BRPI0404869B1

BRPI0404869B1 - método e dispositivo de controle de uma unidade eletro-hidráulica para acionamento das válvulas de um motor endotérmico.

Info

Publication number: BRPI0404869B1
Application number: BRPI0404869-5A
Authority: BR
Inventors: Marco Panciroli
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2012-10-02
Also published as: ITBO20030388A1; PT1491730E; CN1573031A; DE602004018064D1; BRPI0404869A; EP1491730B1; ATE416302T1; EP1491730A1; ES2316924T3; CN100540855C; US7044092B2; PL1491730T3; US20050022759A1

Description

MÉTODO E DISPOSITIVO DE CONTROLE DE UMA UNIDADE ELETRO-HIDRÁULICA PARA ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS DE UM MOTOR ENDOTÉRMICO

A presente invenção refere-se a um método de controle de uma unidade eletro-hidráulica para acionamento das válvulas de um motor de ignição por centelha.

De modo geral, as válvulas de um motor de ignição por centelha são movimentadas mecanicamente através de um comando de válvulas. Em paralelo a essa tecnologia bem estabelecida H) aplicada no setor automotivo, sistemas alternativos estão atualmente em fase experimental. Em particular, o requerente está testando uma unidade eletro-hidráulica para acionamento das válvulas de iam motor endotérmico do tipo descrito nu pedido de patente EP-1.233.152 em nome do presente requerente. A unidade eletro-hidráulica acima mencionada é controlada por uma unidade eletrônica e possibilita variar os tempos de abertura e fechamento de cada válvula de acordo com um ciclo designado em função da velocidade angular do eixo de manivela e outros parâmetros operacionais do motor, aumentando substancialmente a eficiência do motor.

A unidade eletro-hidráulica atualmente em teste provê, para cada uma das válvulas de admissão ou exaustão do motor, um dispositivo eletro-hidráulico de acionamento que compreende um acionador hidráulico linear capaz de deslocar a válvula axialmente da posição fechada para a posição de máxima abertura, superando a ação de um elemento resiliente capaz de manter a válvula na posição fechada e um distribuidor hidráulico capaz de controlar o fluxo de óleo pressurizado de e para o acionador hidráulico, de modo a controlar o deslocamento da válvula entre a posição fechada e a posição de máxima abertura.

Para atender às exigências do óleo pressurizado, a unidade eletro-hidráulica em teste é provida de um circuito hidráulico que compreende um tanque de retenção de óleo, dentro do qual o óleo a ser distribuído aos acionadores é armazenado em pressão ambiente e uma unidade de bombeamento capaz de distribuir o óleo pressurizado aos vários distribuidores extraindo-o diretamente do tanque de retenção. A unidade eletro-hidráulica descrita no pedido de patente EP 1.233.152 compreende uina válvula distribuidora deslizante que pode assumir uma primeira posição operacional que comunica o acionador hidráulico diretamente com um tanque de descarga de óleo pressurizado, uma segunda posição operacional que isola o acionador hidráulico de modo a impedir que o óleo flua de e para o referido acionador e uma terceira posição operacional que comunica o acionador hidráulico linear diretamente com uma ramificação contendo líquido pressurizado para o tempo específico de conexão.

A unidade descrita tem o mérito considerável de apresentar uma estrutura particularmente simples que garante altos níveis de confiabilidade com o tempo, permitindo assim sua aplicação na indústria automotiva.

No entanto, os testes em andamento têm revelado a necessidade de controlar a unidade eletro-hidráulica a fim de otimizar a operação da própria unidade eletro-hidráulica em relação ao fato de que, durante as fases de abertura e fechamento, a válvula apresenta um tempo predeterminado que se correlaciona à oscilação da válvula e é atribuível às características da unidade eletro-hidráulica.

0 objetivo da presente invenção é prover um método de controle de uma unidade eletro-hidráulica para acionamento das válvulas de um motor endotérmico de modo a otimizar a operação da unidade eletro-hidráulica e do motor.

A presente invenção prove um método de controle de uma unidade eletro-hidráulica para acionamento das válvulas de um motor endotérmico, a unidade eletro-hidráulica compreendendo um acionador hidráulico para abertura da respectiva válvula com um líquido pressurizado, e uma mola que atua de forma oposta ao acionador hidráulico para fechar a válvula; sendo o método caracterizado pelo fato de que o tempo de conexão entre o acionador hidráulico e uma primeira ramificação contendo o referido líquido pressurizado é controlado em função de um tempo predeterminado característico da unidade eletro-hidráulica. Dessa forma, é possível selecionar os modos preferidos de operação: por exemplo, exigindo que o tempo de conexão seja igual ao tempo predeterminado característico da unidade eletro-hidráulica, uma recuperação considerável de energia é obtida ao passo que, quando o tempo de conexão difere do tempo predeterminado, que é, por exemplo, desejado quando o motor está operando frio para ajustar rapidamente o líquido à temperatura, obtém-se dissipação de energia.

A presente invenção refere-se, ainda, a um dispositivo de controle de uma unidade eletro-hidráulica para acionamento das válvulas de um motor endotérmico.

