Несмотря на очень высокую популярность автомобилей BMW во многих странах, немногие водители могут объяснить, что такое Vanos (Variable Nockenwellen Steurerung). Vanos — это система изменения фаз газораспределения с электронным управлением, используемая в двигателях BMW. Как устроен Vanos и как он работает? Какие поломки может вызвать двигатель с системой Vanos? Где стоит диагностировать и ремонтировать?
Система изменения фаз газораспределения Vanos дебютировала в 1992 году в силовом агрегате M50.
Прежде чем объяснять, как работает система Vanos, стоит задуматься, зачем вообще используются системы изменения фаз газораспределения. Эти системы позволяют увеличить мощность и крутящий момент, а также уменьшить количество вредных веществ в выхлопных газах.
В стандартном двигателе внутреннего сгорания моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов совпадают с моментами положения поршня в ВМТ (верхнее мертвое положение поршня — крайнее верхнее) и НМТ (нижнее мертвое положение поршня, крайнее нижнее положение поршня в цилиндр). Рабочий цикл двигателя одинаков, независимо от того, работает ли он на низких, средних или высоких оборотах. Это дешевое, но неэффективное решение. Оптимальное наполнение цилиндров грузом происходит только в определенных диапазонах скоростей, которые трудно достичь в течение длительного периода времени.
Если частота вращения поднимается выше тех диапазонов, в которых реализуется оптимальное наполнение цилиндра, мощность приводного агрегата увеличивается, но в то же время уменьшается крутящий момент. На низких оборотах поток теряется из-за слишком долгого открытия впускных клапанов. В результате двигатель не может работать на реальной мощности, не является полностью гибким, потребляет больше топлива, а его выхлопные газы более токсичны.
Система изменения фаз газораспределения изменяет синхронизацию впускных и выпускных клапанов. В результате повышается крутящий момент и повышается КПД двигателя, снижается расход топлива и снижается выброс вредных компонентов выхлопных газов. Существуют различные технологии изменения времени открытия клапана — первая использовалась в автомобилях Alfa Romeo. Vanos, разработанный BMW, является одним из них.
Vanos — устройство и принцип действия
Каков был результат использования системы изменения фаз газораспределения Vanos? Двигатели стали более гибкими, более экономичными, а также более экологичными. Гибкость означает, что вы можете реже переключать передачи. Кроме того, двигатели намного лучше разгоняются, в том числе и с низких оборотов.
Первая система Vanos контролировала только работу впускных клапанов. Другой, так называемый двойной Ванос, также контролировавший работу выпускных клапанов.
Как устроен Vanos?
Система состоит из следующих элементов:
- Электронный блок управления. Он получает информацию от трех датчиков: оборотов двигателя, нагрузки двигателя и температуры охлаждающей жидкости.
- Электромагнитный клапан
- Гидравлический блок рулевого управления
- Механический блок управления
Как работает Vanos?
- Распределительный вал, отвечающий за открытие впускных клапанов, приводится в движение зубчатой цепью. На валу находится звездочка, приводимая в движение цепью ГРМ (привод передается от звездочки, установленной на коленчатом валу).
- Электронный блок управления отслеживает данные с трех датчиков и данные с карты двигателя. При необходимости он управляет работой электромагнитного клапана, посылая на него электрический сигнал. Изменяющееся положение клапана, например открытие, позволяет моторному маслу течь к гидравлическому блоку управления. Давление масла вызывает соответствующее давление гидравлического поршня, расположенного в гидравлическом блоке управления. Масло поступает в гидроагрегат через электромагнитный клапан либо через канал ускорения, либо через канал задержки.
- Распределительный вал заканчивается цилиндрическим зубчатым колесом, которое перемещается внутри механического блока управления, внутренняя часть которого зацеплена с косыми зубьями.
- Смазочное масло под высоким давлением попадает в гидравлический поршень через канал ускорения, вызывая его смещение. Поршень движется к цилиндрической шестерне распределительного вала. Цилиндрическая шестерня заставляет распределительный вал сдвигаться (изменение углового положения — смещение) в направлении «ускорения».
- Если моторное масло направляется в блок управления гидравликой через канал замедления, гидравлический поршень перемещается так, что распределительный вал перемещается (сдвиг углового положения — сдвиг) в направлении «замедления».
Если двигатель работает на малых оборотах, то изменение углового положения распределительного вала вызывает задержку времени открытия впускных клапанов. В результате свежий груз не «улетает» в выхлопные каналы. Происходит лучшее сгорание, и обороты холостого хода могут быть низкими.
