Kas yra Vanos? Atsakome!

Nepaisant to, kad BMW markės automobiliai Lietuvoje yra labai populiarus, nedaugelis vairuotojų gali paaiškinti kas tai yra Vanos (Variable Nockenwellen Steurerung). Vanos - tai elektronikos valdoma kintamų paskirstymo fazių sistema naudojama BMW markės varikliuose. Kokia yra Vanos sistemos sandara ir kaip ji veikia? Kokie gedimai pasitaiko varikliams su Vanos sistema? Kur tokius gedimus diagnozuoti ir remontuoti?

Kintamų paskirstymo fazių sistema Vanos debiutavo 1992 metais variklyje pažymėtame simboliu M50.

Prieš paaiškindami, kaip veikia sistema Vanos, verta susimąstyti, dėl ko aplamai yra naudojamos kintamos paskirstymo fazių sistemos. Šios sistemos suteikia galimybę padidinti galią ir sukamąjį momentą, o taip pat sumažinti kenksmingų medžiagų kiekį išmetamose dujose.

Standartiniame vidaus degimo variklyje įsiurbimo ir išmetimo vožtuvų atidarymo momentai sutampa su stūmoklio padėtimi VRT (viršutinis rimties taškas) ir ART (apatinis rimties taškas) cilindre. Variklio darbo ciklas yra nekintamas, nepriklausomai nuo to ar jis dirba žemose, vidutinėse ar aukštose apsukose. Tai pigus, bet neefektyvus sprendimas. Optimalus cilindrų pripildymas degalų-oro mišinių yra pasiekiamas tik esant tam tikroms apsukoms, kurias sunku išlaikyti ilgą laiką.

Jei apsukų greitis pakils virš šių reikšmių, kuriose yra optimalus cilindro pripildymas, padidėja variklio galia, bet tuo pat metu sumažėja sukimo momentas. Esant mažam apsukų greičiui patiriami degalų mišinio nuostoliai dėl per ilgai atidarytų įsiurbimo vožtuvų. Dėl to variklis negali išvystyti savo tikrosios galios, nėra pilnai lankstus, sunaudoja daugiau degalų, o jo išmetamos dujos yra labiau toksiškos.

Kintamų paskirstymo fazių mechanizmai keičia įsiurbimo ir išmetimo vožtuvų atidarymo laiką.Dėl to padidėja sukimo momentas bei padidėja variklio našumas, sumažėja degalų sąnaudos bei kenksmingų medžiagų emisija. Yra skirtingos vožtuvų atidarymo laiko keitimo technologijos – pirmoji buvo panaudota Alfa Romeo markės automobiliuose. Vanos sukurta BMW tai viena iš jų.

Vanos – sandara ir veikimo principas 

Ką davė kintamų paskirstymo fazių sistema Vanos? Varikliai pasidarė lankstesnį, taupesni, o taip pat ekologiškesni. Lankstumas leidžia rečiau keisti pavaras. Be to, varikliai turi geresnį pagreitį, taip pat iš žemų apsukų.

Pirmoji Vanos sistema valdė tik įsiurbimo vožtuvų darbą. Sekanti, t. v.  dviguba Vanos, valdė taip pat išmetimo vožtuvų darbą.

Iš ko susideda sistema Vanos?

Į sistemos sudėtį įeina šie elementai:

• Elektroninis valdymo blokas. Jis surenka informaciją iš trijų daviklių: variklio apsukų greičio, variklio apkrovos bei aušinimo skysčio temperatūros.
• Elektromagnetinis vožtuvas
• Hidraulinis valdymo blokas
• Mechaninis valdymo blokas

Kaip veikia vienguba sistema Vanos? 

• Paskirstymo velenas, atsakingas už įsiurbimo vožtuvų atidarymą, yra varomas krumpline grandine. Ant veleno yra krumpliaratis, varomas paskirstymo grandine (pavara yra perduodama iš krumpliaračio sumontuoto ant alkūninio veleno).

