Sistema de alimentação de combustível do motor 1.6 MSI do Virtus 2019

A primeira geração do Volkswagen Virtus foi lançada no Brasil em 2019 e despertou muito o interesse dos consumidores, justamente por se tratar de um belo carro. Porém, nem só de beleza vive um ótimo veículo. Ele precisa oferecer muitos benefícios a seus ocupantes, tais como segurança ativa (para evitar acidentes) e passiva (para reduzir os danos aos ocupantes em casos de acidentes), além de conforto durante a viagem. O carro precisa também ser equipado com um motor que garanta eficiência e força. Nesse quesito, o Virtus possui versões que são equipadas com o motor EA211 – 1.6 – 4 cilindros, capaz de entregar uma potência de 117 cv (cavalo-vapor) e um torque de 162 Nm (Newton-metro) quando abastecido com etanol.

Características do motor MSI

Por ser um motor da família EA211, o MSI possui diversas características técnicas que já são conhecidas em outras versões de motores EA211. Dentre elas, podemos destacar:

Bloco de alumínio – O emprego do alumínio na construção do bloco do motor trouxe alguns benefícios, como a redução de peso – o motor chega a pesar 15 kg a menos do que motores anteriores (de ferro fundido) –, a capacidade de o motor atingir sua temperatura de trabalho muito mais rápido, melhor dissipação de calor e melhor relação peso X potência. Tudo isso resultando em mais economia de combustível e menor emissão de poluentes.

 

LEGENDA: Apesar de o bloco do motor ser de alumínio, as camisas dos cilindros são de aço e fundidas ao bloco.

 

Árvore de manivelas aliviada – Além de ser forjada, a árvore de manivelas passou por um processo de retirada de massa de metal dos seus moentes, o que trouxe uma redução de 40% do seu peso. As bielas têm os furos de fixação dos pinos de pistão no formato trapezoidal, o que proporciona melhor distribuição da energia produzida na combustão. O conjunto biela-manivela ainda recebeu redução de seu peso em 32% das bielas e 40% dos pistões.

LEGENDA: Os moentes da árvore de manivelas possuem partes ocas, o que proporciona a redução de seu peso.

Cabeçote – Possui o coletor de escapamento integrado. Com isso, na fase de aquecimento do motor, o líquido de arrefecimento é aquecido mais rapidamente pelos gases de escape e o motor atinge sua temperatura de trabalho mais rapidamente. Devido à pequena superfície das paredes do duto de escape até o conversor catalítico, o gás de escape não perde muito calor durante o aquecimento do motor e, mesmo com o arrefecimento, o conversor catalítico é aquecido mais rapidamente até atingir sua temperatura de trabalho. Na fase quente do motor, o coletor de escapamento é arrefecido de forma mais severa pelo líquido de arrefecimento e o motor trabalha numa faixa mais otimizada de consumo de combustível e lâmbda 1 (fator relacionado com a mistura ar-combustível).

Duplo circuito de arrefecimento – O controle da temperatura do cabeçote e do bloco do motor é feito de forma individual. Isso é possível já a partir do módulo de bomba d’água, instalado no flange traseiro do cabeçote, que distribui os dois circuitos de arrefecimento, separando-os por meio de duas válvulas termostáticas. A do cabeçote possui o seu início de abertura a 80 °C e a do bloco tem o seu início de abertura a 90 °C. Esse duplo circuito de arrefecimento proporciona a redução no atrito entre as peças móveis e fixas da parte de baixo do motor, otimizando a eficiência do motor.

Comando de válvulas com construção monolítica – A montagem dos eixos dos comandos de escapamento e admissão é feita sob o princípio de formação única. Isso significa que esses eixos e os cames são unidos de uma maneira que não permite que sejam separados do alojamento de comandos. A vantagem trazida por essa construção monolítica é a redução de atrito, pois os mancais são roletados. Porém, nos casos em que se deseja a substituição de um dos eixos de comando, só será possível a substituição do módulo de comando de válvulas por completo. 

Comando de admissão variável – As válvulas de admissão possuem variação nos diagramas de abertura e fechamento em até 42 graus em relação à árvore de manivelas, o que é possível porque a polia do comando de admissão possui um elemento variador do tipo aletas e sem escalonamento. Isso significa que a ECU do motor pode adiantar ou atrasar o tempo de abertura das válvulas de admissão de acordo com a demanda, proporcionando melhor enchimento dos cilindros em cada rotação e maior performance em todas as rotações do motor, o que traz maior conforto ao dirigir, principalmente por conta da otimização do torque em baixas rotações.

