PT1491730E - Método e dispositivo para controlar uma unidade de accionamento de uma válvula electro-hidráulica de um motor de combustão - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA CONTROLAR UMA UNIDADE DE ACCIONAMENTO DE UMA VÁLVULA ELECTRO-HIDRÁULICA DE UM MOTOR

DE COMBUSTÃO A presente invenção refere-se a um método para controlar uma unidade electro-hidráulica destinada a accionar as válvulas de um motor de combustão de ignição por faísca.

Geralmente as válvulas de um motor de ignição por faísca são mecanicamente movimentadas, por intermédio de uma árvore de carnes. Juntamente com esta tecnologia bem estabelecida, usada no sector automóvel, estão actualmente na fase experimental sistemas alternativos. Particularmente a requerente está a investigar uma unidade electro-hidráulica destinada a accionar as válvulas de um motor de combustão interna do tipo descrito no pedido de patente PE 1 233 152, em nome da presente requerente. A unidade electro-hidráulica acima referida é controlada por uma unidade electrónica e torna possível variar os tempos de abertura e de fecho de cada uma das válvulas, de acordo com um ciclo determinado em função da velocidade angular da árvore de carnes e outros parâmetros de funcionamento do motor, aumentando substancialmente a eficácia do motor.

Outro exemplo de motor sem árvore de carnes é descrito na W003/008794. A unidade electro-hidráulica actualmente em estudo fornece, para cada uma das válvulas de admissão ou de escape do motor, um dispositivo electro-hidráulico, que compreende um accionador hidráulico linear capaz de deslocar axialmente a 2 válvula, da posição fechada para a posição de abertura máxima, ultrapassando a acção de um elemento elástico capaz de reter a válvula na posição fechada e um distribuidor hidráulico, capaz de controlar o fluxo de óleo sob pressão, afastando-o e aproximando-o do accionador hidráulico, de modo a controlar a deslocação da válvula entre a posição fechada e a posição de abertura máxima. A fim de preencher os requisitos necessários para o óleo sob pressão, a unidade electro-hidráulica em estudo está munida de um circuito hidráulico, que compreende um tanque de depósito para o óleo, no interior do qual o óleo a ser fornecido aos accionadores se encontra armazenado à temperatura ambiente e uma unidade de bombagem capaz de fornecer o óleo sob pressão aos vários distribuidores, através da sua retirada directa do tanque de depósito. A unidade electro-hidráulica descrita no pedido de patente PE 1 233 152 compreende um distribuidor de válvula deslizante, o qual é capaz de assumir uma primeira posição de funcionamento, na qual coloca o accionador hidráulico em comunicação directa com um tanque de descarga de óleo sob pressão, uma segunda posição de funcionamento, na qual isola o accionador hidráulico de modo a impedir o óleo de fluir para e do referido accionador e uma terceira posição de funcionamento, na qual coloca o accionador hidráulico linear em comunicação directa com um ramal, que contém liquido sob pressão, durante um tempo de ligação específico. A unidade descrita possui o mérito considerável de ter uma estrutura particularmente simples, a qual assegura elevados níveis de fiabilidade ao longo do tempo, permitindo a sua utilização em aplicações automóveis. 3 Não obstante, os estudos actualmente em curso revelaram a necessidade de controlar a unidade electro-hidráulica a fim de optimizar o funcionamento da própria unidade electro-hidráulica em relação ao facto de, durante as fases de abertura e de fecho, a válvula apresentar um espaço de tempo predeterminado, o qual se relaciona com a oscilação da válvula e pode ser atribuído às características da unidade electro-hidráulica. 0 objecto da presente invenção é proporcionar um método para controlar uma unidade electro-hidráulica destinada a accionar as válvulas de um motor de combustão interna, de modo a optimizar o funcionamento da unidade electro-hidráulica e do motor. A presente invenção proporciona um método para controlar uma unidade electro-hidráulica, a fim de accionar as válvulas de um motor de combustão interna, em que a unidade electro-hidráulica compreende um accionador hidráulico destinado a abrir uma válvula respectiva com um líquido sob pressão e uma mola, a qual é antagonista em relação ao accionador hidráulico, destinada a fechar a válvula; sendo o método caracterizado por o tempo de ligação entre o accionador hidráulico e um primeiro ramal, que contém o referido líquido sob pressão, ser controlado em função de uma característica temporal predeterminada da unidade electro-hidráulica; sendo o referido tempo predeterminado uma função da massa e da rigidez de um sistema, que compreende o accionador hidráulico, a válvula, a mola e o líquido e sendo substancialmente igual a, ou metade ou a totalidade do período de oscilação do referido sistema. 4

Desta maneira, é possível seleccionar os modos preferidos de funcionamento: por exemplo, requerendo que o tempo de ligação seja igual ao tempo predeterminado característico da unidade electro-hidráulica, obtém-se uma considerável recuperação de energia, enquanto que quando o tempo de ligação difere do tempo predeterminado, o que é desejado, por exemplo, quando o motor está a trabalhar frio, a fim de ajustar rapidamente a temperatura do líquido, obtém-se dissipação da energia.

