IMPORTANTE: Durante a explicação, serão fornecidas algumas medidas de segurança que devem ser cuidadosamente observadas. O autor não se responsabiliza por danos materiais ou pessoais que possam resultar da leitura do seguinte texto.

Introdução

Neste artigo, tentarei explicar o funcionamento do sistema de distribuição variável da BMW (VANOS), presente nos motores dos modelos E36, pelo menos nas versões não M3. O princípio de funcionamento para os modelos M3 é o mesmo, mas o mecanismo é mais preciso e não corresponde às fotos que serão mostradas, que são do motor M52 B28, pertencente a um BMW 328 de 1995.

Para compreender este artigo, é necessário ter uma compreensão mínima do funcionamento de um motor multiválvulas (com dois eixos de comando de válvulas), dos componentes básicos e de como eles se inter-relacionam. Refiro-me principalmente ao virabrequim, bielas, pistões, corrente/correia de distribuição, eixos de comando de válvulas e válvulas. Sem esse conhecimento prévio, será difícil entender o que será explicado a seguir.

A Ideia

O conjunto de peças que forma a “distribuição” é responsável por movimentar as válvulas de forma sincronizada com o virabrequim, para que elas abram e fechem quando necessário. Nos motores sem distribuição variável, esse sincronismo é fixo, ou seja, as válvulas sempre abrem e fecham no mesmo momento em relação à posição do pistão. Independentemente das rotações por minuto (rpm) do motor, isso ocorre sempre no mesmo instante.

A questão é que, para cada rpm do motor, há um momento ideal de abertura/fechamento das válvulas, uma altura ideal, um tempo ideal de abertura, etc. Isso significa que, se a distribuição for fixa, ela só otimiza a sincronização de pistões e válvulas para rpm específicas, e fora disso, temos um desempenho que poderia ser aprimorado.

A definição de VANOS seria: o sistema de distribuição variável da BMW que altera os momentos de abertura/fechamento das válvulas em relação à posição do pistão conforme as rpm do motor. Ele otimiza continuamente o sincronismo para obter melhor desempenho a cada momento. Seu funcionamento baseia-se no fato de que o eixo de comando de válvulas e a corrente de distribuição não estão diretamente conectados; há uma peça intermediária que altera a posição relativa do eixo de comando de válvulas em relação à engrenagem pela qual passa a corrente de distribuição.

Existem sistemas mais complexos que variam mais elementos, como o tempo que as válvulas permanecem abertas ou fechadas e a altura de abertura. O VANOS apenas altera os momentos de abertura/fechamento.

Vamos ver isso no motor

A primeira pergunta que vem à mente é: como eu sei se meu motor tem VANOS? Na foto a seguir, mostro a forma externa de um motor de 6 cilindros em linha da BMW, e destaquei com um círculo vermelho uma saliência na culatra, pois esse saliente é a unidade principal do VANOS, os modelos sem VANOS não a possuem. Neste caso, e para todos os E36 não M3, o VANOS é simples, ou seja, existe apenas para a admissão, por isso a saliência está apenas de um lado da culatra, exatamente no lado do eixo de comando de válvulas de admissão. Os modelos M3 de 321 CV são os únicos E36 com duplo VANOS.

Na foto seguinte, mostro a cabeça do motor desmontada, onde se podem apreciar claramente:

• Os dois eixos de comando de válvulas.
• A unidade principal do VANOS, posicionada diretamente à frente do eixo de comando de válvulas de admissão.
• Como o eixo de comando de válvulas de escape possui dois pinhões solidários, um que conduz a corrente de distribuição principal em direção ao virabrequim e outro que conduz a corrente de distribuição secundária em direção ao eixo de comando de válvulas de admissão.

Dessa forma, o movimento do eixo de comando de válvulas de escape é determinado pelo giro do virabrequim, sem a possibilidade de alterar o sincronismo entre eles. Assim, o eixo de comando de válvulas de escape arrasta o de admissão. No entanto, neste caso, o VANOS é responsável por variar a posição do pinhão de admissão em relação ao eixo de comando de válvulas, permitindo, assim, a alteração do sincronismo da distribuição.

Na próxima foto, apresento todos os componentes do VANOS, à direita da imagem. À esquerda, estão os dois pinhões que estão solidamente conectados ao eixo de comando de válvulas de escape. O que se vê no centro é o tensionador da corrente que une os dois eixos de comando de válvulas.

Em detalhe.

Vamos analisar cada componente cuidadosamente e entender como é montado para compreendê-lo perfeitamente. O primeiro elemento no qual focamos nossa atenção é o pinhão do eixo de comando de válvulas de admissão. O que chama a atenção é o dentado interno, e também os dentes não são retos, mas têm uma leve inclinação. Isso já dá uma ideia de que algo interessante está acontecendo aqui.

A seguir, observamos a unidade principal do VANOS. Nada mais é do que um pistão que se desloca conforme indico nas duas fotos seguintes. Chama a atenção a peça que está no final do pistão, à direita da foto, o “tubo” com dentes tanto internos quanto externos, também com dentes inclinados levemente. Bem, esta peça é aquela que conecta o pinhão anterior ao próprio eixo de comando de válvulas.

Na próxima foto, vemos novamente a unidade principal do VANOS. É claramente visível como o êmbolo que empurra o pistão (o prato à esquerda da foto) tem uma junta tórica ao seu redor. Isso serve para selar e evitar que o óleo passe de um lado para o outro do êmbolo, pois é acionado hidraulicamente pelo próprio óleo do motor. O óleo é direcionado para um lado ou outro do êmbolo, dependendo se queremos deslocar o pistão para um lado ou outro.

