Motor EA211 1.0 três cilindros MPI: ajustes e diagnósticos

Motor EA211 1.0 três cilindros MPI: ajustes e diagnósticos

O EA211 1.0 três cilindros MPI (Motor aspirado com sistema de injeção multiponto sequencial) chegou ao Brasil equipando o Fox BlueMotion em meados de 2012. Existia uma expectativa sobre o seu desempenho num carro com a massa que o Fox possui. Porém, pouco tempo depois, ficou popular por entregar desempenho superior ao EA111 1.0 Flex, que equipava os modelos de Fox 1.0 convencionais.

Os veículos BlueMotion têm apelo totalmente voltado para baixa emissão de poluentes, com ajustes na aerodinâmica, tais como:

·       modificações nas coberturas do para-choque e da grade do radiador;

·       pneus “verdes” (nome dado a pneus dotados de tecnologia para diminuir o atrito com o solo sem que haja perda de estabilidade, otimizando o deslocamento do veículo e proporcionando menor consumo de combustível);

·       sistema BlueMotion Technology, que traz para o condutor, via painel de instrumentos, dicas importantes, a fim de uma economia de combustível – por exemplo: manter as janelas fechadas para diminuir a resistência ao ar, engatar a marcha ideal à velocidade e rotação do motor, etc.

Conceito BlueMotion

É uma iniciativa da marca Volkswagen que visa à sustentabilidade por meio da redução do consumo de combustível e da utilização de materiais de fontes renováveis, reutilizáveis ou recicláveis, com o objetivo de reduzir a emissão de poluentes.

 

Aplicação do motor 1.0 três cilindros no Brasil

Este motor produz, quando abastecido com etanol, 55 kW de potência @6250 RPM e 95 Nm de torque @ 3000 RPM. Por conta desse desempenho, substituiu o motor EA111 1.0 quatro cilindros Flex. Atualmente, equipa todas as versões do Up! aspirado, do Gol 1.0, do Fox 1.0 e do Polo MSI 1.0 aspirado. 

Downsizing

O motor 1.0 três cilindros segue o conceito Downsizing, que consiste em motores de tamanhos menores, mas com grande entrega de torque, potência e, ainda, baixa emissão de poluentes. Todos esses ganhos são proporcionados pelo emprego de tecnologia no desenvolvimento dos motores downsizing.

Bloco do motor

O bloco do motor é construído em liga de alumínio, o que diminui consideravelmente o seu peso (o 1.0 três cilindros pode chegar a ser 24 Kg mais leve do que os motores convencionais, construídos em ferro fundido). Os cilindros são de aço, fundidos a alumínio, mas sem a possibilidade de remoção do bloco. A temperatura de trabalho do bloco é de 105°C e pode ser controlada por meio de uma válvula termostática do sistema de arrefecimento exclusiva para o líquido que circula nesse bloco. A grande vantagem dessa temperatura de trabalho é a diminuição do atrito entre as peças móveis, o que promove um ganho de eficiência energética do motor.

Na imagem (vista superior), é possível visualizar a passagem de ar que se direciona ao cárter e irá ser fundamental para o trabalho de ventilação dos gases (do efeito Blow By) que se formam nesse cárter. Também é possível ver as galerias de circulação do líquido de arrefecimento e, ainda, que os cilindros, por conta das galerias, ficam separados dos pontos de fixação do bloco ao cabeçote, o que promove uma menor ovalização e/ou conicidade dos cilindros, pois estes não sofrem incidência do torque dos parafusos de fixação.

Conjunto árvore de manivelas/bielas/pistões

Por trabalhar com apenas três cilindros, a árvore de manivelas possui quatro munhões (mancais de fixação ao bloco). Os moentes (para a ­­fixação das bielas à árvore) são defasados a 120° cada um, ou seja, a cada 120° de deslocamento da árvore de manivelas, um pistão estará em PMS (Ponto Morto Superior). Apesar de termos um pistão em PMS a cada terço de volta, a combustão de cada cilindro acontece somente a cada 240°. Isso pelo fato do EA211 1.0 três cilindros ser um motor de quatro tempos e, como qualquer outro motor de ciclo Otto, seguir o conceito 2 por 1 – para cada volta do comando de válvulas, tem-se duas voltas da árvore de manivelas. Essas duas voltas são suficientes para que todos os três cilindros executem os seus quatro tempos (admissão, compressão, combustão e escape).

