Motor: Detalhes mecânicos do motor VW 1.0 TSI EA211

 

Apresentamos as principais características construtivas do motor três-cilindros da família EA211 da Volkswagen, equipado com turbocompressor, injeção direta e arrefecimento com duas válvulas termostáticas, entre outros recursos diferenciados

Texto: Fernando Lalli

Foto: Vanderlei Vicario e Divulgação/VW

 

Caminho sem volta: acompanhando a tendência mundial do downsizing, os motores três-cilindros vieram para ficar no mercado brasileiro. Graças à evolução da tecnologia pelas fabricantes de automóveis, hoje é possível produzir em larga escala um motor 1.0 com potência e torque equivalentes ou maiores que um motor 1.6 ou 1.8 de vinte anos atrás, mesmo com um cilindro a menos. Basta adicionar um pequeno turbo, injeção direta e uma larga dose de soluções inteligentes de engenharia para preservar sua longevidade.

 

A principal vantagem é o menor consumo de combustível sem perder em desempenho na comparação com propulsores aspirados maiores e mais antigos. Porém, para obter esse ganho, esses novos motores receberam avanços que permitem trabalhar com menor folga interna entre as peças móveis, maior controle da temperatura de trabalho, maior eficiência na injeção e queima da mistura ar/combustível dentro dos cilindros.

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É o caso do motor 1.0 TSI da Volkswagen, da família EA211, que equipa atualmente quatro veículos em três configurações diferentes: o up! TSI (até 105 cv de potência e 16,8 kgfm de torque), Golf Comfortline (até 125 cv e 20,4 kgfm), Polo 200 TSI e Virtus 200 TSI (ambos com até 128 cv e 20,4 kgfm de torque). Todos são produzidos na fábrica da Volkswagen na cidade de São Carlos/SP.

 

Mecanicamente, há pouca diferença entre eles. “As características construtivas são exatamente as mesmas. A diferença está nas dimensões dos turbos e intercoolers de cada um”, declara o instrutor de pós-vendas da Academia Volkswagen, Cristiano Norberto.

 

Ficha técnica

Cilindrada: 999 cm³ Diâmetro dos cilindros x curso dos pistões: 74,5 x 76,4 mm N° de cilindros: 3 em linha Válvulas por cilindro: 4 Posição: Transversal, à frente do eixo Taxa de compressão: 10,5:1 Formação de mistura: Injeção direta de combustível, dispensa partida a frio Potência líquida máxima: 101 cv (G) / 105 cv (E) a 5.000 rpm (up! TSI) 116 cv (G) / 125 cv (E) a 5.500 rpm (Golf Comfortline) 116 cv (G) / 128 cv (E) a 5.500 rpm (Virtus e Polo) Torque líquido máximo: 16,8 kgfm (G/E) a 1.500 rpm (up! TSI) 20,4 kgfm (G/E) entre 2.000 e 3.500 rpm (Golf Comfortline, Polo e Virtus)

 

 

 

 

 

EFICIÊNCIA TÉRMICA

 

 

O conceito TSI (Turbo Stratified Injection) da Volkswagen é a junção de algumas tecnologias. No caso, a sobrealimentação com turbocompressor, o coletor de admissão com intercooler e a injeção direta de combustível. Esses recursos permitem que motores de baixa cilindrada tenham alta entrega de torque em baixas rotações.

 

Uma das principais características do motor EA211 1.0 TSI é o duplo circuito de arrefecimento com duas válvulas termostáticas: uma para controlar a temperatura no cabeçote, outra para controlar a temperatura no bloco. Cristiano explica que o bloco do motor precisa de uma temperatura consideravelmente elevada para obter menor atrito das peças móveis, ao passo que o ideal para o cabeçote seria trabalhar mais frio. Por isso, o sistema é dividido para otimizar a temperatura em cada área.

 

O especialista da VW relembra que, conceitualmente, todo motor a combustão perde a maior parte de sua energia (gerada ela combustão dentro dos cilindros) em calor e atrito. Apenas um terço da energia, aproximadamente, é transformada em movimento mecânico. Quanto maior o aproveitamento dessa energia, mais eficiente é o motor.