LEGENDA: O motor MSI é multiválvulas (quatro válvulas por cilindro). As vantagens trazidas são: menor gasto energético do motor para o acionamento das válvulas, maior vazão na entrada do ar e melhor aproveitamento da mistura ar-combustível.

O sistema de injeção de combustível

O motor MSI é aspirado e possui sistema de injeção indireta de combustível. Isso quer dizer que o combustível injetado nos cilindros passa antes pelas válvulas de admissão e, no momento em que o pistão se desloca de PMS (Ponto Morto Superior) até PMI (Ponto Morto Inferior) na fase de admissão, esse combustível se combina com o ar admitido nesse mesmo instante, formando a mistura ar-combustível, que será comprimida na fase de compressão e queimada na fase de combustão. O sistema de injeção trabalha em conjunto com outros sistemas que compõem o gerenciamento eletrônico do motor. São eles:

Sistema de ignição – É composto pelos seguintes itens: sensor de rotação – G28, que identifica a rotação da árvore de manivelas, cujo sinal é determinante para a ECU do motor iniciar as combustões; sensor de fase do cabeçote – G40, pelo qual a eletrônica identifica em qual ciclo do motor cada um dos cilindros se encontram; bobinas de ignição N70, N127, N291 e N292, cada uma para um cilindro do motor, que se encarregam de gerar e enviar a centelha para suas respectivas velas de ignição; e sensor de detonação – G61, que tem a função de identificar as detonações espontâneas de cada um dos cilindros, informações com as quais a ECU do motor pode atrasar o ponto de ignição e voltar a adiantar o ponto de ignição de cada cilindro de forma individual, com o objetivo de otimizar o torque em cada combustão.

Sistema de admissão de ar – Depois que o ar é filtrado pelo elemento filtrante, ele é direcionado para o coletor de admissão do motor, onde está instalado o sensor de pressão e temperatura do ar admitido – G71/G42, mais popularmente conhecido como MAP (Medidor de Pressão do Ar). Logo na entrada do coletor, existe o corpo da válvula borboleta, que é composto por dois sensores de posição da válvula – G187 e o G188, os quais trabalham com redundância de informação – e pelo atuador da válvula borboleta – G186, que por sua vez é excitado pela ECU do motor com pulsos PWM (Pulso com Largura Modulada) e faz a abertura e o fechamento dessa válvula de acordo com a demanda de ar necessária.

Pedal do acelerador – A solicitação de aceleração é enviada para a ECU do motor por meio de dois potenciômetros existentes no pedal do acelerador, que são os sensores G79 e G185. Eles variam seus sinais analógicos com o range de tensão de 0 a 5 volts (0 Volts < sinal < 5 Volts). Esses sinais são redundantes, porém com amplitudes diferentes para que a ECU confirme que realmente o pedal do acelerador está sendo acionado pelo condutor. Com os sinais dos sensores G79 e G185, a ECU gerencia o ponto de ignição, o tempo de injeção e o ângulo de abertura da válvula borboleta.

Sistema de arrefecimento – O controle da temperatura é importante para que o motor esteja sempre dentro de sua faixa ideal de temperatura de trabalho durante o funcionamento e para que não haja um superaquecimento no motor. Esse controle também é primordial para que a mistura ar-combustível seja sempre a melhor possível em todos os regimes de funcionamento do motor e em variados valores de temperatura.     

Sistema de alimentação de combustível – Tem como principais funções armazenar o combustível (gasolina e/ou etanol) em um reservatório e garantir o fornecimento desse combustível ao sistema de injeção do motor. Os componentes do sistema de alimentação são: tanque de combustível, bomba G6, filtro de combustível, dutos de saída e de retorno, válvula de regulagem da pressão, tubo distribuidor de combustível e válvulas injetoras. Além disso, o sistema de alimentação de combustível ainda conta com um sistema de reaproveitamento dos gases que controlam a pressão no interior do tanque de combustível. Esses gases são tratados por meio de um reservatório de carvão ativado (cânister) e liberados periodicamente ao motor por meio de uma válvula solenoide – N80, que se encarrega de impedir ou permitir a passagem desses gases ao sistema de admissão do motor para serem queimados nas combustões.  