A presente invenção prove um dispositivo de controle de uma unidade eletro-hidráulica para acionamento das válvulas de um motor endotérmico, a unidade eletro-hidráulica compreendendo um acionador hidráulico para abertura da respectiva válvula com um líquido pressurizado, e uma mola que atua de forma oposta ao acionador hidráulico para fechar a válvula; sendo o dispositivo caracterizado pelo fato de compreender meios de controle para controlar o tempo de conexão entre o acionador hidráulico e uma primeira ramificação contendo o referido líquido pressurizado em função de um tempo predeterminado característico da unidade eletro-hidráulica.

A presente invenção será agora descrita com referência aos desenhos anexados que ilustram algumas das configurações não limitativas da invenção, nos quais:

- A Figura 1 é uma vista esquemática da unidade eletro-hidráulica para acionamento das válvulas de um motor de ignição por centelha;

- A Figura 2 é um diagrama que se refere a uma seqüência de posições de alguns componentes da unidade eletro-

hidráulica da Figura 1 de acordo com um primeiro modo de operação ,-

- As Figuras 3 e 4 são diagramas referentes a uma seqüência de posições de alguns componentes da unidade eletro-hidráulica da Figura 1 e das velocidades assumidas pela válvula;

- As Figuras 5 e 6 são porções ampliadas respectivamente dos diagramas das Figuras 3 e 4,-

-A Figura 7 é uma vista em seção de um componente da unidade eletro-hidráulica da Figura 1; e

- A Figura 8 é um diagrama referente a uma seqüência de posições de alguns componentes da unidade eletro- hidráulica da Figura 1 de acordo com um segundo modo de operação.

Com referência à Figura 1, o número 1 denota a unidade eletro-hidráulica geral para acionamento das válvulas 2 de um motor endotérmico Μ. A Figura 1 mostra somente uma válvula 2 acoplada a um respectivo assento 2A, embora a unidade eletro- hidráulica 1 seja capaz de controlar todas as válvulas de admissão e exaustão do motor M. Na presente descrição, o termo "abertura da válvula 2" significa uma fase de mudança da posição fechada da válvula 2 para a posição de máxima abertura; o termo "fechamento da válvula 2" significa uma fase de mudança entre a posição de máxima abertura da válvula 2 e a posição fechada; e o termo "manutenção" significa uma fase durante a qual a válvula 2 permanece na posição de máxima abertura. Conseqüentemente, com relação à válvula 2, os termos abertura, fechamento e manutenção têm significado análogo. A unidade 1 compreende um circuito hidráulico 3 e um dispositivo de controle 4. Por sua vez, o circuito hidráulico 3 compreende um circuito 5 comum a todas as válvulas 2 e diversos dispositivos de acionamento 6, sendo cada um associado a uma respectiva válvula 2 . Para fins de maior simplicidade, a Figura 1 mostra somente um dispositivo 6 associado à sua respectiva válvula 2.

O circuito 5 compreende um tanque de retenção de óleo 7, uma unidade de bombeamento 8 e duas ramificações 9 e 10 que são abastecidas com óleo pressurizado e ao longo das quais respectivos reguladores de pressão 11 e 12 e respectivos acumuladores de pressão 13 e 14 são dispostos sucessivamente. As duas ramificações 9 e 10 do circuito 5, abaixo dos respectivos acumuladores 13 e 14, são conectadas aos dispositivos de acionamento 6, cada um compreendendo um seletor de controle 15, uma válvula distribuidora deslizante 16 e um acionador hidráulico 17 rigidamente conectado à válvula 2. 0 seletor 15 é conectado à ramificação 10, ao tanque 7 e à ramificação 18 que conecta o seletor 15 ao distribuidor 16 para controlar o próprio distribuidor 16.

0 distribuidor 16 é conectado a uma ramificação 9, ao tanque 7, a uma ramificação de distribuição 19 ao acionador 17 e uma ramificação de descarga 20 a partir do acionador 17. A ramificação 19 e a ramificação 20 são conectadas por uma ramificação de descarga 21, ao longo da qual é disposto um orifício 22. A ramificação de descarga 21 e o orifício 22 têm a função de reduzir a velocidade da válvula 2 durante a fase de fechamento e manter uma velocidade constante de fechamento da válvula 2. Em particular, a redução da velocidade da válvula 2 ocorre durante a parte final do curso de fechamento da válvula 2, conforme será descrito abaixo em maior detalhe na presente descrição.

0 seletor 15 é uma válvula de três vias

controlada por um eletroímã 23 e por uma mola 24, sendo capaz de assumir duas posições: quando o eletroímã 23 não está excitado, a mola 24 mantém o seletor na primeira posição, na qual a ramificação 10 está fechada, ao passo que a ramificação 18 é conectada ao tanque 7 (Figura 1); quando excitado, o eletroímã 2 3 supera a força da mola 24 e dispõe o seletor 15 na segunda posição na qual a ramificação 10 é conectada à ramificação 18.