Além disso a presente invenção refere-se a um dispositivo para controlar uma unidade electro-hidráulica destinada a accionar as válvulas de um motor de combustão interna. A presente invenção proporciona um dispositivo para controlar uma unidade electro-hidráulica destinada a accionar as válvulas de um motor de combustão interna, em que a unidade electro-hidráulica compreende um accionador hidráulico com líquido sob pressão para abrir uma válvula respectiva e uma mola, que antagoniza o accionador hidráulico, para fechar a válvula; sendo o dispositivo caracterizado por compreender meios de controlo para controlar o tempo de ligação entre o accionador hidráulico e um primeiro ramal, que contém o referido líquido sob pressão, em função de uma característica de tempo predeterminada da unidade electro-hidráulica; sendo o referido tempo predeterminando uma função da massa e da rigidez de um sistema, que compreende o accionador hidráulico, a válvula, a mola e o líquido e também praticamente igual, ou a metade ou à totalidade do período de oscilação do referido sistema. 5 A presente invenção será agora descrita com referência aos desenhos juntos, os quais ilustram algumas formas de realização não limitativas da invenção e onde: A Figura 1 é uma vista esquemática da unidade electro-hidráulica destinada a accionar as válvulas de um motor de ignição por faísca; A Figura 2 é um diagrama referente a uma sequência de posições de alguns componentes da unidade electro-hidráulica da Figura 1, de acordo com uma primeira forma de funcionamento;

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

As Figuras 5 e 6 são porções ampliadas, dos diagramas respectivamente das Figuras 3 e 4; A Figura 7 é uma vista em corte de um componente da unidade electro-hidráulica da Figura 1; e A Figura 8 é um diagrama referente a uma sequência de posições de alguns componentes da unidade electro-hidráulica da Figura 1, de acordo com uma segunda forma de funcionamento.

Com referência à Figura 1, o número 1 indica o conjunto da unidade electro-hidráulica para o accionamento de válvulas 2 de um motor de combustão interna Μ. A Figura 1 mostra apenas uma válvula 2 unida à respectiva sede 2A, embora a 6 unidade electro-hidráulica 1 seja capaz de controlar todas as válvulas de admissão e de escape do motor M. Na presente descrição, " abertura da válvula 2" é tomada como significando a fase de mudança, da posição fechada da válvula 2 para a posição de abertura máxima; "fecho da válvula 2" é tomada como significando a fase de mudança, entre a posição de abertura máxima da válvula 2 e a posição fechada; e "retenção" é tomada como significando a fase, durante a qual a válvula 2 se mantém na posição de abertura máxima. Consequentemente, em relação à válvula 2, os termos aberta, fechada e retida têm um significado homólogo. A unidade 1 compreende um circuito hidráulico 3 e um dispositivo de controlo 4. Por sua vez, o circuito hidráulico 3 compreende um circuito 5, comum a todas as válvulas 2 e uma pluralidade de dispositivos de accionamento 6, cada um dos quais está associado a uma válvula respectiva 2. Por uma questão de simplificação, a Figura 1 mostra apenas um dispositivo 6 associado à respectiva válvula 2. 0 circuito 5 compreende um tanque de depósito de óleo 7, uma unidade de bombagem 8 e dois ramais 9 e 10, os quais são alimentados com óleo sob pressão e ao longo dos quais se encontram dispostos reguladores de pressão 11 e 12, instalados em sucessão e respectivos acumuladores de pressão 13 e 14. Os dois ramais 9 e 10 do circuito 5, a jusante dos respectivos acumuladores 13 e 14, estão ligados a dispositivos de accionamento 6, cada um dos quais compreende um selector de controlo 15, um distribuidor de válvula deslizante 16 e um accionador hidráulico 17 rigidamente unido à válvula 2. O selector 15 está ligado ao ramal 10, ao tanque 7 e ao ramal 18, que liga o selector 15 7 ao distribuidor 16, a fim de controlar o próprio distribuidor 16. 0 distribuidor 16 está ligado ao ramal 9, ao tanque 7, a um ramal de alimentação 19, ao accionador 17 e a um ramal de descarga 20 do accionador 17. O ramal 19 e o ramal 20 estão ligados pelo ramal de descarga 21, ao longo do qual um orifício 22 é proporcionado. O ramal de descarga 21 e o orifício 22 têm a função de desacelerar a válvula 2 na fase de fecho e manter uma velocidade constante para fechar a válvula 2. A desaceleração da válvula 2 tem especialmente efeito durante a parte final do movimento de fecho da válvula 2, conforme será descrito abaixo, com mais pormenor, na presente descrição. O selector 15 é uma válvula de três vias controlada por um electromagnete 23 e por uma mola 24 e é capaz de assumir duas posições: quando o electromagnete 23 não se encontra excitado, a mola 24 retém o selector na primeira posição, em que o ramal 10 está fechado, enquanto o ramal 18 está ligado ao tanque 7 (Figura 1); quando excitado, o electromagnete 23 vence a força da mola 24 e coloca o selector 15 na segunda posição, na qual o ramal 10 está ligado ao ramal 18. O distribuidor 16 é uma válvula de quatro vias controlada por um êmbolo 25 e por uma mola 26 e é capaz de assumir praticamente quatro posições de funcionamento, diagramaticamente apresentadas como Pl, P2, P3 e P4 na Figura 1. Enquanto o selector 16 possui quatro posições de funcionamento Pl, P2, P3 e P4, apenas tem, de facto, duas posições estáveis, nomeadamente as posições terminais indicadas como Pl e P4 na Figura 1. As posições de 8 funcionamento P2 e P3 são posições transitórias entre as posições de funcionamento opostas PI e P4. Na posição de funcionamento Pl, o ramal 20 está ligado ao tanque 7, enquanto que o ramal 9 e ramal 19 estão desligados; na posição de abertura P2, todas as ligações são interrompidas; na posição de funcionamento P3, o ramal 9 está ligado ao ramal 19, enquanto que o ramal de descarga 20 está fechado: por essa razão, a posição de funcionamento P3 é definida como a posição de accionamento; a posição de funcionamento P4 volta a exibir as mesmas caracteristicas que a posição de funcionamento P2. O accionador hidráulico linear 17 compreende um cilindro 27, um êmbolo 28 ligado à válvula 2 e uma mola 29, capaz de reter a válvula 2 na posição de fechada. O cilindro 27 possui uma cabeça 27a e uma camisa 27b, ao longo da qual se encontra disposta uma abertura de descarga lateral 30. O êmbolo 28 compreende uma coroa 28a e uma face lateral 28b, as quais, em posições especificas do êmbolo 28, fecham a abertura 30. A fim de se compreender melhor 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 se encontram ilustrados do ponto de vista estrutural e apresentam os mesmos números de referência que na Figura 1. O distribuidor 16 compreende uma manga 31 e uma válvula deslizante 32, a qual desliza no interior da manga 31 ao longo de um eixo 33. O ramal 19, o ramal 9 e o ramal 20 comunicam com séries respectivas de furos radiais 34, 35 e 36 proporcionados na manga 31. Os furos radiais 34, 35 e 36 de cada série estão distribuídos à volta do eixo 33, estando as séries de furos radiais 34, 9 35 e 36 simultaneamente distribuídas ao longo do eixo 33, com um afastamento entre elas determinado em função das características geométricas da válvula deslizante 32, que compreende duas faces 37 e 38, as quais deslizam substancialmente contra a manga 31 e estão separadas por uma cavidade 39. Existe uma relação geométrica essencial entre a extensão do eixo das faces 37 e 38 e da cavidade 39 e a posição axial dos furos 34, 35 e 36, de modo a definir todas as posições de funcionamento Pl, P2, P3 e P4 da válvula deslizante 32. As dimensões da válvula deslizante 32 e da manga 31 tornam particularmente possível alinhar a cavidade 39 simultaneamente com ambas as séries de furos 34 e 35 e alinhar a face 38 com ambas as séries de furos 36, de modo a fechar o ramal de retorno 20 e fornecer óleo sob pressão do ramal 9 ao ramal 19. A posição descrita corresponde à posição de funcionamento P3 da Figura 1 e não é de facto uma posição estável da válvula deslizante 32: o corte perpendicular aberto ou furo disponível para a passagem do óleo, do ramal 9 para o ramal 19, varia em função da posição da válvula deslizante 32. 0 dispositivo de controlo 4 compreende uma unidade electrónica de controlo 40, a qual, com base nos dados recebidos do motor M, como sejam, por exemplo, a velocidade de rotação em RPM (rotações por minuto) e outros parâmetros de funcionamento, determina o tempo de abertura e o tempo de fecho para cada válvula 2. A unidade 40 controla assim o electromagnete 23 a fim de accionar, em cascata, o selector 15 do distribuidor 16 e o accionador linear 17. O dispositivo de controlo 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. 10

