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Bomba de Óleo com Deslocamento Variável reduz até 50% de emissões de gases poluentes

Comparando a eficiência da bomba de óleo de fluxo variável com a eficiência da bomba de óleo de deslocamento fixo, fica evidente a economia de combustível, a redução de poluentes e maior durabilidade

Por Antônio Gaspar

Os fabricantes de automóveis enfrentam desafios de oferecer motores com mais eficiência e com menor consumo e as soluções encontradas surgem de componentes que por longos anos não sofreram alterações no seu funcionamento.  A bomba de óleo lubrificante, que tinha um funcionamento de deslocamento fixo, recebeu inovações e o seu desempenho varia de acordo com os regimes de uso dos motores.

A bomba de óleo de deslocamento variável controlada pelo módulo do motor fornece a melhor pressão e eficiência possíveis em todos os regimes de funcionamento do motor, considerando três principais variáveis: rotação, carga e temperatura. 

Quando falamos em redução das emissões de gases, levamos em conta também a elevação da melhoria da eficiência de combustível, que pode chegar até 5%, que é um avanço enorme. 

A engenharia automotiva é desafiada constantemente e as novas bombas de óleo de deslocamento variável são capazes de oferecer esse aumento de eficiência. 

Para entender, vamos lembrar que as bombas de óleo de deslocamento fixo mais antigas funcionavam da mesma maneira, independentemente da viscosidade do óleo ou das rotações do motor.  

As bombas operam com desempenho máximo, e cabe ao regulador de pressão liberar o excesso de pressão.  

Esse excesso de pressão que é liberado é energia desperdiçada. 

As bombas de óleo de deslocamento variável controlam a força da bomba, combinando a pressão e o volume com as condições que o motor necessita para o funcionamento correto. Estas condições podem incluir a temperatura do motor, cargas e a rotação. 

Outra vantagem de controlar a pressão e o volume do óleo é o gerenciamento de calor. Ao regular o fluxo do óleo, a transferência de calor pode ser otimizada no cabeçote e nos pistões. Nos motores turboalimentados, o controle do fluxo de óleo pode reduzir a formação de depósitos de óleo carbonizado.

Desempenho da bomba de óleo de fluxo variável 

Um sistema de bomba de óleo de deslocamento variável é mais do que apenas uma bomba.  

Vários componentes desempenham um papel ativo no cálculo do desempenho da bomba.

 Óleo 

Veículos modernos conseguem identificar o óleo que está no cárter, ou pelo menos o óleo especificado pelo fabricante. Essa identificação é possível porque as características de viscosidade e vazão foram programadas no ECM. O sistema identifica que alguém colocou óleo 10W-30 quando na realidade o motor precisa do 5W-20 porque afeta o desempenho da bomba. 

O óleo errado pode gerar códigos de falhas porque o ECM sabe qual deve ser a pressão do óleo para uma determinada rotação do motor e temperatura do líquido de arrefecimento. Se os números não corresponderem, ele definirá um código e colocará o mecanismo em um modo de energia reduzida ou emergência. 

Bomba 

Quase toda aplicação de bomba de óleo de deslocamento variável é montada no virabrequim. Esta instalação elimina a necessidade de um eixo intermediário que pode falhar. 

Bombas de deslocamento variável são projetos de gerotor que consistem em um rotor interno e externo. 

As bombas gerotor possuem engrenagens trocoidais que permitem operação suave, baixo ruído e excelente sucção. A engrenagem de acionamento centralizada aciona uma engrenagem anular externa excêntrica. O resultado é que as cavidades dentro da bomba comprimem e aumentam para criar o efeito de sucção e alimentação. 

O rotor interno fica no virabrequim e aciona o rotor externo. Como os rotores interno e externo têm diferentes eixos rotativos, mais espaço é criado no lado da sucção devido ao movimento rotativo. O óleo é retirado e transportado para o lado da pressão. No lado da pressão, o espaço entre os dentes das engrenagens torna-se menor novamente e o óleo é forçado para o circuito de óleo sob pressão. 

Em uma bomba de palhetas de deslocamento fixo, o rotor com fenda interna tem pás de comprimento variável que giram em uma câmara elíptica fixa. Alterando o volume das cavidades entre palhetas vizinhas, uma ação de bombeamento é criada quando o rotor gira. Semelhante ao gerotor, um atuador controlado por pressão de óleo PWM é conectado à parte elíptica da bomba e o volume do tamanho da cavidade da bomba é alterado à medida que é girado. 

O restante do sistema de controle usado para controlar a bomba de óleo de deslocamento variável é semelhante nos dois projetos de bombas. 

Atuador  

A maioria das bombas de óleo de deslocamento variável usa um solenoide elétrico para alterar o eixo e a excentricidade do alojamento da bomba, e a posição é determinada pelo ECM. Alterar a geometria da caixa altera a quantidade de pressão e volume da bomba. A maioria dos atuadores usa um sinal modulado de largura de pulso (PWM) para controlar a posição do atuador e alguns scanners podem exibir o PID (parâmetro de identificação) para a posição do atuador. 