Bomba de combustível G6 – Está instalada no interior do tanque de combustível e tem o seu funcionamento On/Off. Quando ligada, ela é energizada com tensão contínua de 12 Volts, proveniente do relé da bomba de combustível – J17. A bomba G6 gera uma pressão de aproximadamente 6 bar, mas no seu conjunto existe um regulador de pressão que regula essa pressão dentro de um range de 4,2 a 4,4 bar.

Verificação de funcionamento da bomba G6

Para certificar-se do perfeito funcionamento da bomba de combustível G6, existem algumas medidas. A primeira delas é a verificação da pressão de alimentação do sistema. Nesse procedimento, você irá precisar do medidor de pressão VAS6550 e dos adaptadores VAS6550/1 e VAS6550/2, que deverão ser instalados em série na linha de alimentação de combustível em um dos dois pontos possíveis, ou seja, nas conexões próximas ao motor (ao lado do reservatório de líquido de arrefecimento) ou nas conexões localizadas no flange superior da bomba G6.

LEGENDA: VAS6550

Procedimento de verificação da pressão – Prepare o medidor de pressão VAS6550 com os adaptadores. O VAS6550/1 deverá ser conectado ao registro A do medidor e instalado no duto de saída para o motor, e o VAS6550/2 deverá ser conectado ao registro B e instalado à conexão de entrada (lado da bomba de combustível). Ambos os registros deverão permanecer abertos, mas o registro identificado pela letra C do equipamento de medição deverá permanecer fechado durante todo o procedimento. Agora, conecte um scanner automotivo, acesse a eletrônica do motor e ative a função “Diagnóstico da bomba de combustível”. O valor da pressão deverá estar dentro do range de 4,2 a 4,4 bar.

Conferindo a pressão de retenção do circuito – Após os testes de verificação da pressão de alimentação do sistema de alimentação de combustível, desligue a ignição e monitore a pressão dessa linha, que deverá permanecer próximo de 4,2 bar. Mantenha o VAS6550 conectado a essa linha e continue monitorando. Após um intervalo de 10 minutos, o valor dessa pressão irá reduzir, mas não poderá estar abaixo de 3,0 bar. Em caso de pressão demasiadamente baixa, verifique a estanqueidade de toda a linha de alimentação e a integridade da bomba G6.

Verificando a tensão de alimentação da bomba G6 – Caso a pressão nominal não tenha sido alcançada, faça a medição da tensão de alimentação da bomba. Para isso, utilize um multímetro automotivo ajustado para medir tensão contínua e um adaptador VAS5565, que se conecta em série entre o conector da bomba e o chicote para permitir que o multímetro seja conectado em paralelo aos cabos de alimentação da bomba G6 e, assim, você possa avaliar o valor da tensão aplicada à bomba, que nesse caso deverá estar similar ao valor da tensão da bateria.

Medindo a resistência da bomba G6 – Dando sequência aos procedimentos de verificação, remova a bomba de combustível do tanque. Posicione-a em uma bancada, configure o multímetro automotivo para medição de resistência elétrica e o conecte entre os dois pinos das extremidades do conector de ligação da bomba G6, ou seja, pinos 1 e 5. Os valores de resistência possíveis de serem encontrados são:

·       para uma peça nova = 0,3 a 0,5 Ohm;

·       para uma peça em uso e em boas condições = aproximadamente 1,2 Ohm;

·       para bomba inoperante = valor de resistência infinito. 

 

LEGENDA: Efetue a medição de resistência da bomba G6 somente com o componente removido do tanque.

Válvulas injetoras

O motor MSI é equipado com o sistema de injeção multiponto, no qual um tubo distribuidor de combustível acomoda quatro válvulas injetoras, sendo uma para cada cilindro, identificadas pelos códigos N30, N31, N32 e N33. Essas válvulas são alimentadas com tensão contínua por meio do fusível SB 8 (fusível de posição 8 do porta-fusíveis B), localizado no cofre do motor, ao lado da bateria, cuja alimentação provém da saída (87) do relé principal do sistema de injeção – J271. Os sinais de acionamento dos injetores são chamados de TI (Tempo de Injeção) e acontecem através dos cabos de conexão individual das válvulas injetoras à ECU, nos pinos 85, 86, 87 e 88 do conector de ligação de 121 pinos da ECU.

