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Title: Development of variable displacement oil pump for internal combustion engines
Other Titles: Conceção de bomba de óleo de caudal ajustável para motores de combustão interna
Author: Batista, João Carlos dos Santos
Advisor: Completo, António Manuel Godinho
Neto, Fernando
Keywords: Engenharia mecânica
Motores de combustão interna
Defense Date: 18-Dec-2014
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: In the last years the need to develop more environmentally friendly and efficient cars as led to the development of several technologies to improve the performance of internal combustion engines, a large part of the innovations are focused in the auxiliary systems of the engine, including, the oil pump, this is an element of great importance in the dynamics of the engine as well a considerable energy consumer. Most solutions for oil pumps to this day are fixed displacement, for medium and high speeds, the pump flow rate is higher than the needs of the engine, this excess flow leads to the need for recirculation of the fluid which represents a waste of energy. Recently, technological advances in this area have led to the creation of variable displacement oil pumps, these have become a 'must have' due to the numerous advantages they bring, although the working principle of vane or piston pumps is relatively well known, the application of this technology for the automotive industry is new and brings new challenges. The focus of this dissertation is to develop a new concept of variable displacement system for automotive oil pumps. The main objective is to obtain a concept that is totally adaptable to existing solutions on the market (engines), both dimensionally as in performance specifications, having at the same time an innovative mechanical system for obtaining variable displacement. The developed design is a vane pump with variable displacement going in line with existing commercial solutions, however, the variation of the eccentricity commonly used to provide an variable displacement delivery is not used, the variable displacement is achieved without varying the eccentricity of the system but with a variation of the length of the pumping chamber. The principle of operation of the pump is different to existing solutions while maintaining the ability to integrate standard parts such as control valves and mechanical safety valves, the pump is compatible with commercial solutions in terms of interfaces for connection between engine systems and pump. A concept prototype of the product was obtained in order to better evaluate the validity of the concept. The developed concept represents an innovation in oil pumps design, being unique in its mechanical system for variable displacement delivery.
Nos últimos anos, a necessidade de desenvolver carros amigos do ambiente e mais eficientes levou ao desenvolvimento de várias tecnologias para melhorar o desempenho de motores de combustão interna, uma grande parte das inovações são focadas nos sistemas auxiliares do motor, incluindo a bomba de óleo, sendo este um elemento de grande importância para a dinâmica do motor, bem como um considerável consumidor de energia. Maioria das soluções até aos dias de hoje para bombas de óleo são de caudal fixo, para velocidades médias e altas, o fluxo da bomba é superior às necessidades do motor, este excesso de fluxo leva à necessidade de recirculação do fluido que o que representa um desperdício de energia. Recentemente, os avanços tecnológicos nesta área têm levado à criação de bombas de óleo de caudal ajustável, estas têm-se tornado um 'tem de ter’ devido às inúmeras vantagens que trazem, embora o princípio de funcionamento das bombas com palhetas ou pistões sejam relativamente bem conhecidos, a aplicação desta tecnologia para a indústria automóvel é recente e traz novos desafios. O foco desta dissertação está no desenvolvimento de um novo conceito de bomba de óleo de caudal ajustável para o sector automóvel. O principal objectivo é a obtenção de um conceito que, sendo totalmente adaptável às soluções existentes no mercado (motores), tanto dimensionalmente como nas especificações de desempenho, possua um sistema mecânico inovador para a obtenção de caudal ajustável. A bomba desenvolvida é um sistema de palhetas com caudal ajustável indo em linha com as soluções comercias existentes, no entanto, a variação da excentricidade habitualmente utilizada a fim de proporcionar um caudal ajustável é anulada, o débito variável é obtido sem variação da excentricidade do sistema, mas com uma variação do comprimento da camara de bombagem. O princípio de funcionamento é diferenciado às soluções, actuais mantendo no entanto a capacidade de integrar peças padrão como válvulas de controlo mecânico e válvulas de segurança, a bomba é compatível com as soluções comerciais em termos de interfaces para ligação entre os sistemas de motor e bomba. Foi desenvolvido um protótipo conceptual do produto de modo a melhor avaliar a validade do conceito. O conceito desenvolvido representa uma inovação em design de bombas de óleo, sendo única no seu sistema mecânico para entrega de caudal ajustável.
Description: Mestrado em Engenharia Mecânica
URI: http://hdl.handle.net/10773/15797
Appears in Collections:DEM - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

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