Com referência à Figura 7, o sensor de posição 42 compreende dois magnetes permanentes 44 e 45, que se encontram encastrados no componente deslizante 32 e estão dispostos a uma distância um do outro, ao longo do eixo 33, que é igual à diferença entre os cursos da válvula deslizante 32, necessários para respectivamente 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 35 e o fecho 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 assegura que a ligação entre o ramal 9 e o ramal 19 se inicia depois da válvula deslizante 32 ter sido deslocada por uma primeira quantidade e ter sido trazida até uma extremidade, terminando após a válvula deslizante 32 ter sido deslocada por uma segunda quantidade. Desta maneira, o detector 46 detecta a passagem do magnete 45 (primeira quantidade de deslocação), que corresponde à abertura do corte perpendicular aberto e a passagem do magnete 44, que corresponde ao fecho do corte perpendicular aberto, durante a deslocação de PI para P4. A ordem da detecção é invertida na deslocação de retorno de P4 para Pl. Em essência, com dois limites 44 e 45 e um único detector 46, é possível identificar as posições de abertura e de fecho do corte perpendicular aberto devido à deslocação da válvula deslizante 32 em ambas nas direcções. 0 sensor 43 toma a forma de um acelerómetro, que detecta o impacto, que tem lugar quando a válvula 2 volta ao contacto com a respectiva sede 2A. O sensor 43 pode também ser um sensor da explosão, cujo sinal, quando detectado e filtrado, é relacionado com a velocidade de impacto V± para cada válvula 2. Assim, por meio de um único acelerómetro 11 instalado no motor M, é possível detectar a velocidade de impacto para cada uma das válvulas 2 do motor M. A unidade 40, para além de controlar o electromagnete 23, controla também os reguladores de pressão 11 e 12 e o corte perpendicular aberto do orifício de corte perpendicular aberto variável 22.

