Conheça por dentro a caixa de câmbio de dupla embreagem utilizada nas linhas Volkswagen e Audi na configuração 02E
Lançado em 2003 no esportivo Volkswagen Golf R32 de 4ª geração, o DSG foi o primeiro câmbio com dupla embreagem a ser produzido em série para veículos de rua. Essa tecnologia, desenvolvida pela BorgWarner e fabricada pela VW, permite trocas de marcha automáticas para o motorista e dispensa o uso de conversor de torque dos câmbios automáticos epicíclicos.
DSG significa “Direkt Schalt Getriebe”, ou “câmbio com trocas diretas”. A rigor, trata-se de um câmbio mecânico com um sistema mecatrônico que automatiza a troca das marchas. Pode se dizer que é o mesmo princípio básico dos conhecidos automatizados (como o I-Motion), que por um tempo foram uma alternativa mais econômica aos puramente automáticos. Porém, as semelhanças acabam aí: os câmbios de dupla embreagem são bem mais complexos – e mais eficientes.
O câmbio de dupla embreagem tem dois pares de eixos primários e secundários que trabalham simultaneamente. Cada um dos eixos primários está ligado a um conjunto de discos de embreagem. Enquanto um eixo primário está engatado na marcha que coloca o veículo em movimento naquele momento, a próxima marcha já está pré-engatada pelo outro eixo primário. No momento da troca de marchas, o conjunto de embreagens acoplado é liberado e o outro conjunto é engatado imediatamente.
Como o tempo da ação de troca é ínfimo, o câmbio mantém a linearidade de regime do trem de força e privilegia o desempenho do veículo. Essa característica fez com que a dupla embreagem fosse adotada não só por marcas adversárias da Volkswagen na Europa e Estados Unidos (como Ford, Fiat, Hyundai-Kia etc) como também pelas concorrentes diretas da Audi no mercado premium – BMW e Mercedes-Benz –, além da Nissan em seu superesportivo GT-R, Porsche, Lamborghini, McLaren, Ferrari e até a Bugatti no hiperesportivo Veyron.
Para abastecer a demanda do mercado por produção e desenvolvimento, outras fabricantes sistemistas se debruçaram sobre essa tecnologia, como a Getrag, Schaeffler (LuK), FPT, ZF e Eaton, criando variantes que podem ter funcionamento em condições um pouco
diferentes do conceito original – e isso ocorre até mesmo dentro do Grupo VW, porque nem todo DSG é igual.
Existem basicamente dois tipos de DSG. O mais utilizado pelos veículos Volkswagen e Audi é o que usa embreagens imersas em óleo, como o DQ250, de seis marchas, que acompanha motores até 35,7 kgfm de torque. Há outras variantes de seis ou sete marchas que suportam maior torque.
O segundo tipo é dotado de embreagens que trabalham a seco (DQ200, de sete marchas). Este é um câmbio menor e mais leve, desenvolvido pela Schaeffler, que se destina a aplicações com motores de menor torque (até 250 Nm, ou 25,5 kgfm). No Brasil, o DQ200 é encontrada em modelos como o Audi A1, Audi A3 1.4 TFSI e VW Golf 1.4 TSI.
Nesta reportagem, vamos focar especificamente na caixa DQ250 (02E) com embreagens imersas em óleo (1), que circula no Brasil em modelos como o Jetta Highline TSI de 6ª geração e Jetta GLi da 7ª geração, Golf GTI de 7ª geração, Tiguan Allspace 250 TSI, Fusca 2.0 TSI, vários Passat desde 2007 (2.0, 3.2 V6 e 3.6 V6), Audi A3 2.0 TFSI, Audi TT, entre outros.
Para explicar como funciona por dentro o DSG de embreagens banhadas em óleo, fomos até o Centro de Treinamento da Bosch em Campinas/SP. Lá, o instrutor técnico Paulo Henrique Stevanatto, explicou como o sincronismo do conjunto acontece e quais são as estratégias de funcionamento que o mecânico deve prestar atenção.
ESTRUTURA DO CÂMBIO
Olhando o câmbio em corte, é possível ver que os dois conjuntos de embreagem são de tamanhos diferentes e estão posicionados como se fossem um dentro do outro (2). Isso porque os eixos primários estão dispostos da mesma forma: o eixo primário nº1 está inserido no eixo primário nº2, que é tubular.
O conjunto de embreagens externo (K1) (3) corresponde ao eixo primário nº1, responsável pelas 1ª, 3ª e 5ª marchas, além da marcha à ré. O segundo conjunto, interior (K2), corresponde às 2ª, 4ª e 6ª marchas (4). Para fazer as vezes de platô, há os suportes multidisco, que são acionados hidraulicamente para entrar em contato com os conjuntos de embreagens (5). Esses mecanismos estão inseridos no disco de arraste – que visualmente faz lembrar um conversor de torque (6). É através desse elemento que o câmbio está ligado ao volante do motor, do tipo bimassa.
