é a direção igual à direção de fluxo que prevalece quando o dispositivo de desativação seletiva é implantado. Observa-se que, se as válvulas de registro são dispostas "voltadas para direções opostas", a força de desassentamento que atua sobre o membro de válvula deve ser suficiente para superar a pressão de fluido que atua para reassentar o membro de válvula.

[0051] As pressões geradas por torque de eixo de came são grandes e o membro de cilindro é facilmente móvel. Portanto, a obturação do membro de cilindro entre extremidades opostas do cilindro é momentânea. Visto que o torque de eixo de came varia periodicamente com o ângulo de manivela e a obturação é rápida, o membro de posição de cilindro também varia com o ângulo de manivela e a desativação da válvula de registro escolhida é, portanto, simples para temporizar como for desejado. Uma vez que a desativação é iniciada, a válvula de registro é continuamente desativada até que a desativação seja finalizada e, portanto, a temporização da implantação do dispositivo de desativação seletiva deve ser realizada apenas uma vez para cada operação de faseamento.

[0052] O dispositivo de desativação seletiva pode ser atuado por pressão ou diretamente atuado por solenoide e, portanto, o mesmo pode ser um dispositivo hidráulico, dispositivo pneumático ou dispositivo solenoide. Por exemplo, se o dispositivo de desativação seletiva for implantado por pressão de fluido elevada, como pressão de ar ou pressão de óleo, os componentes do dispositivo de desativação seletiva que controlam a pressão de fluido podem ser localizados remotamente em relação aos componentes giratórios da disposição de faseador de came e podem, em vez disso, ser colocados em um componente estacionário do motor de combustão interna como o retentor de mancal de came. A pressão de fluido para o dispositivo de desativação seletiva, por exemplo, pode ser regulada por uma válvula de ligar/desligar de solenoide que aumenta a pressão de fluido através da conexão a uma fonte de pressão de fluido, como a galeria de óleo principal se o óleo for usado como o fluido de atuação. Essa válvula de solenoide, por exemplo, pode ser uma válvula de solenoide de ligar/desligar de 3 portas e 2 posições que é conectada a uma galeria de óleo na porta de entrada, na porta de saída que é conectada a um canal de óleo que leva ao dispositivo de desativação seletiva, e que tem uma porta de ventilação para liberação de pressão de óleo do canal, que leva ao dispositivo de desativação seletiva quando na posição "desligada". A válvula de solenoide pode estar normalmente na posição "desligada" quando o solenoide não é atuado, e comutar para a posição "ligada" mediante a ativação do solenoide. A válvula de solenoide pode ser qualquer tipo de válvula adequado conhecido na técnica, incluindo, mas sem limitações, uma válvula de gatilho, válvula de bobina de deslize e válvula de bobina de giratória. O uso de uma válvula de gatilho elimina virtualmente o risco de emperramento de válvula.

[0053] Um tambor preenchido com óleo em conexão fluida com o dispositivo de desativação seletiva pode ser usado como a fonte de pressão de fluido. Um êmbolo atuado por solenoide de ligar/desligar é fornecido no tambor. O pistão atuado por solenoide pode impulsionar de modo descendente o volume de óleo no tambor mediante a atuação, levando à pressão aumentada no dispositivo de desativação seletiva.

[0054] A pressão de óleo pode ser mantida no sistema de faseador de came através da conexão a uma fonte de pressão de óleo, como a galeria de óleo principal. Por exemplo, o canal de fluido entre a primeira válvula de registro e a segunda válvula de registro pode ser fluidamente conectado a uma fonte de pressão de óleo. O canal de reabastecimento de óleo que se conecta à fonte de pressão de óleo pode ser dotado de uma válvula de registro para prevenir o refluxo de óleo do conjunto de faseador de came para a fonte de pressão de óleo.

[0055] O conjunto de faseador de came também pode ser dotado de inúmeros recursos à prova de falha. Um pino de trava atuado por pressão pode ser disposto em pelo menos uma dentre as pás do rotor, juntamente com uma reentrância correspondente no estator para receber o pino de trava. A reentrância para receber o pino de travamento é localizada em uma posição-base, isto é, tanto completamente avançada quanto completamente retardada. Uma mola de torção pode ser fornecida para inclinar o rotor em direção à posição-base no caso de falha de sistema. O pino de trava está normalmente na posição implantada (travamento), e é atuado para a posição retraída (destravada) quando a pressão em um componente da disposição de faseador de came excede uma pressão de limiar. Por exemplo, o pino de trava pode estar em conexão fluida com um ou mais canais que levam de uma câmara para a montagem de controle. O pino de trava pode estar alternativamente em conexão fluida com um canal de reabastecimento de óleo.

