SIMPLÍCIO EXPLICA: BOMBA DE ÓLEO COM DESLOCAMENTO VARIÁVEL

As montadoras estão cada vez mais empenhadas no desafio de oferecer veículos com motores mais eficientes quando falamos de consumo de combustível e emissões atmosférica. Quando pensamos em eficiência, geralmente ligamos os componentes diretos ao sistema de combustível, porém, muitas vezes a solução está em peças que passaram um longo tempo sem sofrer nenhuma alteração em seu projeto. No entanto, a famosa bomba de óleo do motor foi aprimorada, e agora varia o seu desempenho conforme o regime de rotação do motor.

As bombas de óleo de deslocamento fixo, conforme figura 1, funcionam sempre em desempenho máximo independentemente da viscosidade do óleo ou do regime do motor (rotações), cabendo ao regulador de pressão expulsar a pressão excedente do sistema. Este excesso de pressão formado pela bomba é a energia produzida pelo motor que é desperdiçada, diminuindo consequentemente a sua eficiência.

 

Figura 1. Bomba de óleo comum.

Fonte: https://www.canaldapeca.com.br/p/1094448/bomba-de-oleo-nakata-nkbo0300-unitario.

 

Por outro lado, a bomba de deslocamento variável, mostrada na figura 2, funciona considerando regime de rotação, carga e temperatura do motor, oferecendo melhor pressão e eficiência em qualquer regime.

Quando é mencionada a palavra eficiência, deve-se considerar a emissão de gases poluentes provenientes de motor/consumo de combustível. Com a redução de perda de energia graças à bomba de deslocamento variável, a melhoria na eficiência de combustível chega a 5%, algo significativo considerando apenas uma peça do motor.

 

Figura 2. Bomba de deslocamento variável.

Fonte: https://www.rheinmetall-automotive.com/en/press/press-releases/news-detail/news/major-contracts-booked-for-variable-oil-pumps/

 

Além do mais, o sistema possui outra vantagem além de controlar o volume e a pressão do óleo, gerenciando o calor, quando o sistema regula o fluxo e pressão, a transferência de calor do motor para o óleo é otimizada no cabeçote e pistões. Nos motores equipados com turbo, a bomba de deslocamento variável ainda reduz a formação de depósitos de óleo carbonizado.

 

Figura 3. Localização de componentes do sistema de lubrificação.

Fonte: https://bobistheoilguy.com/forums/attachments/usergals/2017/09/full-79439-12000-screen_shot_2017_09_04_at_9.46.26_pm.png

 

Componentes do sistema de deslocamento variável

 

O sistema de deslocamento variável vai muito além da própria bomba, é um conjunto de componentes que exerce a função ativa no funcionamento da bomba, do qual falaremos mais abaixo.

      

Óleo 

Atualmente os veículos mais modernos conseguem rastrear e identificar qual óleo está sendo utilizado no motor graças às características de viscosidade e vazão já programadas no módulo de injeção. Para melhor entendimento, o módulo do motor consegue identificar que os cálculos de viscosidade e vazão estão errados quando o veículo é abastecido com um óleo que não foi estabelecido pela fabricante, o que afetaria o funcionamento correto da bomba. O óleo errado fará a central gerar códigos de falha e limitar o funcionamento do motor, entrando em modo de emergência ou em modo de energia reduzida (Limitando as rotações do motor).

 

Temperatura do óleo do motor 

O cálculo de temperatura do óleo do motor geralmente se dá por diversos parâmetros, não sendo somente por um sensor. Em carros equipados com o sistema de deslocamento variável, a temperatura do óleo exerce uma função crítica nos cálculos de ajuste do atuador durante a partida.

 

Bomba 

O conjunto da bomba é montado diretamente na árvore de manivelas, independente de qualquer eixo ou polia, desperdiçando menos energia e minimizando o índice de falhas.

 

Figura 4. Acionamento da bomba.

Fonte:https://www.oficinabrasil.com.br/uploads/images/tecnica/bomba%20de%20%c3%b3leo%207.jpg

 

Para entender melhor o funcionamento da bomba de deslocamento variável devemos entender que se trata de um projetor gerotor onde existem dois rotores, interno e externo.

Segundo a empresa SFK, fabricante de bombas de óleo, os sistemas do tipo gerotor possuem engrenagens trocoidais e consegue trabalhar suavemente com baixo ruído e excelentes características de sucção. A engrenagem de acionamento centralizada aciona uma engrenagem anular excêntrica. Em consequência, as cavidades dentro da bomba diminuem e aumentam, criando o efeito de sucção e alimentação.

 

Figura 5. Rotor da bomba.

Fonte:https://sc01.alicdn.com/kf/HTB1ZTALKVXXXXbDXFXXq6xXFXXXE/Sintered-Gerotor-for-Fuel-Pump.jpg

 

A localização dos rotores se dá da seguinte forma; o rotor interno se encontra na árvore de manivelas, que aciona o rotor externo. Os dois rotores possuem diferentes eixos de acionamento e assim criam mais espaço de sucção graças ao movimento de rotação. O óleo é transportado para o lado que exerce pressão onde o espaço entre os dentes da engrenagem é menor, exercendo pressão no óleo e empurrando-o para o circuito de óleo sob a pressão demandada pela central.

