Desenvolvimento da cadeia de cotas produto de uma bomba de óleo de cilindrada variável

Abstract

A necessidade de lubrificação por parte dos motores de combustão interna levou ao desenvolvimento de sistemas de lubrificação pressurizados. Os sistemas clássicos de bombagem de óleo lubrificante para o motor envolvem um debito proporcional ao regime do motor que, em grande parte dos regimes, se traduz num desperdício de potência uma vez que o débito se sobrepõe às necessidades. O desenvolvimento de bombas de óleo de caudal variável é uma boa solução, uma vez que torna possível o ajuste do caudal às necessidades do motor. Ainda assim, é crucial o correto dimensionamento destes sistemas, caso contrário pode por em risco o seu funcionamento e performance. As bombas de caudal variável caracterizam-se por uma maior complexidade tecnológica e um número de componentes superiores às tradicionais bombas de óleo. Esta tecnologia é mais recente estando ainda muitos aspetos tecnológicos quer ligados à definição geométrica e dimensional do produto quer ao processo de fabricação por definir com base científica, de forma a garantir um produto com qualidade e a longevidade necessárias. Neste âmbito a utilização de ferramentas que permitem estabelecer com rigor as folgas máximas e mínimas de funcionamento dos diferentes componentes da bomba em função da sua definição geométrica e dimensional assim como do processo de fabricação são fundamentais. Uma das ferramentas/método utilizado para o desenvolvimento e apoio à fabricação de componentes em série, é o método de cadeia de cotas. Este método baseia-se no cálculo das somas dos intervalos de tolerância das cotas dimensionais e geométricas dos componentes associados a uma dada função, permitindo avaliar as folgas máximas e mínimas associadas a essa cadeia de cotas. Esta dissertação envolveu uma parceria com a Renault Cacia SA, no sentido do desenvolvimento de um estudo de cadeia de cotas para uma bomba de óleo de cilindrada variável já em produção e aplicada em motores do grupo Renault. Neste documento é feito um levantamento dos tipos de bombas existente e é feita uma análise das bombas de óleo mais usadas pelo mercado automóvel. Também neste documento é feito um estudo do processo de aplicação do modelo de cadeias de cotas, e a sua importância. Estes estudos foram indispensáveis para a obtenção do conhecimento da função de todos os componentes constituintes da bomba de óleo, com o objetivo de definir as condições funcionais desses componentes. Posteriormente, foi aplicado o modelo de cadeias de cotas a essas condições funcionais e foi feita uma análise dos resultados obtidos. Neste documento podem ser vistos alguns casos de estudo, com uma introdução ao problema, a modelização aplicada e uma análise dos resultados. Em certos casos são também apresentadas propostas de melhorias que vão ao encontro do problema apresentado. Estes exemplos demonstram o trabalho realizado para a obtenção de um dossiê de cadeias de cotas do produto que pode ser usado para apoio à fabricação ou para o desenvolvimento de novos produtos.

The need for the lubrication of internal combustion engines as lead to the development of pressurized systems of lubrication. The classic oil pumping systems for engines, involve a debit that is proportional to the engine's regime, which, in most part of the regimes, translates in a loss of power once the debit overpowers the necessities. The development of oil pumps with varied flow rate is a good solution since it becomes possible to adjust the flow rate to the engine's needs. It's crucial to make a correct sizing of these systems, otherwise the functioning and performance of the engine can be at stake. The VDOP (variable displacement oil pump) are more complex and composed by a bigger number of components than the traditional oil pumps. This technology is recent and is yet in need of scientifically research in many technologic aspects, not just geometrical and dimensional of the product but also products fabrication process, that can assure a product with quality and long life. That way, the utilization of tools that can establish the minimum and maximum free space of function of the different components with base on the technical documents, are indispensable. One of the tools used on the development of the product and the products fabrication process, is the dimensional chain method. This method calculates the sum of the tolerance intervals of all dimensions, associated to each function, returning the value of the maximum and minimum free space between the components. This dissertation involved a partnership with Renault Cacia SA with the means of developing a dossier applying the dimensional chain method for an oil pump, already in production, that is used on engines of the Renault group. In this document, it's made an enumeration of the existent pumps and the most common in the market. It's also made a study of the process of application of the dimensional chain model and its importance. These studies were crucial for obtaining knowledge on the function of the different components in the oil pump, with the objective of defining the functional conditions of those components. Afterwards, the dimensional chain model was applied to those functional conditions and an analysis was made on the results. In this document, it's possible to see some examples of study, with the introduction of the problem, an applied modelling and an analysis of the results. In certain cases, improvement proposals are presented, to resolve the identified issue. These examples demonstrate the work done in order to obtain a dossier of the product that can be used as a support to the fabrication or the development of new products