Если двигатель работает на средних оборотах — изменение углового положения распределительного вала вызывает ускорение времени открытия впускных клапанов. В результате выхлопные газы засасываются в камеры сгорания со свежей загрузкой, температура сгорания снижается, а выхлопные газы содержат меньше вредных оксидов азота.
Если двигатель работает на очень высоких оборотах и под максимальной нагрузкой — изменение углового положения распределительного вала вызывает задержку времени открытия впускных клапанов. Свежий груз по-прежнему динамично поступает в цилиндр, несмотря на обратное движение поршня. Лучшее наполнение цилиндров увеличивает крутящий момент двигателя.
Некоторые силовые агрегаты используют вторую систему, дополняющую систему Vanos — систему Valvetronic, отвечающую за управление подъемом клапана.
Какие двигатели BMW оснащены системой Vanos?
- N42 R4 1,8 — 2,0 л, с Valvetronic, установлен на BMW 3 E46
- N46 R4 1,8 — 2,0 л, с Valvetronic, установлен на BMW 1 E81 — 87, E46, E90, X3, X5
- N45 1.6 — 2.0L, устанавливается на BMW 1 E81 — 87, E90 316
- N20 / N13 1,6 — 2,0 л, с Valvetronic, установлен на BMW 1 (F20), 3 (F30), X1 (E84), X3 (F25)
- M52 2,0 — 2,8 л.
Одиночный Vanos не требует никаких регулировок.
Double Vanos требует управления синхронизацией.
Vanos — типичные поломки
Система изменения фаз газораспределения Vanos склонна к поломкам, и стоимость их демонтажа на авторизованной станции техобслуживания высока. Риск поломки еще выше, потому что большинство людей покупают подержанные автомобили BMW с очень большим пробегом.
Главный вопрос, о котором должен помнить каждый владелец автомобиля BMW с двигателем, оснащенным системой изменения фаз газораспределения Vanos, — это использование моторного масла высочайшего качества, в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля, заботясь о его своевременной замене ( включая фильтр) и поддержание надлежащего уровня масла в двигателе.
Самым важным в случае отказа системы Vanos является надлежащая точная диагностика, выполняемая, в том числе, с использованием специального диагностического компьютера. В случае выхода из строя системы Vanos стоит как можно скорее посетить специализированную независимую мастерскую. Диагностика позволит точно определить причину неисправности и оценить стоимость ее устранения.
Каковы типичные отказы системы Vanos в двигателях BMW?
- Износ уплотнений гидрораспределителей. Уплотнения трескаются или затвердевают. Уплотнения пропускают масло, а это означает, что система не может правильно отрегулировать распределительный вал в зависимости от фактической нагрузки двигателя. Это вызывает, например, неравномерную работу двигателя на холостом ходу, затемнение или даже остановку двигателя. В настоящее время при ремонте используются современные тефлоновые прокладки, гораздо более стойкие, чем те, которые использовал производитель при первой сборке.
- Расшатывание вызывает характерное дребезжание под капотом. Источником дребезжания может быть поврежденный поршень, в котором неисправность уплотнения повредила подшипник.
- Неисправность соленоида
- Блокировка системы
- Отказы системы смазки (слишком низкое давление масла), вызывающие отказ Vanos — причиной может быть неправильное масло, забитые масляные бочки, изношенный масляный насос после очень большого пробега
Рекомендуется заменять маслопровод каждый раз при ремонте системы Vanos. Всегда меняйте моторное масло и фильтр.
Аналогичные системы изменения фаз газораспределения
Системы изменения фаз газораспределения используются многими производителями автомобилей. Две системы работают аналогично Vanos:
- VVT и система изменения фаз газораспределения — с интеллектом — разработаны Toyota.
Контроллер системы выбирает подходящее время открытия клапана, анализируя частоту вращения двигателя, скорость и наклон. На распредвале есть кулачки высокой и низкой скорости.
- VarioCam — разработан Porsche. На концах двух распределительных валов, управляющих впускным и выпускным клапанами, расположены внешний и внутренний роторы, которые могут вращаться относительно друг друга. Наружные роторы приводятся в движение цепью привода ГРМ. Между роторами есть рабочее пространство. Он заполнен маслом под давлением (регулируется клапанами изменения положения распределительного вала, одним для впускных клапанов и одним для выпускных клапанов). Попадание масла в рабочие пространства изменяет положение распредвалов.
Система изменения фаз газораспределения существенно изменила силовые агрегаты BMW, увеличив их гибкость, мощность и крутящий момент, а также снизив расход топлива и выбросы в атмосферу. К сожалению, расположение проблемное.
Поэтому стоит помнить, что залог ремонта системы Vanos — профессиональная диагностика.