 

“Este motor faz uma gestão térmica do sistema de arrefecimento, aproveitando o calor gerado a todo instante para ter ganho de eficiência, resultando em aumento de torque. Por exemplo, o turbo tem sua temperatura controlada pelo líquido de arrefecimento. O calor retirado dele pelo líquido também é aproveitado para o trabalho no motor”, conta Cristiano. O arrefecimento ainda possui uma bomba elétrica auxiliar, que trabalha sob demanda.

 

Para demonstrar os detalhes construtivos do motor 1.0 TSI EA211, dividimos a apresentação do motor por sistemas, citando a seguir seus componentes e principais características.

 

ADMISSÃO DE AR

 

1. Turbo: Versão do up! chega a 1 bar de pressão. Possui válvula wastegate com controle totalmente elétrico e gerenciamento de temperatura pelo sistema de arrefecimento do motor.

 

 

2. Duto de admissão de ar: Leva o ar da “parte fria” do turbo ao corpo de borboleta. É preso apenas por engates rápidos para deixar sua remoção mais prática. Não precisa de ferramentas.

 

 

3. Intercooler: Refrigera o ar que foi sobrealimentado. Está integrado ao coletor de admissão e é refrigerado pelo líquido de arrefecimento – por isso, é chamado pela VW de “watercooler”. Há um radiador auxiliar para arrefecer o líquido que circula no intercooler. A vantagem do recurso é manter o sistema em temperatura constante.

 

 

 

Obs.: Pelo fato do intercooler estar integrado ao coletor de admissão e ser refrigerado pelo líquido de arrefecimento, caso o veículo sofra uma colisão frontal, a recomendação expressa a fabricante é manter o carro desligado. Se eventualmente o intercooler se romper pelo impacto, em caso de posterior funcionamento do motor, há a possibilidade de o líquido de arrefecimento vazar para dentro do coletor, ser admitido pelo cilindro e provocar calço hidráulico.

 

4. Coletor de admissão: É preso ao bloco por apenas cinco parafusos torx 30.

 

 

5. Mangueira do sistema blow-by: O sistema de recirculação de gases do cárter usado neste motor tem apenas uma mangueira, ligando a válvula PCV (ventilação positiva do cárter) ao coletor de admissão. Dentro do coletor, há uma válvula que fecha a passagem quando o motor está trabalhando sobrealimentado e abre novamente na marcha lenta para a passagem dos gases. (Veja mais no item nº 40).

 

 

INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL

 

6. Duas bombas de combustível: Sistema de injeção começa pela bomba de baixa pressão dentro do tanque de combustível. O combustível vindo de lá alimenta a bomba de alta pressão, esta integrada ao cabeçote..

 

 

Obs.: Muito cuidado com reparos na injeção, pois, o sistema é feito para manter a pressão mesmo com o motor desligado. Caso a intervenção seja necessária, é preciso executar a despressurização do sistema via scanner para então fazer a remoção.

 

7. Galeria de combustível: Fabricada em aço para suportar a alta pressão vinda da bomba, a galeria de combustível (também chamada de flauta) distribui o combustível aos três injetores, que borrifam o combustível diretamente no cilindro.

 

 

8. Sensor de pressão de combustível: Está posicionado na galeria de combustível. A pressão da injeção varia numa escala entre 50 e 220 bar.

 

 

9. Válvulas injetoras de combustível (Bicos injetores): Como é característico da injeção direta, as extremidades dos injetores (que contêm os orifícios responsáveis pela pulverização do combustível) estão localizadas dentro dos cilindros (9a). Em caso de remoção, Cristiano adverte que há um anel de vedação de teflon, bem próximo da ponta da válvula injetora, que deve ser substituído obrigatoriamente. Caso contrário, a compressão do cilindro será afetada. O especialista também avisa que, se houver necessidade da limpeza por algum motivo, a resistência dessas válvulas de injeção direta é diferente dos injetores multiponto convencionais – ou seja, o equipamento deve estar preparado para suportar essa diferença de resistência, senão, pode ser danificado.