[0056] Outro recurso viável que pode ser utilizado é uma válvula de registro-piloto disposta em um canal que desvia das duas válvulas de registro. A porta-piloto dessa válvula de registro pilotada está em comunicação fluida com um canal pressurizado no sistema de faseador de came, por exemplo, um canal de reabastecimento de óleo. Quando a pressão de óleo no sistema é acima de um nível de limiar, isto é, a pressão de óleo é normal, a válvula de registro pilotada impede o fluxo em ambas as direções no canal de desvio, isto é, o desvio é fechado e a disposição de faseador de came funciona como descrito anteriormente. Entretanto, se a pressão de óleo no sistema cair abaixo do nível de limiar, indicando, por exemplo, uma falha de sistema, a válvula de registro pilotada atua para permitir o fluxo em uma única direção e impede o fluxo na direção oposta. Portanto, o rotor será direcionado em direção à posição-base de travamento pela ação de torque de eixo de came. Portanto, com o uso dessa medida à prova de falha de válvula de registro-piloto, a necessidade de uma mola torcional à prova de falha no rotor é removida, permitindo, assim, que o faseador de came utilize mais do torque de eixo de came. Durante a operação normal, sem faseamento de came, o dispositivo de desativação seletiva não é implantado e nenhum fluido flui entre a primeira câmara e a segunda câmara devido à primeira válvula de registro que bloqueia o fluxo na primeira direção e à segunda válvula de registro que bloqueia o fluxo na segunda direção. Quando o faseamento de eixo de came é desejado, a implantação do dispositivo de desativação seletiva é temporizada para coincidir com a diferença de pressão entre as câmaras, fornecendo desativação da válvula de registro desejada. Portanto, por exemplo, se o fluxo de fluido hidráulico for desejado da primeira câmara para a segunda, a implantação do dispositivo de desativação seletiva é temporizada para fornecer desativação da primeira válvula de registro. Visto que o torque de eixo de came flutua periodicamente, o fluido agora poderá fluir da primeira câmara para a segunda câmara, porém, ainda será impedido de fluir da segunda câmara para a primeira câmara pela segunda válvula de registro. Portanto, o fluxo unidirecional será obtido e o rotor irá girar em relação ao estator em uma primeira direção, isto é, o faseamento de came irá ocorrer.

[0057] A invenção agora será adicionalmente ilustrada com referência às Figuras.

[0058] A Figura 1 mostra uma modalidade da disposição de faseador de temporização de came variável revelada. Um rotor 3 compreende pelo menos uma pá 5. O rotor é fixado a um eixo de came (não mostrado). Um estator 7 que tem pelo menos uma reentrância 9 circunda coaxialmente o rotor 3. O estator é fixado a uma roda dentada de came (não mostrado). A pá 5 divide a reentrância 9 em uma primeira câmara 13 e uma segunda câmara 15. Um primeiro canal de óleo 19 é disposto no lado da pá 5 e leva da primeira câmara 13 para uma primeira porta da primeira válvula de registro 17. Um segundo canal de óleo 21 é disposto no lado da pá 5 e leva da segunda câmara 15 para uma primeira porta da segunda válvula de registro 23. Um terceiro canal de óleo 25 conecta a segunda porta da primeira válvula de registro 17 à segunda porta da segunda válvula de registro 23.

[0059] Um primeiro membro de válvula 27 é disposto dentro da primeira válvula de registro 17 para permitir o fluxo da segunda porta para a primeira porta e para impedir o fluxo da primeira porta para a segunda porta. Um segundo membro de válvula 29 é disposto dentro da segunda válvula de registro 23 para permitir o fluxo da segunda porta para a primeira porta e para impedir o fluxo da primeira porta para a segunda porta. Dois orifícios 31, 33 são fornecidos através da parede do terceiro canal de óleo 25 para receber os elementos de desativação de um dispositivo de desativação 35. Os orifícios 31, 33 são fornecidos em um lado da parede do terceiro canal de óleo que está próximo ao dispositivo de desativação 35. Um primeiro orifício 31 é disposto através da parede do canal de óleo em uma posição diretamente voltada para a face do primeiro membro de válvula 27. Um segundo orifício 33 é disposto através da parede do canal de óleo em uma posição diretamente voltada para a face do segundo membro de válvula 29.