0 distribuidor 16 é uma válvula de quatro vias controlada por um pistão 25 e por uma mola 26, sendo capaz de assumir substancialmente quatro posições operacionais mostradas diagramaticamente como PI, P2, P3 e P4 na Figura 1. Embora tenha quatro posições operacionais PI, P2, P3 e P4, o seletor 16 tem de fato somente duas posições estáveis, a saber, as posições terminais indicadas por Pl e P4 na Figura 1. As posições operacionais P2 e P3 são posições de trânsito entre as posições operacionais opostas Pl e P4. Na posição operacional Pl, a ramificação 20 é conectada ao tanque 7, ao passo que a ramificação 9 e a ramificação 19 são desconectadas; na posição operacional P2, todas as conexões são descontinuadas; na posição operacional P3, a ramificação 9 é conectada à ramificação 19, ao passo que a ramificação de descarga 20 é fechada: por esse motivo, a posição operacional P3 é definida como a posição de acionamento; a posição operacional P4 mostra novamente as mesmas características da posição operacional P2.

O acionador hidráulico linear 17 compreende um cilindro 27, um pistão 28 conectado à válvula 2 e uma mola 29 capaz de manter a válvula 2 na posição fechada. 0 cilindro 27 possui um cabeçote 27a e uma camisa 27b, ao longo da qual está disposta uma abertura de descarga lateral. 0 pistão 28 compreende uma coroa 28a e uma face lateral 28b, que, em posições específicas do pistão 28, fecha a abertura 30.

Para melhor compreender o funcionamento da unidade 1, é necessário descrever o distribuidor 16 do ponto de. vista estrutural e com referência à Figura 7, na qual alguns componentes da unidade 1 são ilustrados do ponto de vista estrutural e mantêm os mesmos números de referência da Figura 1. 0 distribuidor 16 compreende uma manga 31 e uma válvula deslizante 32 que desliza dentro da manga 31 ao longo de um eixo 33. A ramificação 19, a ramificação 9 e a ramificação 20 se comunicam com a respectiva série de furos radiais 34, 35 e 36 provida na manga 31. Os furos radiais 34, 3 5 e 3 6 de cada série são distribuídos em torno do eixo 33, sendo a série de furos radiais 34, 35 e 36 distribuída ao longo do eixo 33 com um espaçamento determinado em função das características geométricas da válvula deslizante 32, que compreende duas faces 37 e 3 8 que substancialmente deslizam contra a manga 31 e são separadas por um recesso 39. Em essência, há uma relação geométrica entre a extensão axial das faces 37 e 38 e do recesso 39 e a posição axial dos furos axiais 34, 35 e 36, de modo a definir todas as posições operacionais PI, P2, P3 e P4 da válvula deslizante 32. Em particular, as dimensões da válvula deslizante 32 e da manga 31 possibilitam alinhar o recesso 39 simultaneamente com a série de furos 34 e 35 e alinhar a face 38 com a série de furos 36, de modo a fechar a ramificação de retorno 20 e fornecer óleo pressurizado desde a ramificação 9 até a ramificação 19. A posição descrita corresponde à posição operacional P3 da Figura 1 e não é, de fato, uma posição estável da válvula deslizante 32: a seção transversal ou porta aberta disponível para a passagem do óleo desde a ramificação 9 até a ramificação 19 varia em função da posição da válvula deslizante 32.

0 dispositivo de controle 4 compreende uma unidade eletrônica de controle 40, que, com base em dados detectados a partir do motor M, por exemplo, a velocidade de rotação em RPM e outros parâmetros operacionais, determina o tempo de abertura e o tempo de fechamento de cada válvula 2 . A unidade 40 controla então o eletroímã 23 a fim de acionar, em cascata, o seletor 15 do distribuidor 16 e do acionador linear 17. 0 dispositivo de controle 4 compreende, ainda, um sensor 41 da temperatura T do óleo; um sensor 42 da posição do distribuidor 16 e um sensor 43 da velocidade de impacto da válvula 2.

Com referência à Figura 7, o sensor de posição 42 compreende dois ímãs permanentes 44 e 45 que ficam embutidos no componente deslizante 32 e são dispostos a uma determinada distância entre si ao longo do eixo 33 igual à diferença entre os cursos da válvula deslizante 32 necessários, respectivamente, para abrir e fechar os furos 35 e 34. 0 sensor 42 compreende um detector 46 disposto ao longo da manga 31 para detectar a abertura do furo 3 5 e o fechamento do furo 34 no curso que se movimenta da esquerda para a direita na Figura 7 e vice-versa no curso que se movimenta da direita para a esquerda. A geometria do distribuidor 16 garante que a conexão entre a ramificação 9 e a ramificação 19 começa depois que a válvula deslizante 32 é deslocada por uma primeira distância e termina depois que a válvula deslizante 32 é deslocada por uma segunda distância. Dessa forma, o detector 46 detecta a passagem do ímã 45 (primeiro deslocamento), que corresponde à abertura da seção transversal aberta e a passagem do ímã 44, que corresponde ao fechamento da seção transversal aberta durante o deslocamento de Pl para P4. A ordem de detecção é inversa em um deslocamento de retorno de P4 para PI. Em essência, com dois limiares 44 e 45 e um único detector 46, é possível identificar as posições de abertura e fechamento da seção transversal aberta devido ao deslocamento da válvula deslizante 32 em ambas as direções.

0 sensor 43 assume a forma de um acelerômetro que detecta o impacto que ocorre quando a válvula 2 volta a entrar em contato com o respectivo assento 2A. 0 sensor 43 também pode ser um sensor de detonação, cujo sinal, quando detectado e filtrado, está correlacionado à velocidade de impacto V1 de cada válvula 2 . Assim, através de um único acelerômetro provido no motor M, é possível detectar a velocidade de impacto de cada válvula 2 do motor M.

