BMW VANOS. O que é e como funciona este sistema de distribuição variável

Certamente você já ouviu falar do VANOS, essa misteriosa tecnologia usada pela BMW e que muita gente não sabe se o seu carro possui ou não. Muitas vezes é confundido com o vão do motor, que é como se denomina o espaço ou cavidade sob o capô de qualquer carro, mas que não tem nada a ver. Neste artigo, contaremos tudo o que você precisa saber sobre o VANOS: o que é, por que foi inventado, para que serve e quais vantagens e desvantagens esta solução da BMW tem em relação a outras tecnologias de distribuição equivalentes presentes em marcas concorrentes.

História do VANOS

A partir da década de 90, muitos fabricantes chegaram à conclusão de que a distribuição variável era o caminho mais adequado para atingir seus objetivos de redução do consumo de combustível e aumento de potência.

Desde 1992, a BMW começou a equipar motores com este sistema de distribuição em algumas variantes do BMW Série 5. No entanto, foi no Série 3 E36 que este sistema de distribuição variável alcançou maior popularidade.

Desde então, a marca bávara continuou a desenvolver e aperfeiçoar esta tecnologia. Algumas das deficiências do VANOS original foram corrigidas com a sua evolução, o Duplo VANOS. Este último é um conjunto muito mais preciso, potente e eficiente, como veremos detalhadamente mais adiante.

O que significa VANOS?

O termo VANOS, cunhado pela BMW em seus veículos, é um acrônimo das palavras alemãs «Variable Nockenwellensteuerung». Em português, significaria «Controle Variável do Eixo de Comando de Válvulas».

O que faz ou como funciona o VANOS da BMW?

O VANOS é um sistema de distribuição variável desenvolvido pelo BMW Group. Está implementado tanto em seus próprios veículos quanto em automóveis de outras marcas, como Mini, Land Rover ou até mesmo alguns modelos PSA (Peugeot, Citroën, DS…), entre outros.

Enquanto em um motor do tipo DOHC sem VANOS a correia dentada transmite a rotação diretamente para o comando de válvulas, em um DOHC com VANOS a corrente de distribuição está conectada às engrenagens do sistema VANOS.

No primeiro caso, as válvulas abrem com maior frequência quanto mais rápido o virabrequim gira. No segundo caso, é o VANOS e seu conjunto de engrenagens e êmbolos que marcam o tempo de abertura e fechamento das válvulas.

Benefícios do sistema VANOS

A grande fama conquistada pelo VANOS deve-se à sua eficiência e redução de consumo. A seguir, descreveremos como o sistema VANOS simples (single VANOS) se traduz em termos de desempenho e eficiência em três situações diferentes:

• Quando o motor gira em baixas rotações, o sistema realiza a abertura das válvulas de admissão com um ligero atraso. Esse processo resulta em menor consumo do veículo em marcha lenta e maior suavidade geral do motor.
• Quando circulamos em uma faixa de rotação mais moderada, o VANOS faz o oposto do primeiro caso, adiantando a abertura das válvulas de admissão. Essa pequena defasagem permite obter maior torque na metade da faixa de rotação. Também permite uma melhor recirculação dos gases de escape dentro dos cilindros, resultando em redução do consumo de combustível e menor emissão de gases nocivos.
• Por fim, quando o motor gira em altas rotações, o sistema VANOS atrasa novamente a abertura das válvulas. Embora possa parecer contraproducente, isso permite que o motor aproveite melhor o combustível, maximizando a potência.

Outro motivo pelo qual o sistema VANOS tem um desempenho tão bom em termos de torque é o fato de atrasar o fechamento das válvulas de admissão. Isso permite um melhor preenchimento dos cilindros com gases frescos, gerando como consequência um aumento no torque do motor.