Em serviço, o movimento da válvula 2 desenvolve-se de acordo com o diagrama apresentado na Figura 2, cuja parte a) apresenta a curva A, a qual indica a deslocação (coordenadas Y) do selector 15 em função do tempo (coordenadas X) ; a parte b) mostra a curva B, que indica a posição (coordenadas Y) do distribuidor 16 e a curva C, que indica o corte perpendicular aberto ou abertura (coordenadas Y), que liga o ramal 9 e o ramal 19, em função do tempo (coordenadas X) ; e a parte c) mostra a curva D, que indica a posição (coordenadas Y) da válvula 2 em função do tempo (coordenadas X) . As partes a) , b) e c) são alinhadas de tal maneira que as suas respectivas escalas temporais ficam em fase no decorrer das partes a) , b) e c). Desta maneira é possível comparar a relação entre as posições do selector 15, do distribuidor 16, o efeito da posição do distribuidor 16 no corte perpendicular aberto e a posição da válvula 2. O princípio do funcionamento é baseado no facto de a unidade 40 excitar o electromagnete 23 de acordo com um ciclo atribuído em função do estado do motor: nomeadamente parâmetros de funcionamento como sejam a torção, a velocidade de rotação ou as emissões. Com referência à Figura 2c), a válvula 2 tem um tempo predeterminado, tabertura (topen), que é necessário para abrir a válvula 2 e um 12 tempo predeterminado, tfeCho (tciose) , que é necessário para fechar a válvula 2, pelo menos em parte, tempos esses que são substancialmente constantes e são determinados pela massa e rigidez equivalentes do sistema, sendo o sistema tomado como compreendendo o conjunto formado pelo êmbolo 28, a válvula 2, a mola 29 e o óleo contido no cilindro 27. OS tempOS t abertura ( topen) 6 t fecho ( tclose) SâO influenciados pelas caracterí sticas do óleo e são obtidos experimentalmente. A fim de se obter a trajectória necessária da válvula 2, ao mesmo tempo que se minimizam as perdas de energia, o tempo de abertura do corte

perpendicular aberto tem de corresponder ao tabertura ( topen) durante a fase de abertura da válvula 2 e ao tempo tfecho (tciose) durante a fase de fecho da válvula 2. Essencialmente, os tempos tabertura ( topen) © tfecho ( tciose) SâO substancialmente iguais a metade do primeiro periodo de oscilação de um sistema definido pela válvula 2, o êmbolo 28, a mola 29 e o óleo.

No entanto, conforme anteriormente referido, a posição de funcionamento P3 do distribuidor 16 não é uma posição estável e por isso, sem se detectar a posição da válvula deslizante 32, não é possível detectar o tempo de abertura do corte perpendicular aberto. Na prática, conforme mostrado na Figura 2b), o sensor 42 detecta dois pontos XI e X2 da curva B a fim de determinar a curva C do corte perpendicular aberto. Na prática, a unidade 40 detecta os tempos txi e tX2 e calcula o tempo tspo, o qual é igual à diferença entre tX2' e tXi' e representa o tempo que decorre entre a detecção dos dois pontos XI e X2: o tempo tspo corresponde portanto ao tempo de abertura do corte perpendicular aberto durante a fase de abertura da válvula 2 e pode ser definido como o tempo de actuação do 13 accionador 17 durante a fase de abertura da válvula 2. De modo semelhante, a unidade 40 calcula o tempo tspc, que decorre entre a detecção dos dois pontos X2 e XI: o tempo tspG é igual à diferença entre os tempos tXi e tX2 e corresponde ao tempo de abertura do corte perpendicular aberto durante a fase de fecho da válvula 2, que pode ser definido como o tempo de actuação do accionador 17 durante a fase de fecho da válvula 2. A unidade 40 calcula depois as respectivas diferenças entre os valores para tspo e tspc e os valores para tabertura e tfeCho e emite respectivos sinais de erro E0 e Ec, quando as diferenças calculadas tiverem excedido determinados valores limite H e K.

Com referência à Figura 1, na ausência de sinais de erro E0, Ec, o selector 15 funciona de acordo com um ciclo em que a mudança da posição mostrada na Figura 1 para a posição, em que os ramais 10 e 18 estão ligados, define a abertura da válvula 2, mantendo a ligação entre os ramais 10 e 18, definindo a manutenção da válvula 2 na posição aberta e a interrupção da ligação entre os ramais 10 e 18 definindo o fecho da válvula 2.

Com referência à Figura 2, a unidade 40 desloca o selector 15 (porção Al da curva A), a fim de abrir a válvula (porção BI da curva B do distribuidor 16 e porções Dl da curva D da válvula 2). Posteriormente, em presença de um sinal de erro E0, a unidade 40 desloca o selector 15 (porção A2 da curva A) a fim de romper temporariamente a ligação entre os ramais 10 e 18, durante a fase de abertura da válvula 2, depois do ponto XI ter sido detectado e antes do ponto X2 ter sido detectado, a fim de retardar o fecho do furo de abertura e sincronizar o tempo tspo com o tempo tabertura· 0 14 distribuidor 16 oscila (porção B2 da curva B) na posição de ligação entre os ramais 9 e 19.