• Elektroninis valdymo blokas surenka informaciją iš trijų daviklių bet duomenis iš variklio programinės įrangos. Esant reikalui jis valdo elektromagnetinio vožtuvo darbą siusdamas jam elektrinį signalą. Besikeičianti vožtuvo padėtis, pvz. atidarymas, leidžia variklio alyvai patekti į hidraulinį valdymo bloką. Alyvos slėgis sukelia atitinkamą spaudimą hidrauliniam stūmokliui esančiam hidrauliniame valdymo bloke. Alyva iš elektromagnetinio vožtuvo į hidraulinį bloką patenka greitinančiu arba lėtinančiu kanalu.

• Paskirstymo veleno gale yra cilindrinės formos krumpliaratis, kuris juda mechaninio valdymo bloko viduje, kurio vidus turi krumplius su įstrižais krumpliais.

• Alyva su dideliu slėgiu patenka ant hidraulinio stūmoklio pro greitinantį kanalą ir jį pastumia. Stūmoklis pasislenka paskirstymo veleno cilindrinio krumpliaračio link. Cilindrinis krumpliaratis pastumia paskirstymo veleną (pakeičia kampinę padėtį - perstūmimas) „greitėjimo“ kryptimi.

• Jei variklio alyva bus nukreipta į hidraulinį valdymo bloką pro lėtinantį kanalą, ji sukels tokį hidraulinio stūmoklio judesį, kuris pastums paskirstymo veleną (pakeičia kampinę padėtį - perstūmimas) „lėtėjimo“ kryptimi.

Jei variklis dirba su mažų apsukų greičiu – paskirstymo veleno kampinės padėties pakeitimas sukelia įsiurbimo vožtuvų atidarymo vėlavimą. Dėl to nauja degalų-oro mišinio dozė „nepabėga“ pro išmetimo vožtuvus. Vyksta geresnis degimas, apsisukimų greitis tuščioje eigoje gali būti nedidelis.

Jei dirba su vidutiniu apsukų greičiu – paskirstymo veleno kampinės padėties pakeitimas sukelia įsiurbimo vožtuvų atidarymo laiko pagreitėjimą. Dėl to išmetamos dujos yra įsiurbiamos į degimo kameras su nauja degalų-oro mišinio doze, sumažėja degimo temperatūra, išmetamose dujose yra mažiau kenksmingų azoto oksidų.

Jei variklis dirba su labai dideliu apsukų greičiu, su maksimalia apkrova - paskirstymo veleno kampinės padėties pakeitimas sukelia įsiurbimo vožtuvų atidarymo laiko vėlavimą. Nauja degalų-oro mišinio dozė dinamiškai patenka į cilindrą, nors stūmoklis juda priešinga kryptimi. Geresnis cilindro pripildymas padidina variklio sukimo momentą.

Kai kuriuose varikliuose yra naudojama antrą sistema, kuri papildo sistema Vanos – sistema Valvetronic, atsakinga už įsiurbimo vožtuvų eigos valdymą.

Kuriuose BMW markės varikliuose yra naudojama Vanos sistema?

• N42 R4 1.8 – 2.0 l , su Valvetronic, montuojamas BMW 3 E46
• N46 R4 1.8 – 2.0 l, su Valvetronic, montuojamas BMW 1 E81 – 87, E46, E90, X3, X5
• N45 1.6 – 2.0 l, montuojamas BMW 1 E81 – 87, E90 316
• N20 / N13 1.6 – 2.0l , su Valvetronic, montuojamas BMW 1 (F20), 3 (F30), X1 (E84), X3 (F25)
• M52 2.0 – 2.8 l

Vienguba Vanos sistema nereikalauja jokio reguliavimo.

Dviguba Vanos sistema reikalauja sinchronizacijos patikros.

Vanos – tipiniai gedimai 

Kintamų paskirstymo fazių sistema Vanos yra linkusi gedimams, o jų pašalinimo kaina autorizuotuose servisuose yra aukšta. Gedimų rizika yra tuo aukštesnė dėl to, kad Lietuvoje dauguma žmonių perka naudotus BMW markės automobilius su labai didele rida. Laimei, nepriklausomose dirbtuvėse sistemą Vanos galima suremontuoti už kelis šimtus eurų.