[0060] Um dispositivo de desativação 35 é fornecido próximo a uma parede lateral do terceiro canal de óleo 25. O dispositivo de desativação compreende um cilindro 39 que tem uma primeira extremidade disposta em conexão fluida com o primeiro canal de óleo 19 por um quarto canal de óleo 47, e uma segunda extremidade em conexão fluida com o segundo canal de óleo 21 por um quinto canal de óleo 49. O cilindro 39 e o terceiro canal de óleo 25 são alinhados de modo que a primeira extremidade do cilindro seja posicionada fora e em linha com o primeiro orifício 31 do terceiro canal de óleo, e a segunda extremidade do cilindro é posicionada fora e em linha com o segundo orifício 33 do terceiro canal de óleo.

[0061] O cilindro 39 tem um primeiro orifício 40, localizado na primeira extremidade em um lado do cilindro 39 voltado para o terceiro canal de óleo 25, e posicionalmente correspondente ao primeiro orifício 31 do terceiro canal de óleo 25. Um primeiro pino de desativação 43 percorre entre o primeiro orifício 40 do cilindro 39 e o primeiro orifício 31 do terceiro canal de óleo 25. O primeiro pino de desativação 43 é dimensionado de modo adequado para que possa deslizar através do primeiro orifício 31 do terceiro canal de óleo 25. Uma extremidade do pino de desativação 43 forma um engate vedante com o primeiro orifício 40 do cilindro 39, e uma segunda extremidade está em proximidade imediata com a face do primeiro membro de válvula 27. O corpo do pino de desativação 43 forma um engate vedante com o primeiro orifício 35 do terceiro canal de óleo 25.

[0062] O cilindro 39 tem um segundo orifício 41, localizado na segunda extremidade em um lado do cilindro 39 voltado para o terceiro canal de óleo 25, e posicionalmente correspondente ao segundo orifício 33 do terceiro canal de óleo 25. Um segundo pino de desativação 45 percorre entre o segundo orifício 41 do cilindro 39 e o segundo orifício 33 do terceiro canal de óleo 25. O segundo pino de desativação 45 é dimensionado de modo adequado para que possa deslizar através do segundo primeiro orifício 33 do terceiro canal de óleo 25. Uma extremidade do segundo pino de bloqueio 45 forma um engate vedante com o segundo orifício 41 do cilindro 39, e uma segunda extremidade está em proximidade imediata com a face do segundo membro de válvula 29. O corpo do pino de desativação 45 forma um engate vedante com o segundo orifício 33 do terceiro canal de óleo 25. Portanto, o primeiro e o segundo pinos de desativação previnem o vazamento de óleo e a perda de pressão de fluido através dos orifícios 31, 33, 40 e 41.

[0063] O cilindro tem um terceiro orifício 53 localizado na primeira extremidade do cilindro 39, radialmente oposto ao primeiro orifício 40. Uma primeira extremidade de um primeiro pino de atuação 48 forma um engate vedante com o terceiro orifício 53. O primeiro pino de atuação 48 é dimensionado de modo adequado para que possa deslizar através do terceiro orifício 53. O corpo do primeiro pino de atuação 48 está fora do cilindro 39 quando o dispositivo de desativação 35 não é atuado.

[0064] O cilindro tem um quarto orifício 55 localizado na segunda extremidade do cilindro 39, radialmente oposto ao segundo orifício 41. Uma primeira extremidade de um segundo pino de atuação 50 forma um engate vedante com o quarto orifício 55. O segundo pino de atuação 50 é dimensionado de modo adequado para que possa deslizar através do quarto orifício 55. O corpo do segundo pino de atuação 50 está fora do cilindro 39 quando o dispositivo de bloqueio 37 não é atuado.