Enquanto a válvula 2 (porção D2 da curva D, Figura 2 c) ) está a ser mantida na posição de abertura, o selector 15 mantém-se na posição de ligação entre os ramais 10 e 18 (porção A3 da curva A, da Figura 2 a)) , de tal modo que o distribuidor 16 fica disposto na posição de funcionamento P4 (porção B3 da curva B, Figura 2b)). A interrupção da ligação entre os ramais 10 e 18 define o inicio do fecho da válvula 2 (porção D3 da curva D).

Em presença de um sinal de erro Ec, a unidade 40 liga temporariamente o ramal 10 ao ramal 18 (porção A4 da curva A, Figura 2 a) , durante a fase de fecho da válvula 2, depois do ponto X2 ter sido detectado e antes do ponto XI ter sido detectado, a fim de retardar o fecho do furo aberto. 0 distribuidor 16 oscila durante a fase de fecho, numa posição de ligação, entre os ramais 9 e 19.

No exemplo acima descrito e apresentado diagramaticamente na Figura 2, o selector 15 é accionado após tXi ter sido detectado, a fim de desligar temporariamente os ramais 10 e 18 e variar o tempo de ligação tspo durante a fase de abertura. No entanto, para se atingir o mesmo objectivo, tal tempo de desligamento temporário pode ser executado antes do momento txi.

Em cada ciclo, a unidade 40 calcula os sinais de erro E0 e Ec e opcionalmente controla os tempos Tspo e Tspc, no ciclo seguinte, da forma descrita acima, ajustando a deslocação do distribuidor 16 em função dos tempos tabertura e tfecho· 15

Quando, na descrição acima, se faz referência a uma forma de funcionamento em circuito fechado, deverá entender-se que o sistema é também capaz de funcionar em forma circuito aberto, de acordo com um ciclo predeterminado, que proporciona que o posicionamento do selector 15 seja variado, a fim de controlar os tempos de ligação tspo e tspc. A fim de se compreender o comportamento dinâmico da unidade 1, é necessário explicar que, durante a abertura da válvula 2, o conjunto formado pelo accionador 17, no caso presente o êmbolo 28 e a válvula 2, efectua, ao longo de um espaço de 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 no ramal 9 do circuito 3. Isso pode ser atribuído ao comportamento dinâmico do sistema constituído por êmbolo 28, válvula 2, mola 29 e óleo, que está sujeito a uma primeira oscilação com um período específico, característica daquele particular sistema. Uma vez que, durante a fase de abertura da válvula 2, a ligação entre o ramal 9 e o ramal 19 está fechada e o ramal 20 é fechado no momento da amplitude máxima de oscilação, não se encontra disponível o tempo necessário para estabelecer o equilíbrio entre a força da mola 29 e a força da pressão no ramal 9. Com efeito, a mola 29, tendo sido dinamicamente comprimida sob o impulso da inércia do sistema, cria uma pressão no cilindro fechado 27, a qual é superior à existente no ramal 9. Consequentemente, durante a fase de fecho da válvula 2, quando os ramais 9 e 19 estão ligados entre si, algum do óleo contido no cilindro 27 reflui através do ramal 19 para o ramal 9. Em essência, o ramal 19 não só desempenha a função de um ramal de alimentação, como também a de uma ramal de retorno. A fase de expulsão do óleo para fora do accionador 17 através do ramal 9, é 16 completada dentro do tempo tfeChor que é substancialmente igual a metade do período de oscilação do sistema. Obviamente, a fricção significa que a recuperação é incompleta e que a válvula 2 não é completamente fechada no final da referida fase, mas antes ocupa uma posição intermédia, entre a posição de abertura máxima e a posição fechada.

Posteriormente, o distribuidor 16 alcança a posição de funcionamento Pl, na qual o óleo contido no cilindro 27 é inicialmente descarregado através da abertura 30 e do ramal 20 (porção D4 da curva D, Figura 2 c) ) . A deslocação do êmbolo 28 durante a descarga do óleo para o tanque 7 provoca um fecho progressivo da abertura 30 e assim, o óleo residual contido no cilindro 27 é descarregado, através do ramal de descarga 21 e do orifício 22 (porção D5 da curva D, Figura 2 b) ) . 0 orifício 22 tem por função abrandar o fecho da válvula 2 e manter uma velocidade de fecho praticamente constante. A unidade 40 é capaz de variar o corte perpendicular aberto do orifício 22 de modo a controlar a velocidade de fecho.