A unidade 40, além de controlar o eletroímã 23, também controla os reguladores de pressão 11 e 12 e a seção transversal aberta do orifício de seção transversal variável 22.

Em operação, o movimento da válvula 2 ocorre de acordo com o diagrama mostrado na Figura 2, na qual a parte a) mostra a curva A que indica o deslocamento (coordenada y) do seletor 15 em função do tempo (coordenada x) ; a parte b) mostra a curva B que indica a posição (coordenada y) do distribuidor 16 e a curva C que indica a seção transversal aberta ou porta (coordenada y) que conecta a ramificação 9 e a ramificação 19 em função do tempo (coordenada x) ; e a parte c) mostra a curva D que indica a posição (coordenada y) da válvula 2 em função do tempo (coordenada x) . As partes a) , b) e c) são alinhadas de modo que suas respectivas escalas de tempo sejam em fase em todas as partes a) , b) e c) . Dessa maneira, é possível comparar as relações entre as posições do seletor 15, o distribuidor 16, o efeito da posição do distribuidor 16 sobre a seção transversal aberta e a posição da válvula 2.

0 princípio operacional é baseado no fato de que a unidade 40 excita o eletroímã 23 de acordo com um ciclo designado em função da condição do motor: ou seja, parâmetros operacionais como o torque, a velocidade de rotação ou emissões. Com referência à Figura 2 c) , a válvula 2 tem um tempo predeterminado tabertura necessário para abrir a válvula 2 e um tempo predeterminado tfeChamento necessário para fechar a válvula 2, sendo esses tempos, pelo menos em parte, substancialmente constantes e determinados pela massa equivalente e rigidez do sistema, sendo que o sistema compreende o conjunto formado pelo pistão 28, pela válvula 2, pela mola 29 e pelo óleo contido no cilindro 27. Os tempos tabertura e tfechamento são influenciados pelas características do óleo e são obtidos experimentalmente. Para determinar a trajetória necessária da válvula 2 enquanto simultaneamente se minimiza as perdas de energia, o tempo de abertura da seção transversal aberta deve corresponder ao tabertura durante a fase de abertura da válvula 2 e ao tempo tfechamento durante a fase de fechamento da válvula 2. Em essência, os tempos tabertUra e tfechamento são substancialmente iguais à metade do primeiro período de oscilação de um sistema definido pela válvula 2, pelo pistão 28, pela mola 29 e pelo óleo.

No entanto, conforme anteriormente mencionado, a posição operacional P3 do distribuidor 16 não é uma posição estável e, portanto, sem detectar a posição da válvula deslizante 32, é impossível detectar o tempo de abertura da seção transversal aberta. Na prática, conforme mostrado na Figura 2b), o sensor 42 detecta dois pontos Xl e X2 da curva B para determinar a curva C da seção transversal aberta. Na prática, a unidade 40 detecta os tempos tXi e tx2 e calcula o tempo tspo que é igual à diferença entre tx2- e txl. e representa o tempo decorrido entre a detecção dos dois pontos Xl e X2: o tempo tspo corresponde conseqüentemente ao tempo de abertura da seção transversal aberta durante a fase de abertura da válvula 2 e pode ser definido como o tempo de acionamento do acionador 17 durante a fase de abertura da válvula 2. Da mesma forma, a unidade 40 calcula o tempo tspc decorrido entre a detecção dos dois pontos X2 e XI: o tempo tspc é igual à diferença entre os tempos tXi e tx2 e corresponde ao tempo de abertura da seção transversal aberta durante a fase de fechamento da válvula 2, que pode ser definido como o tempo de acionamento do acionador 17 durante a fase de fechamento da válvula 2. A unidade 4 0 subseqüentemente calcula as respectivas diferenças entre os valores de tspo e tspc e os valores de tabertura e tfechamento e emite os respectivos sinais de erro E0 e Ec quando as diferenças calculadas excedem os valores limiares definidos HeK. Com referência à Figura 1, na ausência de sinais de erro E0, Ec, o seletor 15 opera de acordo com um ciclo no qual: a mudança da posição mostrada na Figura 1 para a posição em que as ramificações 10 e 18 são conectadas define a abertura da válvula 2; a manutenção da conexão entre as ramificações 10 e 18 define a válvula 2 sendo mantida na posição aberta; e a interrupção da conexão entre as ramificações 10 e 18 define o fechamento da válvula 2.

Com referência à Figura 2, a unidade 40 desloca o LO seletor 15 (porção Al da curva A) para abrir a válvula (porção Bl da curva B do distribuidor 16 e porções Dl da curva D da válvula 2) . Subseqüentemente, na presença de um sinal de erro E0, a unidade 40 desloca o seletor 15 (porção A2 da curva A) para interromper temporariamente a conexão entre as ramificações 10 e 18 durante a fase de abertura da válvula 2 após a detecção do ponto Xl e antes da detecção do ponto X2 para retardar o fechamento da porta aberta e para sincronizar o tempo tspo com o tempo tabertura. 0 distribuidor 16 oscila (porção B2 da curva B) na posição de conexão entre as ramificações 9 e 19.