Normalmente, expressamos tanto a potência máxima quanto o torque máximo de um motor junto com sua respectiva faixa de rotação (por exemplo, o motor N20B20 da BMW gera 180 cv a 5.500 rpm e 310 N⋅m a 1.250 – 4.500 rpm). Neste exemplo, podemos ver claramente como o VANOS atua. A potência, ou seja, os 180 cv, é gerada no terceiro caso, em alta rotação. Por outro lado, o torque é desenvolvido na metade da faixa, ou seja, o segundo caso que explicamos.

Em resumo, a potência é gerada no ponto em que o motor gira mais rápido, independentemente de os cilindros se encherem menos de ar fresco devido ao menor tempo de abertura das válvulas. Em contrapartida, o torque é gerado no ponto em que o preenchimento dos cilindros é mais ideal.

Desvantagens do sistema VANOS

Parte dos pontos que podem ser melhorados no sistema VANOS é o seu sistema de êmbolos. Com suas duas posições, aberto e fechado, eles permitem que as válvulas atuem em apenas três faixas de rotação, como mencionado no ponto anterior. Basicamente, isso ocorre porque ele atua apenas nas válvulas de admissão. Isso deu margem à sua evolução, o sistema Duplo VANOS ou VANOS Dual.

Funcionamento do Duplo VANOS

Enquanto o single VANOS gerencia apenas a abertura e o fechamento das válvulas de admissão, sua evolução, que nasceu com o BMW M3 E36 Evo de 1997, faz isso também com as válvulas de escape.

Enquanto no sistema simples temos um controle de três faixas, no Duplo VANOS a sincronização do eixo de comando de válvulas é capaz de otimizar a potência em qualquer rotação, pois pode controlar todas as válvulas.

Seu funcionamento é praticamente idêntico ao sistema individual comentado anteriormente, exceto que, ao controlar os gases de escape, ele consegue ainda mais potência em altas rotações e menor consumo e emissões em toda a faixa de rotação do motor.

O que acontece quando o VANOS falha?

Como explicamos no bloco anterior, o VANOS funciona em toda a faixa de rotação do motor. Por esse motivo, diversos problemas surgirão quando o sistema falhar.

Os sintomas de falha do VANOS variam dependendo da parte que falhou e da gravidade da avaria. Aqui está uma lista de coisas que você pode encontrar caso o VANOS falhe:

Marcha lenta irregular

É um erro comum pensar que o VANOS está inativo quando o motor está em marcha lenta. Isso não é verdade. Há apenas um breve período de inatividade do VANOS quando você dá partida no motor, que dura por um número específico de rotações do eixo de comando.

Esse tempo é usado pela central do motor (ECU) para avaliar a posição do eixo de comando de válvulas, temperatura do motor, carga e outras métricas, que serão usadas para ajustar o tempo das válvulas de acordo com as necessidades atuais do motor. Estamos falando de milissegundos entre o momento em que você dá a partida e os ajustes de tempo das válvulas são feitos.

Por isso, qualquer problema com o sistema VANOS pode facilmente levar a problemas de marcha lenta irregular, já que o motor não está obtendo o ajuste de tempo correto após a partida.

Perda de torque e potência

Um dos principais benefícios da distribuição variável das válvulas é a capacidade de manipular o torque e a potência em toda a faixa de RPM. A perda de torque e potência é um sintoma conhecido de falha do VANOS, frequentemente causado por vedações defeituosas. Essas vedações servem para manter a pressão dentro do sistema. Uma vez deterioradas, você começará a notar perda de potência em toda a faixa, e o motor também poderá parecer lento, especialmente em baixas RPMs.

Vale destacar que a perda de potência e torque nem sempre ocorre repentinamente. Em muitos casos, é um processo gradual que leva tempo.

Afogamento do motor

Assim como os problemas de marcha lenta, seu motor pode morrer porque o sistema VANOS está falhando. Dependendo da natureza da falha, o sistema pode ser muito lento para ajustar o tempo do motor, causando uma queda repentina nas rotações e, finalmente, fazendo o carro morrer. Isso geralmente ocorre durante o inverno, devido às temperaturas de trabalho mais baixas.