Com referência à Figura 3, bem como à curva D relacionada com a deslocação da válvula 2 e à curva A relacionada com a deslocação do selector 15, a curva F é mostrada em relação com a velocidade da válvula 2. Com referência à Figura 5, a porção final F1 da curva F compreende uma porção substancialmente horizontal, que indica uma velocidade constante (aproximadamente 0,35 m/s) e uma porção praticamente vertical, que indica o impacto (desaceleração brusca). Com referência à Figura 4, o selector 15 é activado por um momento durante a fase de aproximação da válvula 2, de modo a modificar a porção final F2 da curva 17 F. Isso tem o efeito de reduzir a velocidade para 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 Vi e o momento tc em que a válvula 2 está fechada na sua respectiva sede 2A. A unidade 40 captura o valor da velocidade de impacto Vi e calcula a velocidade nominal de impacto VN, que é uma função da velocidade de rotação em RPM do motor M: as baixas velocidades de rotação RPM, são preferíveis baixas velocidades de impacto Vr, enquanto que a altas velocidades de rotação podem ser toleradas velocidades de impacto ντ mais elevadas. A unidade de controlo 40 calcula a diferença entre a velocidade de impacto Vi e a velocidade nominal VN. Quando a referida diferença é maior do que um valor limite predeterminado S, a unidade 40 calcula e emite um sinal de erro Ev e acciona o electromagnete 23 durante um curto momento, durante a fase final de fecho da válvula 2, a fim de deslocar o distribuidor 16, da posição de funcionamento PI e cortar a descarga do cilindro 27. Nalguns casos, poderá ser necessário, não só cortar a descarga, como mesmo fornecer óleo sob pressão para dentro do accionador 17 durante a fase de descarga, a fim de se conseguir uma desaceleraçao mais consistente. 0 impulso é fornecido imediatamente antes do momento tc detectado no ciclo precedente.

Essencialmente, o controlo do electromagnete 23 permite dois ajustamentos principais: sincronização do movimento da válvula deslizante 32 com o movimento da válvula 2: nomeadamente a sincronização dos tempos de ligação tspo e tspc entre os ramais 9 e 19 com os tempos tabertura (topen) e tfecho (tciose) característicos da abertura e fecho da válvula 18 2, a fim de efectuar uma abertura e um fecho eficazes da válvula 2 e a recuperação de energia e desaceleração da velocidade de fecho da válvula 2, para minimizar a velocidade de impacto Vi da válvula 2. Além desses ajustamentos, há também o facto de, sob determinadas condições de funcionamento, por exemplo a baixa temperatura, ser preferível funcionar com dissipação de energia em vez de com recuperação de energia. A recuperação da energia é conseguida por meio da solicitação de que os tempos de ligação tspo e tspc correspondam substancialmente aos tempos taheTtUTa (topen) e tfeCho (tcj0se) predeterminados. Em contraste, o funcionamento com dissipação é implementado pela solicitação de que os tempos de ligação tspo e tspc difiram substancialmente dos tempos tabertura (topen) e tfecho (fccjose) predeterminados.

Com essa finalidade, o sensor 41 detecta a temperatura do óleo T e a unidade 40 calcula os valores limite K e H, em função da temperatura T: os valores de K e H serão mais próximos de zero, o mais elevado é a temperatura do óleo T. Desta maneira, o funcionamento com recuperação de energia e o funcionamento com dissipação de energia em função da temperatura do óleo T são implementados por meio da utilização do mesmo ciclo de controlo.

Com referência à Figura 8, é apresentado um modo de funcionamento, no qual o distribuidor 16 ocupa apenas as posições de funcionamento PI e P2 durante um ciclo da válvula 2. Em essência, por meio do controlo do selector 15 é possível conseguir-se uma deslocação limitada do distribuidor 16, de maneira a manter o distribuidor 16 na posição P2. Na prática, a unidade de controlo 40 captura o momento txi e posteriormente controla o selector 15 de modo 19 a evitar exceder o ponto tX2 e a seguir detecta o momento txi', o qual corresponde ao tempo de fecho da ligação entre o ramal 9 e o accionador hidráulico 17. A unidade 40 calcula o tempo de ligação tsp0c como sendo a diferença entre os tempos txl' e txl e compara o tempo tSpp0C com um tempo toc predeterminado, caracteristico do sistema conforme definido acima: neste caso, toc toma conta da fase de abertura e de fecho parcial da válvula 2 e é substancialmente igual ao período de oscilação anteriormente definido do sistema. Quando a diferença entre o tempo de ligação tsp0c e o tempo predeterminado toc excede um valor limite J, a unidade 40 emite um sinal de erro Eoc, o qual é usado no ciclo seguinte para controlar o selector 15 e corrigir o tempo tSpOC. O valor limite J é também uma função da temperatura do óleo T, conforme descrito acima em relação aos valores limite H e K, de modo a conseguir funcionar com recuperação e dissipação de energia. Além disso, também neste caso é possível funcionar tanto em modo de circuito fechado como em modo de circuito aberto.

Outras funções da unidade de controlo 40 inclui a regulação da pressão no ramal 9 por meio do regulador de pressão 11 e assim, variando a abertura máxima da válvula 2 e regulando a pressão no ramal 10 por meio do regulador de pressão 12 e variando o controlo de pressão do distribuidor 16 e obtendo um comportamento dinâmico diferente do distribuidor 16. A presente descrição fez referência específica ao óleo como o líquido usado no sistema hidráulico, mas deve entender-se que o óleo pode ser substituído por qualquer outro líquido, 20 sem que em consequência disso se alargue mais o âmbito da protecção da presente invenção.