 

 

 

Obs.: Como o motor trabalha com entrega de torque máximo logo aos 1.500 rpm, caso o proprietário do veículo utilize gasolina e/ou etanol de má qualidade, um dos efeitos colaterais pode ser a carbonização da câmara de combustão. “Com a falta de qualidade do combustível, motores que trabalham em baixa rotação estão suscetíveis à carbonização”, afirma Cristiano. O especialista ressalta que esse tipo de motor trabalha com mistura extremamente pobre, com o mínimo combustível injetado possível para maximizar a eficiência. “A dica é utilizar sempre o melhor combustível possível”, aconselha.

 

SINCRONISMO

 

10. Sincronismo do motor: Em relação ao virabrequim, os variadores de fase alteram a abertura e fechamento das válvulas em 50° na admissão e 40° na exaustão. A ordem de ignição dos cilindros é 1-2-3 e os tempos de explosão acontecem a cada 240° de volta do virabrequim.

 

 

11. Correia de sincronismo do motor: É projetada para ser substituída após 120 mil km ou 4 anos e meio de uso – o dobro das correias de sincronismo convencionais.

 

 

Obs.: Obs: Caso exista a necessidade de remover a correia do sincronismo fora do período de troca indicado pela fabricante para reparo em outra peça, sua substituição não é obrigatória. Basta examiná-la visualmente quanto a seu estado (sem dobras e fissuras nos dentes ou marca de desgaste excessivo no costado) e marcar sua posição de trabalho para que seja montada no mesmo sentido. Obviamente, em casos desse tipo, sua remoção deve ser cuidadosa para evitar danos.

 

12. Amortecedor de vibrações: Polia ligada ao virabrequim movimenta a correia de acessórios. Em sua remoção, é necessário utilizar uma ferramenta especial para travá-lo e uma chave-estrela 22 mm para soltar o parafuso de fixação. O amortecedor de vibrações é desbalanceado para compensar a vibração natural de um motor três-cilindros (12a). Por isso, possui a marcação que indica sua posição de montagem em ponto morto superior tanto na polia quanto na capa inferior da correia (OT) (12b). Também há um sistema de multichavetas que oferece uma resistência maior (12c).

 

 

13. Rolamento tensor: Para sua remoção, é necessária uma chave 13 mm no parafuso de fixação do rolamento e uma ferramenta especial para tirar a tensão aplicada na correia. Rolamento tensor

 

 

14. Sincronismo dos eixos de comando de válvulas: Para colocar o 1.0 TSI em sincronismo, Cristiano destaca a ferramenta que coloca os dois eixos de comando de válvulas no ponto. Essa ferramenta é posicionada tanto na polia da bomba d’água (lado do volante, ligada ao eixo de comando de exaustão) quanto na extremidade do comando de admissão – ambas protegidas por capas plásticas. Os ressaltos de fixação da ferramenta são excêntricos, de modo que só encaixam quando os dois eixos estão na posição correta.

 

 

15. Sincronismo das polias dos comandos de válvulas: Existe uma segunda ferramenta, esta, para sincronismo das polias dos eixos de comando (15a). Além disso, cada polia possui um ressalto que deve coincidir com suas respectivas marcações no bloco do motor (15b). Porém, essa ferramenta não pode ser utilizada como única referência. (Veja mais no item nº 25).

 

16. Sincronismo do virabrequim: Para colocar o virabrequim (árvore de manivelas) no ponto, há outra ferramenta especial, semelhante a um parafuso. Deve ser instalada após a remoção de um bujão no bloco, no lado da exaustão, próximo ao volante. Para comprovar que o virabrequim está no ponto, a cabeça do “parafuso” deve ficar faceada ao bloco.

 

 

ARREFECIMENTO

 

17. Módulo de arrefecimento: O coração do sistema de arrefecimento deste motor está no corpo que contém a bomba d’água e as duas válvulas termostáticas: uma para o circuito que se destina ao cabeçote e outra para o bloco do motor.