 

Figura 6. Vista explodida da bomba.

Fonte:https://www.oficinabrasil.com.br/uploads/images/tecnica/bomba%20de%20%c3%b3leo%209.JPG

 

Atuador

As bombas de óleo de deslocamento variável em pluralidade se utilizam de um solenoide elétrico para variar o movimento do eixo e a excentricidade da sede da bomba, sendo sua posição determinada pelo módulo do motor. Quando a ECU altera a geometria da caixa, consequentemente altera a quantidade de pressão e volume da bomba. Os solenoides (Atuadores) utilizam sinal PWM para controlar a posição do atuador e alguns equipamentos de diagnóstico conseguem exibir o parâmetro de sinal da posição do atuador.

 

Figura 7. Solenoide da bomba de óleo.

Fonte: https://http2.mlstatic.com/valvula-solenoide-bomba-oleo-journey-cherokee-36-0567-j-D_NQ_NP_734711-MLB29986207978_042019-F.jpg

 

Sensor de pressão de óleo

Os sensores de pressão do óleo nos sistemas de deslocamento variável estão localizados quase sempre entre os mancais principais e no cabeçote. Além de medirem a pressão gerada na bomba, medem também a pressão geral do sistema. Se por acaso houver vazamentos ou entupimentos, as leituras feitas pelos sensores enviarão para a central leituras incorretas, por isso é aconselhável que haja uma verificação no sistema antes de trocar a bomba de óleo.

 

Figura 8. Localização dos sensores de pressão.

Fonte: https://bobistheoilguy.com/forums/attachments/usergals/2017/09/full-79439-12000-screen_shot_2017_09_04_at_9.46.26_pm.png

 

O módulo de injeção controla a pressão do sistema, então é de suma importância que qualquer reparador que for trabalhar com bombas de deslocamento variável deve saber que a pressão depende do regime do motor no momento de apuração dos valores. Mesmo em temperatura ideal e alta rotação, a pressão não subirá conforme esperado, já que o módulo entende que pelo fato de o motor estar girando livre e sem carga não necessita subir a pressão na bomba.

 

Figura 9. Relação rotação/pressão.

Fonte: https://i.makeagif.com/media/1-23-2018/mAZWy_.gif

 

Módulo de Controle do Motor

O papel do módulo de controle de motor é analisar diversos dados como carga do motor, temperatura de arrefecimento, temperatura do óleo e outras medidas para definir o posicionamento do atuador da bomba e a pressão que a mesmo deve produzir. Caso ocorra alguma falha derivada de superaquecimento ou outros, o sistema automaticamente toma medidas de prevenção para não danificar o motor.

Bombas de óleo comuns (deslocamento fixo) têm fácil manutenção e diagnóstico, seus problemas geralmente são componentes com desgaste ou dano no regulador de pressão. Já bombas com deslocamento variável podem apresentar problemas em todo o sistema sendo necessária uma vistoria minuciosa.

O módulo de controle da carroceria, mais conhecido como PCM, controla além de tudo a potência que a bomba de óleo extrai do motor. Por mais que sejam pequenos valores de economia e eficiência, quando pensamos em produções em grande escala, a minimização das emissões atmosféricas e do consumo de combustível atingem níveis significativos.

Para exemplificar, vamos utilizar a montadora Chevrolet que criou um sistema de bomba com deslocamento variável capaz de permitir um fluxo de óleo mais eficiente graças a um controle de pressão duplo, mais eficiente em rotações baixas, sendo coordenado pela central utilizando dados também do sensor de fluxo de ar (MAF) e fornecendo maiores pressões em altas rotações. O módulo do motor ainda pode requisitar pressão extra para a bomba em situações em que os pistões necessitam de jatos de óleo como na partida, possibilitando lubrificação adicional, reduzindo desgaste e ruído. Nas rotações mais altas proporciona ainda maior resfriamento.

Mesmo com essa evolução na tecnologia ainda existe uma válvula de liberação para a pressão excedente na bomba de deslocamento variável que é controlada de duas formas: dinamicamente ou passivamente.

No sistema dinâmico, pode haver alterações na saída da bomba de óleo, de forma alternada (alta e baixa) ou sendo controlada para gerar precisamente a pressão e o volume específicos do fabricante, garantindo a proteção do motor e o desempenho esperado.

No sistema passivo temos um conjunto de molas na válvula de alívio que controlam o fluxo do óleo permitindo que ele seja desviado ou recirculado ao reservatório/bomba de óleo quando o motor estiver trabalhando em altas rotações ou o lubrificante for de alta viscosidade. Dessa forma a perda energética do motor causada pela bomba de óleo é minimizada. Segundo a montadora VW que utiliza este tipo de sistema, a redução de esforço chega a 30% pelo fato de menos óleo circular pelo motor.

 

Fonte:

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