Enquanto a válvula 2 (porção D2 da curva D, Figura 2 c) ) está sendo mantida na posição aberta, α seletor 15 permanece na posição de conexão entre as ramificações 10 e 18 (porção A3 da curva A da curva 2a)), de modo que o distribuidor 16 fique disposto na posição operacional P4 (porção B3 da curva B, Figura 2b)).

A interrupção da conexão entre as ramificações 10 e 18 define o início do fechamento da válvula 2 (porção D3 da curva D).

Na presença do sinal de erro Ec, a unidade 40 conecta temporariamente a ramificação 10 à ramificação 18 (porção A4 da curva A, Figura 2 a) durante a fase de fechamento da válvula 2 após a detecção do ponto X2 e antes da detecção do ponto Xl para retardar o fechamento da porta aberta. 0 distribuidor 16 oscila durante a fase de fechamento em uma posição de conexão entre as ramificações 9 e 19. No exemplo descrito acima e mostrado diagramaticamente na Figura 2, o seletor 15 é acionado após a detecção de txi para interromper temporariamente as ramificações 10 e 18 e variar o tempo de conexão tspo durante a fase de abertura.

No entanto, essa interrupção temporária pode ser realizada antes do momento txl para atingir o mesmo objetivo.

Em cada ciclo, a unidade 40 calcula os sinais de erro E0 e Ec e controla opcionalmente os tempos Tspo e Tspc da forma acima descrita no subseqüente ciclo, ajustando o deslocamento do distribuidor 16 em função dos tempos tabertura ® tfechamento-

Quando na descrição acima é feita referência a um modo de operação em ciclo fechado, deve ser compreendido que o sistema também pode operar no modo de Ioop aberto de acordo com um ciclo predeterminado que permite que a posição do seletor 15 seja variada a fim de controlar os tempos de conexão tspo e tspc.

Para compreender o comportamento dinâmico da unidade 1, é necessário esclarecer que, durante a abertura da válvula 2, o conjunto formado pelo acionador 17, no presente caso o pistão 28 e a válvula 2, percorre, no decorrer do tempo predeterminado tabertura, um curso maior do que o necessário para definir um equilíbrio entre a força da mola 29 e a pressão do óleo na ramificação 9 do circuito 3. Isso pode ser atribuído ao comportamento dinâmico do sistema compreendendo o pistão 28, a válvula 2, a mola 29 e óleo, que está sujeito a uma primeira oscilação com um período específico característico do sistema particular. Uma vez que, durante a fase de abertura da válvula 2, a conexão entre a ramificação 9 e a ramificação 19 é fechada e a ramificação 2 0 é interrompida na máxima amplitude de oscilação, o tempo necessário para estabelecer um equilíbrio entre a força da mola 29 e a força da pressão na ramificação 9 não está disponível. Na verdade, a mola 29, tendo sido dinamicamente comprimida sob o empuxo de inércia do sistema, realiza pressão no cilindro fechado 27 que é maior do que a pressão na ramificação 9. Conseqüentemente, durante a fase de fechamento da válvula 2, quando as ramificações 9 e 19 estão interconectadas, parte do óleo contido no cilindro 27 flui de volta através da ramificação 19 até a ramificação 9. Em essência, a ramificação 19 não somente desempenha a função de ramificação de distribuição, mas também desempenha a função de ramificação de retorno. A fase de expulsão do óleo do acionador 17 através da ramificação 9 é concluída no tempo tfecharnento/ <3ue é substancialmente igual à metade do período de oscilação do sistema. Obviamente, o atrito significa que a recuperação é incompleta e que a válvula 2 não está completamente fechada no final da referida fase, mas ocupa uma posição intermediária entre a posição de máxima abertura e a posição fechada.

Subseqüentemente, o distribuidor 16 atinge a posição operacional Pl, na qual o óleo contido no cilindro 27 é inicialmente descarregado através da abertura 30 e da ramificação 2 0 (porção D4 da curva D, Figura 2 c) ) . 0 deslocamento do pistão 28 durante a descarga do óleo para o tanque 7 provoca α fechamento progressivo da abertura 30 e, dessa forma, o óleo residual contido no cilindro 27 é descarregado através da ramificação de descarga 21 e do orifício 22 (porção D5 da curva D, Figura 2 b) ) . 0 orifício 22 tem a função de reduzir a velocidade de fechamento da válvula 2 e de manter a velocidade de fechamento substancialmente constante. A unidade 40 é capaz de variar a seção transversal aberta do orifício 22 de modo a controlar a velocidade de fechamento.