Sensor(es) de pressão de óleo 

Sensores de pressão de óleo na maioria dos sistemas de bomba de óleo de deslocamento variável são posicionados entre os mancais principais e no cabeçote. Os sensores de pressão medem a pressão geral no sistema, não apenas a pressão produzida pela bomba. Se houver algum problema, como restrições ou vazamentos internos, os sensores mostrarão leituras incorretas, portanto, é recomendável resolver esses problemas antes de substituir a bomba de óleo.  

Como o controle da pressão é realizado pelo ECM, é importante para os reparadores saberem que a informação da pressão depende das condições que o motor estiver exigindo no momento da verificação da pressão. Mesmo com a temperatura correta de funcionamento e rotações mais elevadas, a pressão não subirá como se espera, isso acontece porque o motor está girando livre e sem carga, logo o sistema entende que não precisa elevar a pressão do óleo. 

Temperatura do óleo do motor 

Na maioria dos veículos, a temperatura do óleo é calculada usando várias entradas do sensor, não um sensor direto. O cálculo da temperatura do óleo do motor ocorre de forma que com um valor baixo indicando quando a temperatura do óleo está baixa e um valor alto quando a temperatura do óleo está alta. Em veículos com bombas de óleo de deslocamento variável, a temperatura do óleo desempenha um papel crítico no cálculo da posição do atuador durante a partida a frio. 

ECM 

O Módulo de Controle do Motor analisa os dados, incluindo a temperatura do líquido de arrefecimento, a carga do motor, a temperatura calculada do óleo e outros monitores para determinar a posição do atuador da bomba de óleo e a pressão do óleo. Se o sistema detectar uma condição de superaquecimento ou um problema com uma ou mais entradas, poderá colocar o sistema em um modo de energia reduzida para evitar danos. 

Nos veículo com bombas de óleo de deslocamento fixo, o diagnóstico de um problema de baixa ou alta pressão de óleo era simples - eram componentes desgastados ou o regulador de pressão estava danificado.  

Com bombas de óleo de deslocamento variável, o jogo mudou, é preciso olhar para fora do cárter de óleo e em todo o sistema para determinar o problema e a solução. 

A engenharia automotiva identificou uma outra área no motor que o módulo de controle do trem de força (PCM) pode controlar. O módulo pode controlar quanta potência a bomba de óleo rouba do motor e embora os ganhos em eficiência possam parecer pequenos, cada pouquinho conta quando você está tentando melhorar a economia de combustível e diminuir as emissões de CO2 e multiplicado sobre a frota de veículos, gera uma quantidade significativa. 

Como exemplo, a GM usa uma bomba de óleo de deslocamento variável que permite um fluxo de óleo mais eficiente e de acordo com as condições de funcionamento do motor.  

Seu controle de pressão dupla permite a operação com uma pressão de óleo muito eficiente em rpm mais baixa, coordenada com o AFM (air fuel meter) e fornece pressão mais alta em rotações mais elevadas do motor.  

Pressão extra pode ser solicitada à bomba para os jatos de óleo nos pistões. Os jatos de óleo são usados ​​somente quando são mais necessários: na partida, proporcionando aos cilindros uma lubrificação extra que reduz o ruído e também nas rotações mais altas do motor, ou quando a carga do motor exige, para um maior resfriamento e maior durabilidade. 

Sabemos que na maioria das operações normais, a bomba de óleo consome mais energia do motor do que é realmente necessário e essa ineficiência cria uma perda de energia parasita.  

Devido ao desafio de economizar combustível e reduzir as emissões, as perdas parasitárias não são mais aceitáveis. Com a utilização da bomba de óleo de deslocamento variável é possível reduzir essas perdas. 

Embora alguma forma de válvula de liberação de pressão ainda precise ser incorporada nos projetos da bomba, o volume de saída da bomba pode agora ser controlado.  

Existem duas maneiras diferentes de fazer isso: dinamicamente ou passivamente. 

Sistemas passivos 

O sistema passivo controla a quantidade de fluxo de óleo usando uma combinação de molas no conjunto da válvula de alívio / derivação. Durante altos RPMs, ou quando o óleo é de alta viscosidade, uma mola calibrada permite que o óleo seja desviado, devolvendo-o de volta ao reservatório ou recirculando-o para a própria bomba de óleo, reduzindo assim a quantidade de energia que a bomba de óleo usa. 

A VW usa esse tipo de sistema, alegando que reduz o esforço da bomba de óleo em até 30%. Afirmam também que prolonga a vida útil do óleo do motor porque circula menos.  Apesar desses benefícios, a principal tecnologia quando se trata de controle de volume é o método dinâmico - em grande parte porque pode ser controlado pelo PCM. 

Sistemas dinâmicos 

No sistema controlado dinamicamente, a saída da bomba de óleo pode ser alterada em etapas (alta e baixa), ou pode ser controlada muito especificamente para produzir exatamente a pressão ou o volume que o fabricante precisa para proteção ideal do motor e desempenho geral. 

A troca de óleo que era um serviço básico; mas tem, a partir desta nova tecnologia aplicada aos motores, novos procedimentos e cuidados para que seja feita conforme determina o plano de manutenção do fabricante do veículo.  

O sistema de lubrificação está sendo monitorado pelo módulo do motor e qualquer alteração poderá gerar um código de falha que pode ser motivado por uma manutenção que não foi realizada de forma adequada.

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