Os pistões possuem saias curtas e assimétricas. As bielas são craqueadas, ou seja, o furo de fixação à árvore de manivelas é inteiriço. Depois, sofrem uma quebra, formando os mancais, que só permitirão montagem em suas respectivas bielas, para que não haja intercambiação entre as peças e, consequentemente, ruído no motor por causa da falta de assentamento entre as partes. Já no furo para a fixação do pistão, cada biela tem o formato trapezoidal para uma melhor distribuição da energia por parte do conjunto pistão/biela.

As bielas possuem o formato trapezoidal no furo de fixação do pistão (1). Os mancais da biela (2) são craqueados, para que sejam formados os casais de peças e não seja possível a montagem do mancal de uma biela em outra que não seja seu par. A posição das manivelas da árvore de manivelas deixa os pistões posicionados defasados a 120° um do outro. Este motor não utiliza eixos equilibradores. 

Cárter

O reservatório de óleo lubrificante – ou, simplesmente, cárter – do EA211 1.0 três cilindros é dividido em duas partes: a inferior é de aço para que resista a possíveis impactos de materiais como pedra ou madeira; a superior é construída em alumínio e é um componente importante como parte da estrutura do motor. Além disso, o cárter de alumínio possui o alojamento do filtro de óleo e, também, o circuito de passagem do óleo lubrificante.

Ventilação do cárter

Todo motor sofre o efeito Blow By, que é a contaminação do óleo lubrificante pelos gases do combustível (o principal é o HC – Hidrocarboneto). Essa contaminação acontece na fase da compressão, na qual a mistura ar/combustível é comprimida para a atomização antes de entrar em combustão. Nessa fase, uma pequena parte dos gases consegue ultrapassar os anéis dos pistões e se mistura ao óleo lubrificante existente no cárter. Assim que o motor atinge a temperatura de trabalho, surgem vapores de gases no óleo, o que provoca um aumento na pressão no interior do cárter, a qual deverá ser controlada.

Sistema de ventilação positiva do cárter

O motor EA211 1.0 três cilindros possui uma válvula PCV (Ventilação Positiva do Cárter, na sigla em inglês). Essa válvula é popularmente chamada de Válvula Blow By e fica alojada na lateral do bloco do motor. Ela trabalha pelo princípio de labirinto, pois é constituída por paredes plásticas e válvulas no seu interior. À medida que o vapor se desloca do cárter em direção à válvula PCV, ele se choca contra as paredes plásticas desta e, também, contra as paredes metálicas do bloco. Com isso, acontece a separação: o óleo que está no estado de vapor se condensa, voltando ao seu estado líquido e retornando ao cárter pela força da gravidade; já os gases continuam se deslocando em direção às próximas paredes da válvula PCV e, finalmente, partem em direção ao coletor de admissão para serem levados às câmaras de combustão e participarem da queima.

Por meio da ilustração, é possível identificar o canal (indicado pela seta vermelha) por onde os gases, depois de separados do óleo lubrificante, passam em direção ao coletor de admissão para participar das combustões nas câmaras. Para todo esse trabalho, a válvula PCV possui uma membrana que controla a pressão dos gases no interior do cárter, tendo como referência a pressão atmosférica.

Cabeçote

O cabeçote deste motor é constituído em liga de alumínio e, diferentemente dos cabeçotes de motores convencionais, possui coletor de escapamento integrado. Esse coletor também é banhado pelo líquido do sistema de arrefecimento, o que traz algumas vantagens. São elas:

·       melhor aquecimento do motor na fase fria, pois, nesta, o líquido de aquecimento recebe o calor vindo dos gases de escape;

·       com o motor na temperatura de trabalho, o controle da temperatura dos gases de escape, promovido pelo líquido de arrefecimento, faz com que a eletrônica do motor consiga manter a mistura ar/combustível perto da faixa ideal, denominada por Lambda 1 (faixa em que o sinal da sonda lambda indica a mistura na proporção ideal de ar e combustível: entre rica e pobre).