 

Obs.: O sistema de arrefecimento é hermeticamente fechado, ou seja, totalmente selado. Por isso, ele preserva a pressão interna mesmo com o motor frio, desligado após horas. Se for necessário fazer alguma intervenção no sistema, o especialista da Volkswagen aconselha a abrir a tampa do reservatório com muito cuidado, pois haverá pressão residual.

 

 

18. Bomba d’água: É movimentada por uma pequena correia ligada à polia no eixo de comando de válvulas de exaustão. (18a) A predição de manutenção dessa correia é a mesma da correia de sincronismo do motor: 120 mil km ou 4 anos e meio. Para aplicar a tensão correta nessa correia, é necessário aplicar o torque de 30 Nm no ponto indicado na foto (18b) e, então, apertar os parafusos de fixação do módulo no motor. Cristiano recomenda que essa operação seja feita por dois mecânicos.

 

 

19. Hélice da bomba d’água: Possui duas tomadas para geração de fluxo, uma para cada circuito.

 

 

20. Válvula termostática do circuito do cabeçote: Abre a 87°C. Após abrir, o líquido é direcionado ao circuito do bloco do motor.

 

 

21. Válvula termostática do circuito do bloco: Abre a 105°C. Após abrir, o líquido é direcionado ao radiador.

 

Obs.: O diagnóstico de problemas no arrefecimento segue os mesmos princípios de qualquer motor. Porém, se caso for necessário trocar uma das válvulas termostáticas, Cristiano recomenda a fazer a substituição das duas, pois, além de aproveitar a operação de desmontagem do motor, ambas trabalham em conjunto.

 

 

22. Sensor de temperatura do líquido de arrefecimento: Há apenas um, próximo ao coletor de exaustão, por onde também circula o líquido.

 

 

CABEÇOTE

 

23. Módulo de comando de válvulas: O duplo comando de válvulas é integrado à tampa do cabeçote. Os eixos não podem ser removidos. Quando são montados na tampa de válvulas na ábrica, os eixos são resfriados no nitrogênio líquido, enquanto os cames e rodas geradoras de pulso são aquecidas a 170°C. Quando voltam à temperatura ambiente, as peças estão em suas posições ideais de trabalho. Para apoiar os eixos, há rolamentos ao invés de mancais.

 

 

Obs.: Se um eixo sair de sua posição original, o módulo de comando de válvulas precisa ser substituído por inteiro. Cristiano pondera, no entanto, que esta é uma possibilidade remota.

 

24. Peças removíveis do módulo de comando de válvulas: Podem ser removidas as polias de sincronismo, as válvulas eletromagnéticas dos variadores de fase, a válvula anti-retorno do sistema blow-by, a tampa do bocal de abastecimento de óleo, os sensores hall de posição dos eixos de comando, a polia da correia da bomba d’água e a bomba de combustível de alta pressão.

 

25. Polias dos eixos de comando de válvulas: Obedecem ao conceito de “polia louca”. Não são perfeitamente circunferenciais: na verdade, são triovais (uma ovalização a cada 120°), estratégia para diminuir o estiramento da correia no momento em que as válvulas são acionadas.

 

 

26. Solenoides das polias dos comandos de válvulas: Controlam a pressão do óleo que acionam as aletas dos comandos para variação de fase de acionamento das válvulas.

 

 

27. Junta de vedação: Fica entre a tampa e a parte inferior do cabeçote. Feita em aço, possui marcação com o nome para indicar o lado que deve ficar virado para cima.

 

 

28. Balancins roletados: O acionamento das válvulas é feito por meio do sistema RSH (“RollenSchleppHebel” ou “acionamento das válvulas por balancins roletados”) e tuchos hidráulicos. Tanto os balancins quanto os tuchos são intercambiáveis, ou seja, podem ser montados em qualquer posição. Entretanto, em caso de intervenção no motor e reaproveitamento dessas peças, é recomendável respeitar a posição original de trabalho

 

 

29. Parafusos de fixação do cabeçote: Estes parafusos recebem torque angular de aperto. Por isso, se forem removidos, devem ser substituídos.