[0065] Um pistão 51 é disposto no cilindro 39 e é móvel por pressão de fluido entre uma primeira posição e uma segunda posição em resposta à pressão de fluido. A primeira posição está em uma segunda extremidade do cilindro 39, entre o segundo pino de desativação 45 e o segundo pino de atuação 50. A segunda posição está em uma primeira extremidade do cilindro 39, entre o primeiro pino de desativação 43 e o primeiro pino de atuação 48. O pistão 51 é dimensionado para que possa ser encaixado através dos orifícios 40 e 41 para deslocar os pinos de desativação 43 e 45 em direção aos membros de válvula 27, 29 sempre que o dispositivo de desativação 37 é atuado. A disposição de faseador de temporização de came funciona da seguinte forma. Sempre que a pressão de óleo é maior na primeira câmara 13 do que na segunda câmara 15, o pistão 51 é movido por pressão de fluido para a primeira posição (na segunda extremidade do cilindro 39). O fluxo de óleo é impedido pela primeira válvula de registro 17. Esse primeiro estado fechado da montagem de controle da disposição de faseador de came é mostrado na Figura 2a. Sempre que a pressão de óleo é maior na segunda câmara 15 do que na primeira câmara 13, o pistão 51 é movido por pressão de fluido para a segunda posição (na primeira extremidade do cilindro 39). O fluxo de óleo é impedido pela segunda válvula de registro 23. Esse segundo estado fechado da montagem de controle da disposição de faseador de came é mostrado na Figura 2b. Portanto, quando não atuada, a montagem de controle impede o fluxo em ambas as direções, isto é, está em um modo de retenção de fase de came. Observa-se, entretanto, que o pistão 51 assume duas posições separadas, dependendo da direção que a diferença de pressão em que as duas câmaras 13, 15 funcionam. Esse recurso é explorado para fornecer faseamento na direção desejada.

[0066] Se o faseamento for desejado em uma primeira direção, isto é, o fluxo de fluido for desejado a partir da primeira câmara para a segunda câmara, o dispositivo de desativação 35 é implantado durante um período em que a segunda câmara tem sobrepressão. Portanto, o pistão 51 está na segunda posição. Quando o dispositivo de desativação é implantado, os pinos de atuação 48, 50 são movidos para o cilindro 39 por uma força de atuação. Essa força de atuação pode ser a pressão de fluido ou uma força fornecida pelo movimento de um solenoide. O pistão, que está na segunda posição, é pressionado pelo primeiro pino de atuação 48 através do primeiro cilindro orifício 40. O pistão, por sua vez, impulsiona o primeiro pino de desativação 43 adicionalmente através do primeiro orifício 31 contra o primeiro membro de válvula 27, desassentando, assim, o primeiro membro de válvula 27. Na extremidade oposta do cilindro, o segundo pino de atuação 50 se move para dentro do volume de cilindro. Entretanto, esse movimento não é transmitido adicionalmente para o pino de desativação 45, visto que o pistão 51 não está na posição relevante entre os pinos 50, 45. Dessa forma, o primeiro pino de desativação 43 é movido para uma posição em engate com o primeiro membro de válvula 27, enquanto o segundo pino de bloqueio 45 não é movido e, portanto, não é engatado. Isso é mostrado na Figura 2c. Quando o torque de eixo de came agora flutua de modo que a pressão atue na direção oposta e a primeira câmara 13 tem sobrepressão, a primeira válvula de registro 17 é retida aberta pelo primeiro pino de desativação 43 e a segunda válvula de registro 23 é aberta pela pressão de fluido de avanço. Portanto, o fluido pode fluir da primeira câmara 13 para a segunda câmara 15 por meio da montagem de controle. O fluxo é registrado na direção oposta pela segunda válvula de registro 23. Portanto, o fluxo unidirecional será permitido da primeira câmara 13 para a segunda câmara 15, desde que o dispositivo de desativação 35 seja implantado. Isso é mostrado na Figura 2d.

[0067] Mediante a remoção da força de atuação dos pinos de atuação 48, 50, os pinos de desativação 43, 45 e pinos de atuação 48, 50 irão retornar para seu estado não atuado, o pistão 51 será retornado para o cilindro 39, e o faseador de came irá retornar para seu estado não atuado de retenção de faseamento de came.

[0068] O faseamento é obtido de uma maneira análoga na direção oposta através do desenvolvimento do dispositivo de desativação 35 quando o pistão 51 está na primeira posição. A Figura 3 mostra outra modalidade da montagem de controle da disposição de faseador de temporização de came. Nessa modalidade, um canal de reabastecimento de óleo 57 fornece uma conexão fluida entre o terceiro canal de óleo 25 e uma fonte de pressão de óleo 59, como a galeria de óleo principal. O canal de reabastecimento de óleo 57 é dotado de uma válvula de registro 61 para impedir o refluxo de óleo da disposição de faseador de came para a fonte de pressão de óleo 59.