Lisboa, 20 de Janeiro de 2009

Claims (27)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Método para controlar uma unidade electro-hidráulica (1) para accionar as válvulas (2) de um motor de combustão interna (M), em que a unidade electro-hidráulica (1) compreende um accionador hidráulico (17) para abrir uma válvula respectiva (2) com um liquido sob pressão e uma mola (29), que é antagonista em relação ao accionador hidráulico (17), para fechar a válvula (2); sendo o método caracterizado por o tempo de ligação (tspo, tspc, tspoC) entre o accionador hidráulico (17) e um primeiro ramal (9) contendo o referido liquido sob pressão ser controlado em função de Um tempO (t abertura ( t0pen) / t fecho ( t close ) /toc) predeterminado característico da unidade electro-hidráulica; sendo o referido tempo predeterminado (t abertura ( t-open ) / t fecho ( t close) / toc) Uma funçaO da ITlUSSa e da rigidez do sistema, constituído por um accionador hidráulico (17), a válvula (2), a mola (29) e o líquido e sendo substancialmente igual, seja a metade, seja a todo o período de oscilação do referido sistema.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida fase de controlo do referido tempo de ligação (tSp0; tspc; tSpOC) prover à necessidade de que o referido tempo de ligação (tspo; tspc; tspoC) ser substancialmente igual ao tempo predeterminado (t abertura ( topen ) r t fecho ( tclose ) r t oc) . Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida fase de controlo do referido tempo de ligação (tspo; tspc; tsp0c) prover à necessidade de que o 3. 2 referido tempo de ligação (tspo; tspc; tsp0C) difira substancialmente do tempo predeterminado (tabertura (topen) r t fecho ( t cl ose ) r t oc) .

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 3, caracterizado por a unidade electro-hidráulica (1) compreender um distribuidor (16) para controlar o accionador hidráulico (17), o referido primeiro ramal (9), que liga o distribuidor (16) à unidade de bombagem (8) para um liquido sob pressão, um segundo ramal (19), que liga o distribuidor (16) ao accionador hidráulico (17); sendo o referido distribuidor (16) capaz de ligar os primeiro e segundo ramais (9, 19); correspondendo o referido tempo de ligação (tspo; tspc; tspoc) ao tempo de ligação entre o primeiro ramal (9) e o segundo ramal (19).

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o referido distribuidor (16) ser controlado por um selector hidráulico (15), que pode movimentar-se entre duas posições; o método proporciona que o distribuidor (16) seja controlado por meio do selector hidráulico (15) a fim de controlar o tempo de ligação (tspo; tspc; tspoc) ·

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o referido tempo de ligação (tsPo/ tspcí tspoc) ser definido.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o tempo de ligação (tspo; tspc; tsp0c) ser comparado com o referido tempo predeterminado (tabertura ( topen) ; tfecho (tdose) ;tOC) e por um sinal de erro (E0; Ec; Eoc) 3 ser emitido quando a diferença entre o tempo predeterminado (tabertura ( topen) í tfecho (tclose) jt0c) G O tempo de ligação (tspo; tspc; tsp0c) exceder um limite definido (K; H; J).

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o referido distribuidor (16) é controlado em função do referido sinal de erro (E0; EC; Ecc) ·

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 8, caracterizado por a referida fase de definição do referido tempo de ligação (tspo; tspc; tsp0C) proporcionar a captura de um primeiro momento (txi; tX2',· tXu, em que a ligação entre o primeiro e o segundo ramais (9, 19) é feita e um segundo momento (tX2; txi»; tXi-) em que a ligação entre o primeiro e o segundo ramais (9, 19) é interrompida.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o referido distribuidor (16) compreender uma válvula deslizante (32), que desliza no interior de uma manga (31) ligada ao primeiro e segundo ramais (9, 19); proporcionando o método a detecção de uma primeira posição (XI; X2; XI) da válvula deslizante (32), que corresponde ao inicio da ligação e uma segunda posição (X2; XI; XI), que corresponde ao fim da ligação e captura do referido primeiro momento (txi; tX2'; tXi) e o referido segundo momento (tX2; tXi'; t xi') .

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado por o referido limite (K; H; J) 4 ser uma função dos parâmetros de funcionamento da unidade electro-hidráulica (1).

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o referido limite (Η; K; J) ser uma função da temperatura (T) do líquido.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido tempo predeterminado (tabertura (topen) ) ser igual ao tempo de abertura da válvula (2) entre a posição fechada e a posição de abertura máxima; sendo o referido tempo predeterminado (tabertura (topen) ) substancialmente igual a metade do período de oscilação do referido sistema.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 12, caracterizado por o referido tempo predeterminado (tfech0 (tclose) ) ser igual a um tempo parcial de fecho da válvula (2), entre a posição de abertura máxima e uma posição intermédia entre a posição de abertura máxima e a posição de fechada; sendo o referido tempo predeterminado (tfeCho) substancialmente igual a metade do período de oscilação do referido sistema.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 12, caracterizado por o referido tempo predeterminado (toc) é igual a um tempo de abertura e de fecho parcial da válvula (2) ao longo de um ciclo, que compreende uma posição fechada inicial, uma posição de abertura máxima e uma posição intermédia entre a posição fechada e a de abertura máxima; sendo 5 o referido tempo predeterminado (toc) substancialmente igual ao periodo de oscilação do sistema.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, em que a referida posição de abertura máxima da válvula (2) é uma função da pressão do referido liquido; proporcionando o método que a pressão do referido liquido seja variada para modificar a posição de abertura máxima da válvula (2).