Os eixos secundários são separados. O secundário nº1 (7) é responsável pelas 1ª, 2ª, 3ª e 4ª marchas. Já o eixo secundário nº2 (8), pelas restantes: 5ª, 6ª e ré.
Ambos são engrenados diretamente ao diferencial (9), que envia o torque às rodas através de semieixos. Para permitir a marcha à ré, ainda há uma árvore inversora engrenada ao eixo primário nº2. O bloqueio do câmbio na posição Parking (“P”), assim como em um câmbio automático, é acionado mecanicamente por cabo em uma trava dentada no diferencial (10).
UNIDADE DE COMANDO ELETRO-HIDRÁULICO
Todo o funcionamento é gerenciado por uma unidade de comando eletro-hidráulico (11), que engloba o módulo eletrônico (ECU) e o corpo mecatrônico, localizado em um bloco na lateral do câmbio.
O conjunto possui cinco eletroválvulas “on-off” que atuam na mudança de marchas e seis válvulas moduladoras que fazem o controle de pressão do óleo no sistema e o acionamento das embreagens (vide quadro 12).
CORPO MECATRÔNICO
Eletroválvulas de modulação:
N215 – Válvula reguladora de pressão 1 (válvula da embreagem K1)
N216 – Válvula reguladora de pressão 2 (válvula da embreagem K2)
N217 – Válvula reguladora de pressão 3 (válvula de pressão principal)
N218 – Válvula reguladora de pressão 4 (válvula para refrigeração das embreagens)
N233 – Válvula reguladora de pressão 5 (válvula de segurança 1)
N371 – Válvula reguladora de pressão 6 (válvula de segurança 2)
A – Válvula de descarga
B – Multiplexor
Eletroválvulas de seleção de marcha:
N88 – Eletroválvula 1 (1ª e 5ª)
N89 – Eletroválvula 2 (3ª e N)
N90 – Eletroválvula 3 (2ª e 6ª)
N91 – Eletroválvula 4 (4ª e Ré)
N92 – Eletroválvula 5 (válvula do multiplexor)
A unidade tem apenas um conector central que a liga aos demais controladores do veículo pela rede CAN (13). Através dos sinais multiplexados, o módulo envia informações e recebe as leituras da injeção, do motor, do ABS e de demais sensores para o câmbio sempre se manter na marcha mais adequada durante o deslocamento do veículo.
Para exemplificar, suponha que o veículo esteja em movimento e engrenado em 1ª marcha. Isso significa que a transmissão de força do motor para o câmbio está ocorrendo pelas embreagens K1 ao eixo primário nº1. Neste momento, a 2ª marcha já está pré-engatada pelo eixo primário nº2. Quando a 2ª marcha é finalmente selecionada, a respectiva eletroválvula reguladora de pressão libera a pressão do conjunto de embreagens K1 e as embreagens K2 são acopladas.
Ao mesmo tempo em que ocorre esse trabalho nas engrenagens, as eletroválvulas de seleção de marcha trabalham para pré-engatar as marchas conforme a pilotagem do módulo eletrônico. Essa ação ocorre sucessivamente tanto nas acelerações quanto nas reduções. Para direcionar a pressão de óleo para o eixo primário que terá a respectiva marcha acionada, existe um elemento no corpo mecatrônico chamado multiplexor (14). Também há outras eletroválvulas que mantêm a pressão correta em todo esse circuito hidráulico.
“Através de controle eletrônico vindo da ECU, baseado no sinal dos sensores do sistema, as eletroválvulas trabalham para que ocorra a mudança de marchas de forma suave e contínua”, conta Paulo. “O controle eletrônico garante que o câmbio mantenha a marcha adequada para a velocidade do veículo e a entrada de torque do motor para a transmissão”, sublinha o especialista.
ESTRATÉGIAS DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO
O instrutor da Bosch explica que cada eixo primário possui um gerador de impulsos, semelhante ao utilizado no sensor de rotação do motor EA111, com revestimento imantado de metal e borracha. Esse elemento vai excitar um sensor de efeito hall para geração de sinal de rotação. “O gerador de impulsos informa à ECU da transmissão a velocidade de rotação dos eixos primários”, conta.
O eixo secundário nº2 possui dois geradores de impulsos para informar à ECU qual é sua velocidade de rotação e o sentido de giro da saída para o diferencial (15). Com a leitura, o módulo eletrônico reconhece não só a velocidade de saída para as rodas como também em qual sentido o automóvel está se movendo.