Pagrindinis dalykas, kurį privalo atminti kiekvienas BMW automobilio su kintamų paskirstymo fazių sistema Vanos savininkas -   tai aukščiausios kokybės variklio alyvos naudojimą, atitinkančios automobilio gamintojo reikalavimus, jos periodišką keitimą (kartu su filtru) ir atitinkamo alyvos lygio variklyje palaikymą.

Pagrindinis dalykas sistemos Vanos gedimo atveju tai tinkama, tiksli diagnostika atlikta specialaus kompiuterio pagalba. Sistemos Vanos gedimo atveju verta kuo skubiau apsilankyti specializuotose automobilių dirbtuvėse. Diagnostika leis tiksliai nustatyti gedimo priežastį ir paskaičiuoti gedimo pašalinimo kainą.

Kokie yra tipiniai sistemos Vanos gedimai BMW varikliuose?

• Hidraulinių vožtuvų riebokšlių susidėvėjimas.Riebokšliai trūkinėja arba sukietėja. Riebokšliai praleidžia alyvą, dėl to sistema negali perstumti paskirstymo veleno į padėtį atitinkančią aktualią variklio apkrovą. Tai sukelia netolygų variklio darbą tuščioje eigoje, variklio gesimą. Šiuo metu remontui yra naudojami šiuolaikiški teflono riebokšliai, kurie yra žymiai atsparesni nei gamintojo naudojami pirmajam montavimui.

• Laisvumai, kurie sukelia būdingus barškėjimus po variklio gaubtu. Barškėjimo priežastimi gali būti pažeistas stūmoklis, kuriame riebokšlio gedimas sukėlė guolio pažeidimą.

• Elektrinio vožtuvo gedimai

• Sistemos užsikirtimas

• Tepimo sistemos gedimai (per žemas alyvos slėgis) kurie pažeidžia sistemą Vanos – priežastimi gali būti netinkama alyva, užsikimšę alyvos paėmikliai, susidėvėjęs alyvos siurblys dėl labai didelės ridos

Kiekvieną kartą remontuojant sistemą Vanos rekomenduojama pakeisti alyvos vamzdelius. Taip pat visuomet būtina pakeisti variklio alyvą bei jos filtrą.

Panašios kintamų paskirstymo fazių sistemos 

Kintamų paskirstymo fazių sistemos yra naudojamos dagelio automobilių gamintojų. Panašiai į Vanos veikia dvi sistemos:

• VVTir Variable Valve Timing – with intelligence– sukurtas Toyota.

Sistemos valdymo blokas parenka tinkamą vožtuvų atidarymo momentą analizuodamas variklio apsukas, automobilio greitį ir reljefo nuolydį. Ant paskirstymo veleno yra aukštų ir žemų apsukų kumšteliai.

• VarioCam – sukurtas Porsche. Ant dviejų paskirstymo velenų, kurie valdo įsiurbimo ir išmetimo vožtuvų darbą galų yra išorinės ir vidinės turbinos, kurios gali suktis viena kitos atžvilgiu. Išorinės turbinos yra varomos paskirstymo grandine. Tarp turbinų yra darbinė erdvė. Ji yra užpildyta suslėgta alyva (slėgis yra reguliuojamas paskirstymo veleno padėties keitimo vožtuvais, vienas įsiurbimo vožtuvams, kitas išmetimo vožtuvams). Alyva patenkanti į darbinę erdvę keičia paskirstymo velenų padėtį.

Kintamų paskirstymo fazių sistema labai pakeitė BMW markės variklius, padidino jų lankstumą, galią ir sukimo momentą ir tuo pat metu sumažino degalų sąnaudas ir kenksmingų junginių emisiją į atmosferą. Deja, sistema yra problematiška.

Todėl verta atminti, kad sistemos Vanos remonto pagrindą sudaro profesionali diagnostika, kurią atlikus bus išvengta nereikalingų išlaidų.

Platforma Motointegrator leidžia greitai rasti automobilių dirbtuves, besispecializuojančias BMW markės automobilių remontu.