17. Dispositivo para controlar uma unidade electro- hidráulica (1) para accionar as válvulas (2) de um motor de combustão interna (M), em que a unidade electro-hidráulica (1) compreende um accionador hidráulico (17) para abrir uma válvula respectiva (2) com um liquido sob pressão e uma mola (29) que é antagonista do accionador hidráulico (17) a fim de fechar a válvula (2); sendo o dispositivo caracterizado por compreender meios de controlo (40, 15, 16) para controlar o tempo de ligação (tspo;tspc;tspoc) entre o accionador hidráulico (17) e um primeiro ramal (9), que contém o referido liquido sob pressão, como função de um tempo predeterminado ( t abertura ( topen ) ; tfecho ( tclose) r t0c) Car âC t er 1 S t ί CO da unidade electro-hidráulica (1); sendo o referido tempo predeterminado (t abertura ( toperi) r tfecho {tclose) } t0c) uma função da massa e da rigidez do sistema, que compreende o accionador hidráulico (17), a válvula (2), a mola (29) e o liquido, e sendo substancialmente igual, seja a metade, seja a todo o periodo de oscilação do referido sistema. 6

18. Dispositivo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a unidade electro-hidráulica (1) compreender um distribuidor (16) para controlar o accionador hidráulico (17), o referido primeiro ramal (9), o qual liga o distribuidor (16) a uma unidade de bombagem (8) para um liquido sob pressão, um segundo ramal (19), que liga o distribuidor (16) ao accionador hidráulico (17); sendo o referido distribuidor (16) capaz de ligar o primeiro e o segundo ramais (9, 19); o referido tempo de ligação (tspo; tspc; tspoc) correspondente ao tempo de ligação entre o primeiro ramal (9) e o segundo ramal (19).

19. Dispositivo de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado por compreender um selector hidráulico (15) para controlar o referido distribuidor (16) como função do tempo de ligação (tspo;tspc;tsp0c) ·

20. Dispositivo de acordo com as reivindicações 17 ou 19, caracterizado por compreender meios (40, 42) para capturar o referido tempo de ligação (t spo / t spc ; tspoc) ·

21. Dispositivo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por compreender meios para comparar (40) o tempo de ligação (tspo; tspc; tsp0c) com o referido t emp O predeterminado (t abertura ( t open ) ) tfecho (tcloae) / toc) r e meios para emitir (40) um sinal de erro (E0; Ec; E0c) quando a diferença entre o tempo predeterminado ( t abertura ( t open ) r t fecho ( t close) r toc) C O tempO de ligaÇaO (tspo; tspc; tspoc) exceder um limite definido (K; H; J) .

22. Dispositivo de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado por compreender meios para capturar (40, 7 42) um primeiro momento (txi; tx2',* tXi) no qual a ligação entre o primeiro e o segundo ramais (9, 19) é feita e um segundo momento (tx2; tXi',· tXiO em que a ligação entre o primeiro e o segundo ramais (9, 19) é interrompida.

23. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22, caracterizada por o referido distribuidor (16) compreender uma válvula deslizante (32), a qual desliza no interior de uma manga (31) ligada aos primeiro e segundo ramais (9, 19); compreendendo o dispositivo meios para capturar (40, 42) uma primeira posição (XI; X2; XI) da válvula deslizante (32) correspondente ao início da ligação e uma segunda posição (X2; XI; XI) correspondente ao fim da ligação e do referido primeiro momento (tXi; tx2-; tXi) e do referido segundo momento (tx2; tx:L' ; tXl' ) ♦ 24. Dispositivo de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por os meios de captura (40, 42) compreender um sensor de limites (42). 25. Dispositivo de acordo com a reivindicação 24 caracterizado por o referido sensor do limite (42) compreender dois limites (44, 45) instalados na válvula deslizante (32) e um detector fixo (46).

26. Dispositivo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por os referidos limites (44, 45) serem magnetes permanentes.

27. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 26, caracterizado por o referido 8 tempo predeterminado (tabertura (topen) ) ser igual ao tempo de abertura da válvula (2) entre a posição de fechada e a posição de máxima abertura; sendo o referido tempo predeterminado (tabertura (topen) ) substancialmente igual a metade do período de oscilação do referido sistema.

28. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 26, caracterizado por o referido tempo predeterminado (tfeCho) ser igual a um tempo de fecho parcial da válvula (2), entre a posição de abertura máxima e uma posição intermédia, entre a posição de abertura máxima e a posição fechada; sendo o referido tempo predeterminado (tfecho) substancialmente igual a metade do período de oscilação do referido sistema.

29. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 26, caracterizado por o referido tempo predeterminado (t0c) ser igual a um tempo de abertura e de fecho parcial da válvula (2) ao longo de um ciclo, que compreende uma posição fechada inicial, uma posição de abertura máxima e uma posição intermédia entre as posições fechada e de abertura máxima; sendo o referido tempo predeterminado (t0c) substancialmente igual ao período de oscilação do sistema.

30. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 29, no qual a referida posição de abertura máxima da válvula (2) é uma função da pressão do referido líquido; sendo o dispositivo caracterizado por compreender um regulador de pressão (11) para 9 variar a pressão do referido liquido e modificar a posição de abertura máxima da válvula (2). Lisboa, 20 de Janeiro de 2009