Apesar de possuir o que há de mais moderno e tecnológico, o cabeçote deste motor pode ser avaliado quanto ao empenamento e folga das guias das válvulas de forma convencional.

Para a verificação de empenamento, basta utilizar uma régua de luz de 500 mm e um calibre de lâminas. Apoiando o cabeçote em uma bancada simples, com as câmaras de combustão voltadas para cima, posicione a régua e aplique o calibre de lâminas nos pontos onde há possível empenamento. O valor máximo admissível para um empenamento é de
0,05 mm.

Para a verificação de folga nas guias das válvulas, deve-se retirar as molas das válvulas e deslocar cada válvula a ser avaliada da sede, de forma a permitir que seja colocada a ponta do relógio comparador VAS 6079 nas cabeças das mesmas, com uma pré-carga de 1 mm. Esse relógio comparador deve ser fixado em uma base fixa VW387 (conforme a figura), de forma que o basculamento da válvula em questão possa ser medido pelo deslocamento da haste do relógio. O basculamento máximo da válvula é de 0,50 mm.

Duplo circuito de arrefecimento

O EA211 1.0 três cilindros possui um duplo sistema de arrefecimento. A divisão é realizada por meio do módulo de bomba d’água, instalado no flange traseiro do cabeçote. Esse módulo consiste em uma bomba d’água, que é acionada por uma polia dentada conectada ao eixo de comando de válvulas do escapamento por meio de uma mini correia dentada que não requer manutenção preventiva; e duas válvulas termostáticas: uma que se abre a 105°C para controlar a temperatura do líquido de arrefecimento do bloco do motor; e outra que se abre a 87°C e controla a temperatura do cabeçote.

Este flange aloja o módulo de bomba d’água. Para o ajuste da tensão da correia dentada, será necessário soltar e movimentar todo o flange, conferindo a respectiva tensão conforme o manual de reparação.

Fixação do cabeçote

Para a colocação do cabeçote, assim como em qualquer outro motor, devem ser utilizados parafusos novos, respeitando-se a sequência de aperto – em cruz, de dentro para fora e com as fases de acordo com a figura.

Módulo de comando de válvulas

Este motor possui duplo comando de válvulas e quatro válvulas por cilindro. O comando de admissão é variável, sendo uma variação de 42° em relação à árvore de manivelas e sem escalonamento. Além disso, o conjunto traz características construtivas diferentes em comparação com os comandos de válvulas de motores convencionais. Os mancais dos comandos foram substituídos por rolamentos, com o intuito de reduzir o atrito entre os eixos e as bases do conjunto e, assim, promover ganho de eficiência energética do motor. Não é possível remover a tampa e os eixos de comando das válvulas.

Para a montagem do módulo de comando de válvulas, esses eixos de comando são mergulhados no nitrogênio líquido para sofrer um resfriamento. Os cames e a roda geradora de pulso do sensor de fase são aquecidos a 170°C para sofrerem dilatação. Esses cames e a roda geradora são posicionados no módulo e os eixos são introduzidos, ainda resfriados. Após todos os componentes voltarem à temperatura ambiente, o conjunto passa a ser uma única peça, sendo impossível de se removerem os eixos de comando, o que impede a desmontagem. Portanto, se houver alguma falha mecânica em qualquer uma dessas peças, será necessária a substituição do módulo de comando de válvulas por completo.

Apesar do módulo de comando de válvulas ser constituído em uma única peça, é possível realizar o teste de folga axial dos eixos de comando de válvulas de admissão e escapamento. Para isso, basta posicionar, no eixo a ser avaliado, um relógio comparador
VAS 6079 (com o apoio da base fixa VW 387), dar uma pré-carga de 1 mm e realizar a movimentação do eixo. É importante que o módulo de comando de válvulas tenha sido removido e seja colocado em uma bancada. O deslocamento máximo de qualquer um dos eixos é de 0,25 mm. Caso a folga seja maior do que esse valor, substitua o módulo de comando de válvulas.