LEGENDA: Diagrama elétrico que apresenta a conexão das válvulas injetoras à ECU do motor – J623.

 

Verificação de funcionamento das válvulas injetoras

Para confirmar que as válvulas injetoras se encontram em perfeitas condições de utilização, você poderá efetuar alguns procedimentos de teste, tais como: vazão, leque do spray, estanqueidade e valor da resistência elétrica. O equipamento de teste e limpeza das válvulas injetoras – EQ 7078 (ou similar) pode realizar todos esses procedimentos. Basta remover as válvulas injetoras do tubo distribuidor e instalá-las no equipamento. Em seguida, ativar a função “Auto check” e ajustar a pressão da linha do fluido da máquina em 4 bar. O equipamento irá efetuar os procedimentos de testes das válvulas de forma sequencial e automática.

Teste de vazão das válvulas injetoras – O EQ 7078 irá ativar as válvulas injetoras e mantê-las abertas por 30 segundos. Após esse período, é possível fazer a leitura do volume de fluido que cada válvula forneceu para o tubo de ensaio do equipamento. Convém que o volume de fluido existente em todos os tubos de ensaio esteja uniforme. A quantidade de fluido existente em cada tubo de ensaio deverá estar dentro de um range de 82 a 88 ml (mililitros).

Verificação do spray – O equipamento irá pulsar as válvulas injetoras com uma determinada frequência e, ao mesmo tempo, ativará uma lâmpada estroboscópica que irá piscar na mesma frequência de pulsação das válvulas injetoras, o que permitirá que você analise a abertura do leque do spray de cada uma das válvulas injetoras.

Resistência dos injetores – O equipamento ainda irá efetuar uma medição indireta da resistência elétrica de cada uma das válvulas, aplicando tensão e verificando o valor da corrente de consumo em cada uma delas. Caso algum desses componentes esteja em curto-circuito, um aviso sonoro será emitido pelo equipamento.

Estanqueidade – O equipamento EQ 7078 irá aplicar e manter uma pressão (previamente ajustada em 4 bar), mas os injetores permanecerão desativados. Nesse momento, você deverá observar se há gotejamento em alguma das válvulas injetoras. Caso haja esse tipo de falha, convém substituir a válvula injetora.

 

LEGENDA: Você ainda pode optar por efetuar a medição da resistência elétrica de cada uma das válvulas injetoras. Nesse caso, utilize um multímetro, aplicando suas pontas nos terminais da válvula. O valor da resistência de cada uma delas deverá estar entre 11,4 e 12,7 Ohms.

 

Filtro de combustível

Nos veículos que utilizam tecnologia flexível de combustíveis, a substituição do filtro de combustível deve ser realizada em todas as manutenções preventivas. Isso é necessário porque, por conta das características distintas entre o etanol e a gasolina, a saturação do filtro de combustível pode ser mais acentuada, o que pode comprometer os valores de pressão e vazão da linha de alimentação de combustível e reduzir a eficiência de funcionamento do motor. O filtro de combustível está instalado abaixo do veículo, próximo ao tanque. No momento da substituição, é importante atentar-se ao correto posicionamento da peça nova, pois o filtro estabelece um sentido único de fluxo do combustível, o qual é indicado por setas no corpo do filtro. Vale lembrar que as presilhas de fixação das mangueiras do filtro deverão ser substituídas juntamente com o filtro.

LEGENDA: A diferença entre a coloração dos acoplamentos de conexão ajuda na correta identificação de entrada e saída das mangueiras. 

 

Sistema E-Flex

O motor MSI é equipado de série com o sistema E-Flex, que chegou nos motores de tecnologia Flex e permite o funcionamento do motor com etanol, gasolina ou com a mistura de ambos os combustíveis, em qualquer proporção de um ou de outro. O sistema E-Flex fez com que fosse possível dispensar o uso do tanquinho de gasolina para o sistema de partida a frio. Ao invés disso, ele possui elementos aquecedores elétricos (PTC – Coeficiente de Temperatura Positivo) que são excitados com corrente elétrica proveniente de pulsos PWM, que aquecem o combustível existente no tubo distribuidor em até 80 °C. Dessa forma, o motor entra em funcionamento muito rapidamente, mesmo em baixas temperaturas do ambiente e mesmo que o veículo esteja abastecido com 100% de etanol.

Componentes do sistema