[0069] As Figuras 4a e 4b mostra uma modalidade adicional da montagem de controle da disposição de faseador de temporização de came. Nessa modalidade, um canal de desvio 63 é fornecido em comunicação fluida com o primeiro canal de óleo 19 e o segundo canal de óleo 21. Uma válvula de registro-piloto 65 é disposta no canal de desvio 63. A válvula de registro-piloto 65 tem uma porta-piloto em comunicação fluida com uma fonte de pressão de óleo 59 por meio de um canal de óleo-piloto 67. A Figura 4a mostra a montagem de controle sempre que a fonte de pressão de óleo 59 fornece pressão de óleo normal. A válvula de registro-piloto 65 é fechada pela pressão de fluido da fonte de pressão de óleo 59, prevenindo, assim, o fluxo no canal de desvio 63 em ambas as direções. A montagem de controle, portanto, funciona como descrito anteriormente para modalidades desprovidas de um canal de desvio 63. A montagem de controle no caso de falha de pressão de óleo é mostrada na Figura 4b. A pressão de óleo no canal-piloto 67 pode agora, não fechar mais a válvula de registro pilotada 65, e a válvula de registro pilotada 65, em vez disso, funciona como uma válvula de registro normal. Portanto, a válvula de registro pilotada 65 permite o fluxo do primeiro canal de óleo 19 para o segundo canal de óleo 21, porém, impede o fluxo na direção inversa. Portanto, o canal de desvio 63 fornece uma trajetória de fluxo unidirecional da primeira câmara para a segunda câmara, fornecendo o faseamento de came em uma primeira direção e retornando o rotor para a posição-base sem a necessidade de uma mola torcional, mesmo quando o dispositivo de desativação 35 não é operacional.

[0070] A Figura 5 mostra um fluxograma de processo para um método de controlar a temporização de um eixo de came em um motor de combustão interna que compreende uma disposição de faseador de temporização de came variável como revelado.

[0071] Em uma primeira etapa, a disposição de faseador de temporização de came é fornecida de modo que tenha o dispositivo de desativação em uma posição desengatada, impedindo, assim, a comunicação fluida entre a primeira câmara e a segunda câmara; isto é, a disposição de faseador de came está inicialmente em um estado de retenção de faseamento de came. Em uma segunda etapa, o dispositivo de desativação é implantado para coincidir com a pressão de fluido que atua na direção oposta à direção de faseamento desejada. Isso significa que um elemento de desativação será movido para a posição engatada para manter aberta a primeira ou a segunda válvula de registro. Em uma terceira etapa, a implantação do dispositivo de desativação é mantida. Durante esse momento, o torque de eixo de came flutuante irá levar a picos de pressão alternados na primeira e na segunda câmaras, e a válvula de registro não desativada irá permitir que o fluido flua em uma única direção, alcançando, assim, o fluxo direcional de uma câmara para a outra.

[0072] Em uma quarta etapa, o dispositivo de desativação é desengatado uma vez que o grau desejado de faseamento de eixo de came for obtido. Desengatando-se o dispositivo de desativação, a disposição de faseador de temporização de came é retornada para o estado de retenção.

[0073] A presente invenção também se refere a um motor de combustão interna e um veículo que compreende uma disposição de faseador de temporização de came variável como descrito acima. A Figura 6 mostra esquematicamente um veículo de mercadoria pesada 200 que tem um motor de combustão interna 203. O motor de combustão interna tem um virabrequim 205, a roda dentada de virabrequim 207, o eixo de came (não mostrado), a roda dentada de eixo de came 209 e a corrente sincronizadora 211. A disposição de faseador de temporização de came variável 201 é localizada no eixo geométrico giratório da roda dentada de came/eixo de came. Um motor dotado de tal disposição de faseador de temporização de came variável tem inúmeras vantagens como melhor economia de fluxo, emissões inferiores e melhor desempenho em comparação com um veículo desprovido de faseamento de came.