Com referência à Figura 3, bem como à curva D referente ao deslocamento da válvula 2 e à curva A referente ao deslocamento do seletor 15, é mostrada a curva F referente à velocidade da válvula 2. Com referência à Figura 5, a porção final Fl da curva F compreende uma porção substancialmente horizontal que indica a velocidade constante (aproximadamente 0,3 5 m/s) e uma porção substancialmente vertical que indica o impacto (desaceleração abrupta). Com referência à Figura 4, o seletor 15 é ativado por um momento durante a fase de aproximação da válvula 2 de modo a modificar a porção final F2 da curva F. Isso tem o efeito de reduzir a velocidade a aproximadamente 0,05 m/s a fim de reduzir o impacto. De um ponto de vista funcional, o sensor 43 detecta a velocidade de impacto V1 e o momento tc no qual a válvula 2 é fechada em seu respectivo assento 2A. A unidade 40 obtém o valor da velocidade de impacto V1 e calcula a velocidade nominal de impacto Vn que existe em função da velocidade de rotação em RPM do motor M: em baixas velocidades de rotação em RPM, baixas velocidades de impacto V1 são preferíveis, ao passo que em altas velocidades de rotação, maiores velocidades de impacto V1 podem ser toleradas. A unidade de controle 40 calcula a diferença entre a velocidade de impacto V1 e a velocidade nominal Vn. Quando essa diferença é maior do que um valor limiar predeterminado S, a unidade 40 calcula e emite um sinal de erro Ev e aciona o eletroímã 23 por um curto momento durante a fase final de fechamento da válvula 2 para deslocar o distribuidor 16 da posição operacional Pl e interromper a descarga do cilindro 27. Em alguns casos, pode ser necessário não somente interromper a descarga, mas também distribuir óleo pressurizado para o acionador 17 durante a fase de descarga para atingir uma desaceleração mais consistente. 0 pulso é distribuído imediatamente antes do momento tc detectado no ciclo anterior.

Em essência, o controle do eletroímã 23 permite dois ajustes principais: a sincronização do movimento da válvula deslizante 32 com o movimento da válvula 2: ou seja, a sincronização dos tempos de conexão tspo e tspc entre as ramificações 9 e 19 com os tempos tabertura e tfeChamento característicos da abertura e fechamento da válvula 2 para realizar abertura e fechamento eficientes da válvula 2, recuperar a energia e desacelerar a velocidade de fechamento da válvula 2 a fim de minimizar a velocidade de impacto V1 da válvula 2. Além desses ajustes, é também fato que, sob certas condições operacionais, por exemplo, em baixa temperatura, é preferível operar com dissipação em vez de recuperação de energia. A recuperação de energia é atingida exigindo que os tempos de conexão tspo e tspc substancialmente correspondam aos tempos predeterminados tabertura e tfechamento· Ao contrário, a operação com dissipação é implementada exigindo que os tempos de conexão tspo e tspc sejam substancialmente diferentes dos tempos predeterminados tabertura e t£echamento· Para tanto, o sensor 41 detecta a temperatura do óleo Tea unidade 40 calcula os valores limiares KeH em função da temperatura T: os valores de KeH serão mais próximos a zero quanto maior for a temperatura do óleo T. Dessa forma, a operação com recuperação de energia e a operação com dissipação de energia em função da temperatura do óleo T são implementadas utilizando o mesmo ciclo de controle.

Com referência à Figura 8, é mostrado um modo operacional no qual o distribuidor 16 ocupa as posições LO operacionais Pl e P2 durante um ciclo da válvula 2. Em essência, controlando-se o seletor 15, é possível realizar um deslocamento limitado do distribuidor 16 de modo a manter o distribuidor 16 na posição P2. Na prática, a unidade de controle 40 detecta o momento tXi e subseqüentemente controla o seletor 15 de modo a evitar que se ultrapasse o ponto X2 e, subseqüentemente, detectar o momento txi· que corresponde ao tempo de fechamento da conexão entre a ramificação 9 e o acionador hidráulico 17. A unidade 40 calcula o tempo de conexão tspoc como a diferença entre os tempos txl' e txl e compara o tempo tspoc com um tempo predeterminado toc característico do sistema conforme acima definido: nesse caso, toc leva em consideração a abertura e a fase de fechamento parcial da válvula 2 e é substancialmente igual ao período de oscilação anteriormente definido do sistema. Quando a diferença entre o tempo de conexão tSpoc e o tempo predeterminado toc excede um valor limiar J, a unidade 40 emite um sinal de erro Eoc que é utilizado no ciclo subseqüente para controlar o seletor 15 e corrigir o tempo tSpOC.

0 valor limiar J é também uma função da temperatura do óleo T, conforme descrito acima em relação aos valores limiares H e K de modo a realizar a operação com recuperação de energia e a operação com dissipação. Além disso, nesse caso também, é possível operar tanto no modo de Ioop fechado como no modo de Ioop aberto.

Outras funções da unidade de controle 40 incluem a regulação da pressão na ramificação 9 através do regulador de pressão 11 e, dessa forma, variar a máxima abertura da válvula 2, e regulando a pressão na ramificação 10 através do regulador de pressão 12 e variando a pressão de controle do distribuidor 16 e obtendo um comportamento dinâmico diferente do distribuidor 16.

Foi especificamente mencionado na presente descrição o uso de óleo como fluido no sistema hidráulico, embora seja apreciado que o óleo pode ser substituído por qualquer outro líquido sem conseqüentemente sair do escopo de proteção da presente invenção.