Sistema de ignição

A sequência de ignição do EA211 1.0 três cilindros é 1 – 2 – 3. As velas de ignição devem ser substituídas a cada 40 mil Km. Para a fixação das velas novas, deve ser aplicado um torque de 25 Nm. Esse valor de torque deve ser respeitado, pois cada vela acompanha uma arruela que se deforma no aperto, com o intuito de garantir o assentamento da vela de ignição; além disso, o torque correto irá proporcionar o exato posicionamento do eletrodo lateral da vela de ignição para um melhor funcionamento do sistema de ignição. As bobinas são individuais (Pen Coil) e não é recomendável realizar medições dos valores de resistência dos circuitos primários e/ou secundários das mesmas, pois cada bobina possui, no seu corpo, um diodo de alta tensão que pode ser danificado durante esse tipo de medição. Para o teste dessas bobinas, é recomendável utilizar um osciloscópio.

Correia dentada e tensor

A correia dentada tem a previsão de troca com 120 mil Km rodados ou quatro anos e meio de uso. Porém, em todas as manutenções preventivas, deve ser verificada e substituída, caso tenha sido identificado um desgaste prematuro. O tensor da correia dentada deve ser substituído quando for necessária a troca dessa correia. Um possível desgaste prematuro no tensor apresentaria ruídos, mas é preciso ter cuidado no momento desse diagnóstico, visto que o ruído produzido por esse componente é similar ao ruído de outras peças, tais como os rolamentos do alternador.

Para a substituição do conjunto de correia dentada e tensor, não há necessidade da remoção do suporte de fixação do coxim do motor. Isto porque, ao se retirar a cobertura plástica das polias do comando de válvulas, é possível observar que há espaço suficiente para a colocação das ferramentas de remoção T10500 (1) e T10499 (2) e, também, para a retirada das peças usadas e a colocação das novas. O torque a ser aplicado no parafuso do tensor é de
25 Nm.

Capítulo 2

Procedimento de substituição de correia dentada e do tensor

As polias do comando de válvulas possuem características peculiares. Uma delas é o seu formato trioval. Tanto a polia do comando de admissão quanto a do comando de escape são ovalizadas a cada 120° de sua circunferência. Essa triovalização contribui para aumentar a força (trazida da árvore de manivelas) que irá movimentar os eixos dos comandos, cujos cames irão acionar os balancins RSH (balancins roletados) para os trabalhos de abertura das válvulas. Dessa forma, no momento exato em que os dentes da correia, que estão exercendo a força, estiverem em contato com os dentes das polias, posicionados no ponto ovalizado das mesmas, as respectivas válvulas estarão sendo acionadas pelos balancins e irão se abrir. Além do ganho de força nos momentos de abertura das válvulas, esse formato trioval das polias contribui para a atenuação de ruído proveniente do movimento lateral da correia dentada.

Além de serem triovais, as polias dos comandos de válvulas não são travadas ao eixo por não possuírem chavetas. Por isso, durante o procedimento de sincronismo do motor, não podem ser consideradas as posições das polias. O procedimento correto é travar os eixos dos comandos de válvulas pela parte traseira do cabeçote utilizando a ferramenta T10477. Essa ferramenta possui uma posição correta de instalação, considerando o primeiro cilindro em PMS. Os parafusos de fixação das polias deverão estar frouxos o suficiente para que estas girem livremente (em relação aos seus respectivos eixos comandos) durante o procedimento de sincronismo do motor. Apesar dessas polias estarem girando livremente, elas possuem um posicionamento correto (por conta da triovalização), e devem ser travadas na posição correta com o auxílio da ferramenta T10476. Os parafusos de fixação das polias devem ser substituídos sempre que forem removidos. O torque de aperto desses parafusos é de 50 Nm.

Posicionamento da árvore de manivelas

É sempre recomendável o procedimento de retirar a vela de ignição do primeiro cilindro, aplicar uma ferramenta que seja capaz de alcançar a cabeça do pistão (uma chave de fenda, por exemplo) e movimentar a árvore de manivelas com o intuito de deixar esse primeiro cilindro em PMS. Após esse passo, retire o bujão lateral do motor, localizado na lateral direita do mesmo, e instale, no s