Claims (14)

1. Disposição de faseador de temporização de came variável para um motor de combustão interna que compreende: um rotor (3) que tem pelo menos uma pá (5), em que o rotor (3) é disposto para ser conectado a um eixo de came; um estator (7) que circunda coaxialmente o rotor (3), que tem pelo menos uma reentrância (9) para receber a pelo menos uma pá (5) do rotor (3) e que permite o movimento giratório do rotor (3) em relação ao estator (7), em que o estator (7) tem uma circunferência externa disposta para aceitar uma força de acionamento; em que a pelo menos uma pá (5) divide a pelo menos uma reentrância em uma primeira câmara (13) e uma segunda câmara (15), em que a primeira câmara (13) e a segunda câmara (15) são dispostas para receber o fluido hidráulico sob pressão, em que a introdução de fluido hidráulico dentro da primeira câmara (13) faz com que o rotor (3) se mova em uma primeira direção de rotação em relação ao estator (7) e a introdução de fluido hidráulico dentro da segunda câmara (15) faz com que o rotor (3) se mova em uma segunda direção de rotação em relação ao estator (7), em que a segunda direção de rotação é oposta à primeira direção de rotação; e uma montagem de controle para regular o fluxo de fluido hidráulico da primeira câmara (13) para a segunda câmara (15) ou vice-versa; em que a montagem de controle compreende: uma primeira válvula de registro (17), uma segunda válvula de registro (23) e um dispositivo de desativação seletiva (35); em que a primeira válvula de registro (17) e a segunda válvula de registro (23) são dispostas em série em uma passagem de fluido entre a primeira câmara (13) e a segunda câmara (15), em que a primeira válvula de registro (17) é configurada para impedir o fluxo de fluido em uma primeira direção a partir da primeira câmara (13) para a segunda câmara (15) e para permitir o fluxo de fluido em uma segunda direção a partir da segunda câmara (15) para a primeira câmara (13), e em que a segunda válvula de registro (23) é configurada para permitir o fluxo de fluido na primeira direção e para impedir o fluxo de fluido na segunda direção; e em que o dispositivo de desativação seletiva (35) é implantável e é configurado para desativar seletivamente a primeira válvula de registro (17) ou a segunda válvula de registro (23) mediante a implantação, dependendo da pressão de fluido relativa entre a primeira câmara (13) e a segunda câmara (15), em que a primeira ou a segunda válvula de registro desativada permita o fluxo de fluido em ambas a primeira direção e a segunda direção, caracterizada pelo fato de que a primeira válvula de registro (17) é desativada mediante a implantação do dispositivo de desativação seletiva (35) sempre que a segunda câmara (15) tem sobrepressão, e em que a segunda válvula de registro (23) é desativada mediante a implantação do dispositivo de desativação seletiva (35) sempre que a primeira câmara (13) tem sobrepressão.

2. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a primeira válvula de registro (17) compreende uma primeira porta em comunicação fluida com a primeira câmara (13), uma segunda porta em comunicação fluida com uma segunda porta da segunda válvula de registro (23), e um primeiro membro de válvula (27), em que o primeiro membro de válvula (27) é configurado para permitir o fluxo da segunda porta da primeira válvula de registro para a primeira porta da primeira válvula de registro, e para prevenir o fluxo da primeira porta da primeira válvula de registro para a segunda porta da primeira válvula de registro; e em que a segunda válvula de registro (23) compreende uma primeira porta em comunicação fluida com a segunda câmara (15), uma segunda porta em comunicação fluida com a segunda porta da primeira válvula de registro (17), e um segundo membro de válvula (29), em que o segundo membro de válvula (29) é configurado para permitir o fluxo da segunda porta da segunda válvula de registro para a primeira porta da segunda válvula de registro, e para prevenir o fluxo da primeira porta da segunda válvula de registro para a segunda porta da segunda válvula de registro.

3. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de desativação seletiva compreende pelo menos um elemento de desativação (43, 45) que é móvel de uma posição desengatada para uma posição engatada quando o dispositivo de desativação seletiva (35) é implantado, em que o dispositivo de desativação seletiva, quando implantado, desloca seletivamente o primeiro membro de válvula (27) ou o segundo membro de válvula (29).

4. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de desativação seletiva (35) compreende: um cilindro (39) que tem uma primeira extremidade em comunicação fluida com a primeira câmara (13) e uma segunda extremidade em comunicação fluida com a segunda câmara (15); um membro de cilindro (51) disposto no cilindro (39) e disposto para ser móvel em uma direção ao longo de um eixo geométrico longitudinal do cilindro entre uma primeira posição de cilindro por pressão de fluido sempre que a primeira câmara (13) tem sobrepressão, e uma segunda posição de cilindro por pressão de fluido sempre que a segunda câmara (15) tem sobrepressão, em que o membro de cilindro (51) é disposto para ser móvel em uma direção radial em relação ao eixo geométrico longitudinal do cilindro (39) quando na primeira posição de cilindro ou segunda posição de cilindro sempre que o dispositivo de desativação seletiva (35) for implantado; um primeiro elemento de desativação (43) disposto para ser móvel para uma posição engatada pelo movimento radial do membro de cilindro (51) sempre que o dispositivo de desativação seletiva (35) for implantado com o membro de cilindro (51) na segunda posição, em que o primeiro elemento de desativação engatado (43) desloca o primeiro membro de válvula (27); e um segundo elemento de desativação (45) disposto para ser móvel para uma posição engatada pelo movimento radial do membro de cilindro (51) sempre que o dispositivo de desativação seletiva (35) for implantado com o membro de cilindro (51) na primeira posição, em que o segundo elemento de desativação engatado (45) desloca o segundo membro de válvula.

5. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de desativação seletiva (35) é implantado por pressão hidráulica externa aumentada, por pressão pneumática externa aumentada ou por energização de um solenoide.

6. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de desativação seletiva (35) é implementado por pressão hidráulica externa aumentada e a pressão hidráulica externa é regulada por um atuador controlado por solenoide localizado remotamente em relação a quaisquer componentes giratórios da disposição de faseador de temporização de came.

7. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o atuador controlado por solenoide é uma válvula de solenoide de ligar/desligar de 3/2 vias que tem uma porta de entrada em comunicação fluida com uma fonte de pressão de fluido aumentada, uma porta de saída em comunicação fluida com o dispositivo de desativação seletiva e uma porta de ventilação, em que o estado primário da válvula de solenoide é um estado desenergizado que impede a comunicação fluida da fonte de pressão de fluido aumentada com o dispositivo de desativação seletiva e permite a comunicação fluida do dispositivo de desativação seletiva com a porta de ventilação, e em que o estado secundário da válvula de solenoide é um estado energizado que permite a comunicação fluida da fonte de pressão de fluido aumentada com o dispositivo de desativação seletiva e implanta o pelo menos um elemento de desativação.

8. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o atuador controlado por solenoide compreende um êmbolo acionado por solenoide disposto em um tambor, em que o tambor é disposto em comunicação fluida com o dispositivo de desativação seletiva, em que o estado primário do êmbolo acionado por solenoide é um estado desenergizado retraído e o estado secundário do êmbolo acionado por solenoide é um estado energizado estendido, em que o estado estendido aumenta a pressão do fluido no dispositivo de desativação seletiva e implanta o pelo menos um elemento de desativação seletiva.

9. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de desativação seletiva é implantado por um solenoide de ligar/desligar montado estacionário.

10. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que uma fonte de pressão de fluido aumentada (59) é disposta em comunicação fluida com a primeira câmara (13) e/ou a segunda câmara (15) por meio de um canal de reabastecimento (57).

11. Disposição de faseador de temporização de came variável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que o fluido hidráulico é óleo hidráulico.

12. Método para controlar a temporização de um eixo de came em um motor de combustão interna que compreende uma disposição de faseador de temporização de came variável como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, o método caracterizado por compreender as etapas: i. fornecer a disposição de faseador de temporização de came variável que tem o dispositivo de desativação seletiva em um estado não implantado, prevenindo, assim, a comunicação fluida entre a primeira câmara e a segunda câmara; ii. implantar o dispositivo de desativação seletiva no momento para coincidir com a primeira câmara tendo sobrepressão, desativando seletivamente, assim, a segunda válvula de registro; ou implantar o dispositivo de desativação seletiva em um momento para coincidir com a segunda câmara tendo sobrepressão, desativando seletivamente, assim, a primeira válvula de registro; iii. manter a implantação do dispositivo de desativação seletiva, permitindo, assim, que o fluido flua periodicamente em uma única direção entre a primeira câmara e a segunda câmara devido ao torque de eixo de came, e prevenindo o fluxo de fluido na direção oposta, girando, assim, o rotor em relação ao estator em uma direção escolhida; iv. uma vez que a rotação desejada do rotor em relação ao estator é obtida, desengatar o dispositivo de desativação seletiva, prevenindo, assim, a comunicação fluida adicional entre a primeira câmara e a segunda câmara.

13. Motor de combustão interna (203) caracterizado pelo fato de que compreende uma disposição de faseador de temporização de came variável (201) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

14. Veículo (200) caracterizado pelo fato de que compreende uma disposição de faseador de temporização de came variável (201) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.