Claims

1.MÉTODO E DISPOSITIVO DE CONTROLE DE UMA UNIDADE ELETRO-HIDRÁULICA PARA ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS DE UM MOTOR ENDOTÉRMICO, um método de controle de uma unidade eletro- hidráulica (1) para acionamento das válvulas (2) de um motor endotérmico (M) , a unidade eletro-hidráulica (1) compreendendo um acionador hidráulico (17) para abertura da respectiva válvula (2) com um líquido pressurizado e a mola (29) que atua de forma oposta ao acionador hidráulico (17) para fechar a válvula (2); sendo o método caracterizado pelo fato de que o tempo de conexão (tspo; tSpc/· tSpoc) entre o acionador hidráulico (17) e uma primeira ramificação (9) contendo o referido líquido pressurizado é controlado em função de um tempo predeterminado (tabertura tfeChamento; toc) característico da unidade eletro-hidráulica. . 1) Método de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido tempo predeterminado (tabertura/· t fechamento; toc) característico da unidade eletro- hidráulica (1) está correlacionado ao comportamento dinâmico de um sistema compreendendo o referido acionador hidráulico (17), a válvula (2), a mola (29) e o líquido

2. Método de acordo com a Reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a referida fase de controle do referido tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc). exige que o referido tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) seja substancialmente igual ao tempo predeterminado (tabertura; fechamento/ toc) .

3. Método de acordo com a Reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a referida fase de controle do referido tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) exige que o referido tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) seja substancialmente diferente do tempo predeterminado (tabertura; tfechamento / toc ) .

4. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a unidade eletro-hidráulica (1) compreende um distribuidor (16) para controlar o acionador hidráulico (17), uma referida primeira ramificação (9) que conecta o distribuidor (16) à unidade de bombeamento (8) para um líquido pressurizado, uma segunda ramificação (19) que conecta o distribuidor (16) ao acionador hidráulico (17); sendo o referido distribuidor (16) capaz de conectar a primeira e a segunda ramificações (9, 19); o referido tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) correspondendo ao tempo de conexão entre a primeira ramificação (9) e a segunda ramificação (19).

5. Método de acordo com a Reivindicação 5,1,0 caracterizado pelo fato de que o referido distribuidor (16) é controlado por um seletor hidráulico (15) que pode se mover entre duas posições; o método exigindo que o distribuidor (16) seja controlado através do seletor hidráulico (15) a fim de controlar o tempo de conexão (tspo; tspo; tspoc) -

6. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o referido tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) é definido.

7. Método de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) é comparado com o referido tempo predeterminado (tabertura; tfechamentotoc) ; e pelo fato de que um sinal de erro (E0; Ec; Eoc) é emitido quando a diferença entre o tempo predeterminado (^abertura/ tfeChamento/ toc) e o tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) excede um limiar definido (Κ; H; J).

8. Método de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o referido distribuidor (16) é controlado em função do referido sinal de erro (E0, Ec, Eoc) .

9. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a referida fase de definição do referido tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) prove a detecção de um primeiro momento (txi; tx2·; txl) no qual a conexão entre a primeira e a segunda ramificações (9, 19) é realizada e um segundo momento (tx2; txi·; txi·) no qual a conexão entre a primeira e a segunda ramificações (9, 19) é interrompido.

10. Método de acordo com a Reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o referido distribuidor (16) compreende uma válvula deslizante (32) que desliza dentro de uma manga (31) conectada à primeira e à segunda ramificações (9, 19); o método provendo a detecção de uma primeira posição (XI; X2 ; XI) da válvula deslizante (32) correspondente ao início da conexão e uma segunda posição (X2; XI; XI) correspondente ao término da conexão e a detecção do referido primeiro momento (txl; tx2·; txl) e o referido segundo momento (tχ2; txi·; txi·) .

11. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 8 a 11, caracterizado pelo fato de que o referido limiar (Κ; H; J) é uma função dos parâmetros operacionais da unidade eletro-hidráulica (1).

12. Método de acordo com a Reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o referido limiar (Η; K; J) é uma função da temperatura (T) do líquido.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o referido tempo predeterminado (tabertura) é igual ao tempo de abertura da válvula (2) entre a posição fechada e a posição de máxima abertura; o referido tempo predeterminado (tabertura) sendo uma função da massa e da rigidez do sistema compreendendo o acionador hidráulico (17), a válvula (2) e a mola (29) e o líquido e sendo substancialmente igual à metade do período de oscilação do referido sistema.

14. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o referido tempo predeterminado (t£echamento) é igual a um tempo de fechamento parcial da válvula (2) entre a posição de máxima abertura e uma posição intermediária entre a posição de máxima abertura e a posição fechada; o referido tempo predeterminado (tfechamento) sendo uma função da massa e da rigidez do sistema compreendendo o acionador hidráulico (17), a válvula (2) e a mola (2 9) e o líquido e sendo substancialmente igual à metade do período de oscilação do referido sistema.

15. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o referido tempo predeterminado (toc) é igual a uma abertura e ao tempo de fechamento parcial da válvula (2) durante um ciclo compreendendo uma posição inicial fechada, uma posição de máxima abertura e uma posição intermediária entre as posições fechada e de máxima abertura; o referido tempo predeterminado (toc) sendo uma função da massa e da rigidez do sistema compreendendo o acionador hidráulico (17), a válvula (2) e a mola (29) e o líquido e sendo substancialmente igual ao período de oscilação do sistema.

16. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a referida posição de máxima abertura da válvula (2) é uma função da pressão do referido líquido; o método exigindo que a pressão do referido líquido seja variada para modificar a posição de máxima abertura da válvula (2).