Os garfos de engate possuem ímãs permanentes que também vão acionar sensores de efeito hall (16). São quatro sensores, presos ao conjunto mecatrônico, que informam qual marcha está engrenada. Os sensores no eixo secundário nº2 também comunicam à ECU qual marcha o câmbio está, baseado nas informações das velocidades de giro.
Já na região do disco de arraste está o sensor de entrada da transmissão, que mede a velocidade de giro desse componente e de todo o mecanismo dentro de si (17). “O módulo compara a informação de rotação dos eixos com a do sensor de entrada para medir a patinação do conjunto de embreagens”, detalha o especialista da Bosch.
A unidade de gerenciamento da transmissão tem várias fontes de informação e está ligada a outros controladores através da multiplexagem. Assim, caso ocorra algum problema e ela perca o sinal de um sensor, é possível eleger um substituto. “Por exemplo, em caso de perda do sensor de entrada de rotação, a ECU da transmissão passa a considerar a informação do sensor de rotação do motor pela injeção eletrônica através da rede CAN”, aponta Paulo. “Se perder o sinal de rotação de saída do eixo secundário, a ECU pega a informação de sentido de deslocamento do veículo e de velocidade pelos sensores do ABS nas rodas”, conta.
LUBRIFICAÇÃO CORRETA É VITAL
O tipo de óleo do câmbio DSG é específico para a aplicação (código DSG G052 182). O controle de sua temperatura é feito através de um trocador de calor ligado ao sistema de arrefecimento do motor (18). Para o perfeito funcionamento do câmbio, a temperatura do óleo não pode exceder os 135°C.
Por essa razão, a correta manutenção do sistema de arrefecimento é ainda mais importante nesse tipo de veículo. Uma falha pode ser extremamente perigosa a esse tipo de transmissão. Principalmente no que diz respeito à correta aditivação do fluido de arrefecimento e as consequências pela sua negligência. Por exemplo: se o trocador de calor entupir devido à corrosão de partes do motor, haverá um superaquecimento do fluido. Agora, se o trocador corroer devido à falta de aditivação do líquido de arrefecimento haverá uma contaminação de fluido da transmissão com fluido de arrefecimento. O que pode ser fatal ao sistema.
Dentro do corpo do sensor de entrada de rotação, há um segundo sensor, responsável por medir a temperatura do óleo da embreagem e preservar a integridade do câmbio em caso de superaquecimento. “Quando a temperatura do óleo chegar a 138°C, o gerenciamento eletrônico vai reduzir o torque do motor. Se a temperatura exceder 145°C, o sistema vai desacoplar a embreagens e o carro vai parar por falta de envio de torque às rodas”, afirma o instrutor técnico.
Para prover o fluxo de óleo ao sistema pressurizado, o câmbio é dotado de uma bomba de óleo mecânica (19) que tem vazão de 100 litros/minuto com pressão de 20 bar.
Também há um captador-reservatório na parte de baixo da carcaça (20), que tem a função de reter uma certa quantia de lubrificante para a bomba sugar e evitar a entrada de ar no sistema.
“Se houver falta de óleo na bomba, isso diminuirá a vazão e a pressão no circuito hidráulico vai cair”, aponta Paulo. Uma das características do óleo específico para a aplicação em câmbios DSG é justamente ser antiespumante. Por isso, é importantíssimo utilizar apenas o lubrificante específico da aplicação para evitar falhas de funcionamento. “O óleo não pode formar espuma. O sistema trabalha todo pressurizado, logo, não pode haver bolhas. Ar no sistema prejudica todo o funcionamento do câmbio”, adverte Paulo.
Todo óleo que sai da bomba passa por um filtro de óleo (21), localizado próximo ao trocador de calor, antes de voltar ao cárter. “Não pode haver impurezas suspensas no óleo. Partículas provenientes das engrenagens ou dos discos de embreagem podem entrar no corpo mecatrônico e travar alguma válvula, prejudicando também todo o funcionamento do sistema”, aponta o especialista.
MANUTENÇÃO DO NÍVEL DE ÓLEO
Para que o câmbio funcione e cumpra a vida útil esperada (que é a mesma do veículo), é imprescindível que o nível do óleo esteja correto.
“Um nível de óleo muito abaixo do especificado vai provocar aquecimento demasiado e, na melhor das hipóteses, o desligamento da transmissão, ou seja, ela não vai atuar as embreagens e o carro simplesmente para. Na pior das hipóteses, pode ocorrer a destruição das embreagens”, afirma Paulo. O volume de óleo dessa caixa é 7,2 litros.