 

 

30. Coletor de exaustão: Integrado ao cabeçote, ele também cumpre função no gerenciamento de temperatura, já que é banhado pelo líquido de arrefecimento. O calor dos gases de escape ajuda a aquecer o líquido que circula pelo bloco na fase fria, a fim de atingir mais rapidamente e manter a temperatura ideal de trabalho. Ao mesmo tempo, o líquido auxilia a controlar a própria temperatura dos gases de escape.

 

 

BLOCO DO MOTOR

 

Obs.: O bloco do motor não aceita retífica. Uma vez que o bloco necessitar de reparo, por ovalização ou conicidade, deve ser trocado o motor parcial.

 

31. Camisas de cilindro: O bloco é confeccionado em alumínio para diminuição de peso do motor. Porém, as camisas são de aço e fundidas diretamente no bloco do motor. A individualização apresentada (bem visível pelas galerias do líquido de arrefecimento) é um recurso para evitar a ovalização das camisas no momento da aplicação do torque nos parafusos de fixação do cabeçote.

 

 

32. Pistão: Forjado, é recoberto por um material chamado DLC (liga de carbono de alta resistência) que proporciona menor atrito. Em caso de desmontagem e montagem, sua posição original deve ser respeitada, como em qualquer motor.

 

 

33. Biela: Também forjada. O furo por onde passa o pino do pistão na biela é trapezoidal para uma melhor distribuição da energia proporcionada pela combustão (33a). Seu mancal é fraturado para evitar montagens invertidas (33b).

 

 

34. Virabrequim (árvore de manivelas): Por se tratar de um motor de alta performance, também é forjado. Isso permite que a peça receba alívio de massa em cada moente
para ajudar a reduzir o peso total do motor

 

 

Obs.: A remoção do virabrequim não é recomendada nem prevista na manutenção deste motor. Devido à diferença de ligas metálicas, caso os mancais (de ferro fundido) sejam soltos, o posterior assentamento das peças com o bloco (de alumínio) não é possível. Por isso, se houver qualquer problema que demande a troca de virabrequim ou mancal, todo o motor parcial deve ser substituído.

 

LUBRIFICAÇÃO

 

35. Cárter: É dividido em duas partes: o cárter inferior (em aço, para resistir a impactos) e o pré-cárter (em alumínio). O pré-cárter possui o circuito de circulação pelo qual o óleo circula para chegar ao filtro. Entre o virabrequim e o cárter também há um defletor de óleo.

 

 

36. Pescador: É feito de plástico, como é encontrado comumente nos veículos mais modernos. Caso o cárter tenha sofrido alguma pancada grave, é recomendável examinar o pescador quanto a danos e trincas.

 

 

37. Jet Oil: este motor possui um injetor em cada cilindro que espirram óleo na parte inferior dos pistões para refrigerá-los.

 

 

38. Retentor do volante: Sua troca segue a mesma recomendação de outros motores VW.

 

 

39. Trocador de calor: Comum a todos os motores da família EA211, menos o 1.0 três-cilindros aspirado.

 

 

40. Válvula de ventilação positiva do cárter (PCV): De funcionamento bastante simples, o sistema não possui nem válvula para controle da pressão. A pressão atmosférica vem do filtro de ar até cárter e empurra os gases que são formados pelo chamado “efeito blow-by”, no qual uma pequena parte do combustível (hidrocarbonetos) contamina o óleo do motor. As paredes da válvula de ventilação, formam pequenos labirintos que condensam os gases de escape. O que é óleo volta para o cárter. Já o que é gás vai para o coletor de admissão para recircular no motor e não ser jogado na atmosfera.

 

 

Óleo recomendado: Para as três versões do 1.0 TSI EA211, a Volkswagen indica o lubrificante de motor que atenda à norma VW 508.88 (viscosidade 5W40).