Alto consumo de combustível

O consumo de combustível do seu BMW depende de vários fatores, sendo um deles os ângulos de tempo das válvulas. Seu motor determina efetivamente por quanto tempo as válvulas de admissão (e de escape, no caso do duplo VANOS) permanecerão abertas, afetando assim quanto combustível é injetado no cilindro.

Um sistema VANOS defeituoso essencialmente perturbará esse perfil perfeito de tempo de válvulas, fazendo com que o motor queime mais combustível do que o necessário.

Modo de segurança

O modo de segurança ou de emergência no seu BMW é um recurso de segurança que é ativado quando a ECU detecta um problema grave com o carro. Um VANOS defeituoso nem sempre fará com que o carro entre em modo de segurança, mas isso pode acontecer. A luz de anomalia do motor também é comum, especialmente em modelos BMW mais recentes.

O que causa o mau funcionamento do sistema VANOS?

As causas de falha do VANOS são variadas, mas existem alguns culpados comuns. Embora vedações gastas costumem ser um fator, elas não são os únicos componentes suscetíveis ao desgaste. Com o tempo, rolamentos e arruelas também podem se desgastar, fazendo com que a engrenagem deslizante incline e funcione mal.

Outra causa frequente são as linhas de óleo obstruídas. O sistema VANOS é muito sensível à qualidade do óleo. Se você pular trocas de óleo, o óleo velho e contaminado pode causar problemas. A viscosidade incorreta do óleo deteriorado afeta bastante o bom funcionamento do VANOS.

Menos comum, mas possível, é a falha na eletroválvula. Se ela ficar travada na posição aberta ou fechada, o sistema VANOS fica inutilizado. Nesse caso, isso geralmente é refletido no painel com a luz de falha do motor.

Cada motor tem suas particularidades, mas esses problemas com vedações, rolamentos, obstruções e a eletroválvula são causas universais de falha no VANOS entre os motores da BMW — e de outros fabricantes, como a PSA, que também utilizam este sistema em alguns motores. Manter o sistema limpo e lubrificado é crucial para evitar essas falhas evitáveis.

O VANOS exige manutenção?

Embora não tenha sido realmente projetado para ser um elemento de manutenção, o VANOS requer sim uma revisão de vez em quando. Mesmo que você faça as trocas de óleo no prazo correto, há a chance de a tela do solenoide ficar suja após muitos milhares de quilômetros de uso.

Se os sintomas mencionados anteriormente começarem a aparecer, faça um favor a si mesmo e não corra para trocar peças. Primeiro, limpe os solenoides. Há uma boa probabilidade de que limpá-los resolva seus problemas em apenas uma hora.

Dito isso, vedações defeituosas são o principal elemento de manutenção preventiva, devendo ser substituídas periodicamente. A maioria dos sistemas VANOS falha após cerca de 100.000 km. As vedações se desgastam, ficam quebradiças e deixam passar óleo. Nesse ponto, você deve escolher entre substituir todo o sistema ou reconstruí-lo. A decisão dependerá principalmente do tipo de dano no seu VANOS. Obviamente, recomendamos que você use apenas componentes 100% originais da BMW.

Diferenças entre VANOS e VTEC

Assim como a BMW pesquisou como gerenciar a abertura e o fechamento das válvulas para melhorar o consumo e reduzir os gases nocivos, outros fabricantes correram na década de 90 para desenvolver seu próprio sistema.

Um dos sistemas de distribuição variável com o qual o VANOS é frequentemente comparado é o sistema VTEC da Honda, que nasceu quase na mesma época. Ao contrário do VANOS, que resolve o problema adicionando um sistema complexo e altamente elaborado para gerenciar cada situação exigida do motor, o sistema VTEC o faz com um método muito mais simples, utilizando cames modificados. O funcionamento, no entanto, apresenta resultados muito semelhantes. Você pode ler mais sobre o sistema VTEC neste artigo.