A verificação do nível de óleo é feita por gotejamento (22). Porém, essa medição deve ser feita após um procedimento prévio:
a) Coloque o motor em marcha lenta;
b) Acione o freio de estacionamento;
c) Acione o pedal do freio;
d) Passe por todas as marchas, dando intervalo de 5 segundos entre uma troca e outra. Repita o procedimento duas vezes;
e) Coloque a alavanca na posição “P”;
f) Verifique a temperatura do óleo do câmbio pelo scanner: é necessário que esteja entre 35°C e 40°C (valor nominal).
g) Apenas então remova o bujão de dreno próximo ao diferencial e verifique o escoamento. O óleo deve pingar no ritmo de uma gota por segundo (23). Mais do que isso indica excesso de óleo e menos, a falta dele.
É importantíssimo que o óleo esteja na temperatura nominal. “Se estiver demasiadamente quente, o óleo vai se expandir demais e pode levar a uma medição incorreta, ou seja, vai escorrer óleo em excesso e, no momento em que esfriar, o nível do lubrificante estará abaixo do ideal (24)”, avisa Paulo. “Da mesma forma, um óleo frio abaixo do especificado vai levar à leitura errada. Se ele não expandir, ele também não vai gotejar pelo medidor e levar a abastecer o câmbio com mais óleo do que o necessário, o que também pode prejudicar o sistema”, informa o instrutor.
Nas condições preconizadas, a correção do nível de óleo é simples. Se em excesso, basta deixar escorrer até atingir o escoamento no ritmo descrito. Se estiver abaixo do nível, adicione o óleo correto (25). Contudo, o abastecimento desse câmbio é feito por baixo (26), pelo próprio orifício de escoamento, com um dispositivo adequado para tal.
Como são muitas as aplicações (vide quadro abaixo), os períodos (e a necessidade) de troca completa de óleo e do respectivo filtro devem seguir as recomendações dos manuais de manutenção de cada modelo.
VEÍCULOS COM CÂMBIO DQ250 (02E):
VW Jetta 2.0 TSI (6ª geração) (2011 a 2018)
VW Jetta GLi (7ª geração) (2019 e 2020-atual)
VW Golf GTI (2014 a 2019)
VW Fusca 2.0 TSI AT (2013 a 2016)
VW Eos 2.0 Turbo FSI (2009 a 2011)
VW Passat 2.0 FSI (2007 a 2010)
VW Passat 2.0 TSI (2012 a 2019)
VW Passat 3.2 V6 FSI (2007 a 2009)
VW Passat Variant 2.0 TSI (2011 a 2015)
VW Passat Variant 2.0 FSI Turbo (2007 a 2010)
VW Passat Variant 3.2 V6 FSI (2008)
VW Passat CC R-Line 3.6 V6 4Motion (2010 a 2012)
VW CC 2.0 TSI (2014 a 2016)
VW CC R-Line 3.6 V6 4Motion (2013, 2014)
VW Tiguan 1.4 TSI (1ª geração) (2017)
VW Tiguan Allspace 250 TSI (2018 a 2020-atual)
Audi A3 Sedan 2.0 TFSI (2017 a 2020-atual)
Audi A3 Sport 2.0 TFSI (2009 a 2013)
Audi A3 Sportback 2.0 TFSI (2007 a 2013)
Audi S3 Sportback 2.0 TFSI quattro (2010 a 2013)
Audi Q3 1.4 TFSI (2016 a 2020-atual)
Audi TT 2.0 TFSI (2007 a 2014)
Audi TT Roadster 2.0 TFSI (2012 a 2014)
Audi TT Roadster 2.0 TFSI quattro (2007 a 2014)
Audi TTS 2.0 TFSI quattro (2010)
Audi TTS Roadster 2.0 TFSI quattro (2010)
DADOS TÉCNICOS
Designação do câmbio: DSG DQ250 (02E)
Peso aprox.: 94 kg para tração dianteira; 109 kg para tração 4motion
Torque máximo de entrada: 350 Nm (35,67 kgfm)
Embreagem: duas embreagens multidisco banhadas a óleo
Marchas: seis marchas para frente e uma marcha a ré (todas sincronizadas)
Modos operativos: automático e Tiptronic
Volume recomendado de óleo: 7,2 l
Especificação do óleo: DSG G052 182
Mais informações – Bosch: boschtreinamentoautomotivo.com.br
Texto e fotos Fernando Lalli
O post Transmissão: Funcionamento e estratégias do câmbio Volkswagen DSG DQ250 apareceu primeiro em Revista O Mecânico.
Transmissão: Funcionamento e estratégias do câmbio Volkswagen DSG DQ250 Publicado primeiro em http://omecanico.com.br/feed/
Nenhum comentário:
Postar um comentário