17. Dispositivo de controle de uma unidade eletro-hidráulica (1) para acionamento das válvulas (2) de um motor endotérmico (M), a unidade eletro-hidráulica (1) compreendendo um acionador hidráulico (17) para abertura da respectiva válvula (2) com um líquido pressurizado e uma mola (29) que atua de forma oposta ao acionador hidráulico (17) para fechar a válvula (2); sendo o dispositivo caracterizado pelo fato de compreender meios de controle (40, 15, 16) para controlar o tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) entre o acionador hidráulico (17) e uma primeira ramificação (9) contendo o referido líquido pressurizado em função de um tempo predeterminado (tabertUra; tfechamento; toc) característico da unidade eletro-hidráulica (1).

18. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o referido tempo predeterminado (tabertura; tfechainerito; toc) característico da unidade eletro-hidráulica está correlacionado ao comportamento dinâmico de um sistema compreendendo o referido acionador hidráulico (17), a válvula (2), a mola (29) e o líquido.

19. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que a unidade eletro-hidráulica (1) compreende um distribuidor (16) para controlar o acionador hidráulico (17) , a referida primeira ramificação (9), que conecta o distribuidor (16) a uma unidade de bombeamento (8) para um líquido pressurizado, uma segunda ramificação (19), que conecta o distribuidor (16) ao acionador hidráulico (17); sendo o referido distribuidor (16) capaz de conectar a primeira e a segunda ramificações (9,19); o referido tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) correspondendo ao tempo de conexão entre a primeira ramificação (9) e a segunda ramificação (19) .

20. Dispositivo de acordo com uma das Reivindicações de 18 a 20, caracterizado pelo fato de compreender um seletor hidráulico (15) para controlar o referido distribuidor (16) em função do tempo de conexão (tspo; tspc? tspoc) .

21. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de compreender meios (40, 42) para detectar o referido tempo de conexão (tspo;

22. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 22, caracterizado pelo fato de compreender meios de comparação (40) entre o tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) e o referido tempo predeterminado (tabertura; tfeChamento; toc) ; e meios de emissão (40) de um sinal de erro (E0; Ec; Eoc) quando a diferença entre o tempo predeterminado (tabertura; tfechamento; toc) e o tempo de conexão (tspo; tspc; tspoc) excede um limiar definido (Κ; H; J).

23. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de compreender meios de detecção (40, 42) de um primeiro momento (txl; tx2·; tXi) , no qual é feita a conexão entre a primeira e a segunda ramificações (9, 19), e um segundo momento (tx2; tx:L.; txi·), no qual a conexão entre a primeira e a segunda ramificações (9,19) é interrompida.

24. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o referido distribuidor (16) compreende uma válvula deslizante (32) que desliza dentro de uma manga (31) conectada à primeira e à segunda ramificações (9, 19); o dispositivo compreendendo meios de detecção (40, 42) de uma primeira posição (XI; X2 ; XI) da válvula deslizante (32) correspondente ao início da conexão e uma segunda posição (X2; XI; XI) correspondente ao término da conexão, ao referido primeiro momento (txi; tx2',· txi) e ao referido segundo momento (tx2; tXi·; txl.) .

25. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o meio de detecção (40, 42) compreende um sensor limiar (42).

26. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o referido sensor limiar (42) compreende dois limiares (44, 45) providos na válvula deslizante (32) e um detector fixo (46).

27. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que os referidos limiares (44, 45) são ímãs permanentes.

28. Dispositivo de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 18 a 28, caracterizado pelo fato de que o referido tempo predeterminado (tabertura) é igual ao tempo de abertura da válvula (2) entre a posição fechada e a posição de máxima abertura; sendo o referido tempo predeterminado (tabertura) uma função da massa e da rigidez do sistema compreendendo o acionador hidráulico (17), a válvula (2) e a mola (29) e o líquido e sendo substancialmente igual à metade do período de oscilação do referido sistema.

29. Dispositivo de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 18 a 28, caracterizado pelo fato de que o referido tempo predeterminado (tfeChamento) é igual a um tempo de fechamento parcial da válvula (2) entre a posição de máxima abertura e uma posição intermediária entre as posições de máxima abertura e fechada; sendo o referido tempo predeterminado (tfechamento) uma função da massa e da rigidez do sistema compreendendo o acionador hidráulico (17), a válvula (2) e a mola (29) e o líquido e sendo substancialmente igual à metade do período de oscilação do referido sistema.

30. Dispositivo de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 18 a 28, caracterizado pelo fato de que o referido tempo predeterminado (toc) é igual a uma abertura e ao tempo de fechamento parcial da válvula (2) durante um ciclo compreendendo uma posição inicial fechada, uma posição de máxima abertura e uma posição intermediária entre as posições fechada e de máxima abertura; sendo o referido tempo predeterminado (toc) uma função da massa e da rigidez do sistema compreendendo o acionador hidráulico (17), a válvula (2) e a mola (29) e o líquido e sendo substancialmente igual ao período de oscilação do sistema.

31. Dispositivo de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 29 a 31, no qual a referida posição de máxima abertura da válvula (2) é uma função da pressão do referido líquido; sendo o dispositivo caracterizado pelo fato de compreender um regulador de pressão (11) para variar a pressão do referido líquido e modificar a posição de máxima abertura da válvula (2).