Na próxima foto, mostro novamente o êmbolo que movimenta o pistão, e neste caso, destaco a ranhura (em verde) por onde o óleo entra/sai do lado interno do êmbolo.

Nesta foto, já vemos a carcaça da unidade principal do VANOS. Destaco em verde os dois orifícios pelos quais o óleo entra/sai dos dois lados do êmbolo. Em vermelho para a parte exterior e em verde para a parte interior, que se conecta com a ranhura da foto anterior.

Na próxima foto, mostro a unidade VANOS montada e indico como o êmbolo se deslocaria impulsionado pela pressão do próprio óleo do motor. No círculo vermelho, é visível o solenoide que atua sobre a válvula de 4 vias (mais tarde abordaremos detalhadamente seu funcionamento), responsável por direcionar o óleo para um lado ou outro.

Outra visão da unidade VANOS montada, pronta para ser instalada na cabeça do motor.

Continuando com a análise detalhada, avançamos para os eixos de comando de válvulas para ver como interagem com o VANOS. Para melhor compreensão, vou mostrar gradualmente como o conjunto é montado.

Na próxima foto, vemos os eixos de comando de válvulas (em verde o de escape e em vermelho o de admissão) com todos os pinhões desmontados. Chama a atenção os dentes inclinados do eixo de comando de válvulas de admissão, indicando que sua posição será variável, ao contrário do eixo de comando de válvulas de escape, que possui apenas os 4 furos rosqueados para fixar, sem possibilidade de variação, os pinhões que o conectam às correntes.

Na próxima foto (foto 11), mostro a primeira peça utilizada na montagem, a roda de transmissão de impulsos para o sensor do eixo de comando de válvulas (indicada pela seta vermelha). Esta peça é responsável por enviar impulsos (seria algo semelhante aos velocímetros das bicicletas, sendo equivalente ao ímã fixado na roda) ao sensor do eixo de comando de válvulas para que a central eletrônica saiba em qual posição o eixo está passando e possa gerenciar corretamente a variação do sincronismo da distribuição.

NOTA: Na foto 3, é claramente visível que esta peça não envia um sinal muito preciso da posição, pois possui dois “trechos”, como uma circunferência à qual falta a metade (uma área com chapa circular e outra sem chapa). Isso indica que a peça envia dois impulsos ao sensor a cada volta, um cada vez que a área de transição entre “chapa/não chapa” passa pelo sensor. Para que fosse mais precisa, a medição deveria ser feita com uma roda dentada, quanto mais dentes, mais precisa. Isso ocorre porque este VANOS só tem 2 posições, ou tudo ou nada. Ou seja, o pistão está completamente deslocado para dentro ou completamente para fora, variando o sincronismo em 12,5º. Com isso, deduz-se que este tipo de VANOS não otimiza constantemente os tempos de abertura/fechamento das válvulas de admissão para cada rpm, mas o faz para 3 faixas. Do ralenti até um determinado valor de rpm, temos um sincronismo de distribuição, em seguida, o pistão se desloca e o sincronismo muda, permanecendo fixo até outro determinado número de rpm, e finalmente retorna ao sincronismo inicial. (Nos modelos M3, é mais preciso)

Nesta foto, mostro onde está rosqueado o captador de impulsos do virabrequim, aquele que “lê” a roda de transmissão de impulsos.

Bem, em seguida, é montada a arruela de encosto traseira do pinhão do eixo de comando de válvulas de admissão. Para isso, são utilizados os 3 prisioneiros que também podem ser vistos na próxima foto.

Aqui já mostro a arruela montada com os prisioneiros.

O próximo passo é montar no eixo de comando de válvulas de escape o pinhão que o conectará ao virabrequim, como é possível ver na foto seguinte.

Agora, os pinhões que conectam os eixos de comando de válvulas podem ser montados junto com a corrente. Observem esta foto, pois aqui é visível como o pinhão do eixo de comando de válvulas de admissão não está diretamente ligado ao eixo de comando de válvulas. É claramente visível o espaço entre o pinhão e o eixo, onde a unidade VANOS será instalada. Também é notável que o pinhão possui furos alongados, permitindo que ele se mova sem colidir com os prisioneiros que seguram as arruelas de encosto.

Aqui, já montei a arruela de encosto frontal, prendendo assim o pinhão de admissão entre as duas. O acabamento superficial tanto das arruelas quanto do pinhão é tão refinado que permite a rotação suave do pinhão, mesmo quando apertamos as porcas de fixação das arruelas.

OBSERVAÇÃO: O VANOS que mostro é de uma versão inicial; posteriormente, a arruela de encosto frontal foi substituída por duas arruelas mais finas com uma arruela elástica (como uma mola) entre elas. Isso serve para compensar o desgaste do pinhão e das arruelas devido ao atrito. A arruela elástica é responsável por manter sempre a pressão das arruelas de encosto contra o pinhão, mesmo que estas se desgastem.

E, finalmente, mostro todo o conjunto montado, com o cilindro do VANOS já inserido entre o pinhão e o eixo de comando de válvulas, que, devido aos dentes inclinados, variará a posição relativa entre o pinhão e o eixo, dependendo da sua posição.

Funcionamento da eletroválvula de 4 vias.

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