VANOS в BMW – что это такое и как это работает?

Что такое Ванос в двигателе

Разрез двигателя с демонстрацией «двойного» ваноса
Variabel Nockenwellen Steuerung переводится с немецкого как переменное управление распределительными валами двигателя. Эту систему придумали инженеры BMW. VANOS — это, по сути, система изменения фаз газораспределения. Его особенность заключается в том, что он способен изменять положение распределительных валов по отношению к коленчатому валу. Таким образом регулируются фазы газораспределительного механизма (ГРМ). Это регулирование может происходить в диапазоне от 6 градусов опережения до 6 градусов задержки относительно верхней мертвой точки.

Как нельзя ремонтировать VANOS

Газораспределение — сложный процесс, в котором участвует множество систем и механизмов (от электронного блока управления двигателем и схемы привода до ваносов и системы Valvetronic — привода для плавного хода клапанов). Поэтому при диагностике и поиске причин конкретной неисправности (в нашем случае системы VANOS) нельзя полагаться только на внешние косвенные признаки износа. Только квалифицированные специалисты, обладающие достаточным опытом и знаниями, использующие в своей работе профессиональное оборудование, смогут провести точную диагностику вашего автомобиля.

• BMW не производит ремкомплектов для системы VANOS, поэтому замена данного узла на новый производится только целиком и в сборе;
• При проведении неквалифицированного ремонта актуатора VANOS велика вероятность нарушения фаз газораспределения (поэтому коленчатый вал необходимо заблокировать);

• Грамотная замена ваноса возможна только с использованием специального оборудования и профессионального оборудования;
• Не позволяйте двигателю вращаться в противоположном направлении;
• Вы не можете отремонтировать систему без предварительного отсоединения аккумулятора.

Обслуживание ВАНОС

При регулярном техническом осмотре все потенциальные проблемы с блоком выявляются и решаются на ранней стадии, поэтому профилактика — лучший способ сохранить деньги в кошельке. Игнорирование вышеперечисленных симптомов себе дороже. Ведь VANOS тесно взаимодействует с двигателем, и неисправности в блоке в случае возникновения цепной реакции приводят к отказу двигателя.

Своевременная чистка и замена расходников блока сохраняет показатели двигателя на уровне вновь купленного автомобиля. Так что лучше относиться к этому продукту технического прогресса с должным вниманием, а не попадаться на уловки БМВ, меняя весь блок из-за порванной резинки. 

3 – поколение. Vanos-шестерни впускных рапредвалов

Шестерня Vanos впервые появилась на двигателе M62TU V8 в 1998 году.

Система с шестернями Vanos по принципу аналогична Single Vanos, то есть регулирует положение только впускных распределительных валов, но имеет более совершенную и компактную конструкцию за счет размещения всего привода внутри шестерен ГРМ (звездочки.

Замена / ремонт VANOS (Ваноса) BMW

«Добрый день! Меня зовут Александр Севашов. Приглашаю вас в свой технический . Здесь вас ждет качественно новый уровень обслуживания. И тысячи способов кастомизации вашего автомобиля.»

Двигатели BMW имеют собственную уникальную систему изменения фаз газораспределения VANOS (от немецкого Variable Nockenwellensteuerung). Появившись впервые в начале девяностых годов прошлого века, она дожила без каких-либо существенных изменений до наших дней (первые системы регулировали только впускные клапана, но позже за выпуск стали отвечать ваносы). Залогом столь длительного срока службы системы была ее экономичность (значительное снижение расхода топлива, увеличение мощности и эластичности двигателя), а также относительная простота и надежность привода. Но, несмотря на все достоинства, у vanos есть и слабые стороны.

В этой статье мы расскажем, как не «судить» VANOS на своем автомобиле заранее, как определить первые признаки износа системы, что будет, если, несмотря на эти симптомы, продолжать эксплуатировать автомобиль и как не совершать ошибки при диагностике и ремонте системы изменения фаз газораспределения.

Срок службы VANOS на BMW

Система VANOS представляет собой сложный механизм. Различные его части изнашиваются с разной скоростью. Производитель не выпускает ремкомплекты для этого узла, поэтому, например, на старых шестицилиндровых рядных двигателях поколения «М» необходимо было сделать упор на наиболее уязвимые резиновые уплотнительные кольца поршней в системе. Как правило, они «дубели» уже с 50-60 тыс км пробега.

На двигателях новых семейств «N» и «B» резиновые уплотнители уже не используются, и замену системы VANOS лучше совмещать с заменой цепи ГРМ (то есть при пробеге около 100 -120 тысяч километров).

На срок службы системы VANOS влияет не только пробег, но и сильные температурные колебания (в российских условиях температура двигателя колеблется от -35°С до 115°С). Кроме того, срок службы системы зависит от качества масла (часто жидкость может быть довольно дорогой, но неподходящей по вязкости для условий эксплуатации или типа двигателя), а также от уровня и интервалов замены.

Признаки неисправности VANOS на BMW

• Затрудненный запуск двигателя (особенно это заметно при отрицательных температурах);
• Нестабильная работа двигателя на холостом ходу (нарушение фаз газораспределения);
• Шум и стук при работе двигателя (слышен из-под клапанной крышки перед двигателем, где находится исполнительный механизм системы VANOS);
• Снижение динамических характеристик двигателя (падение крутящего момента);
• повышенный расход топлива (нарушение фаз газораспределения);
• Характерный запах выхлопных газов из-за повышения токсичности выхлопа (при неисправности системы VANOS катализатор долго нагревается до рабочих температур).

Если не отремонтировать VANOS вовремя

Выход из строя системы изменения фаз газораспределения происходит постепенно и неисправность привода VANOS не приводит к немедленной остановке или отказу двигателя. Однако эксплуатация автомобиля с неисправным ваносом предполагает нарушение фаз газораспределения.

Плюсы и минусы Vanos

При всех своих несомненных достоинствах – увеличении крутящего момента двигателя на низких оборотах, стабилизации работы двигателя на холостом ходу, значительной экономии топлива и высокой экологичности, системы VANOS имеют и недостатки. Недостаточно надежен Проблемы с системой VANOS

Современные бензиновые двигатели BMW оснащены системой изменения фаз газораспределения VANOS. С помощью системы можно добиться плавной работы двигателя на холостом ходу, улучшить характеристики крутящего момента во всем диапазоне оборотов. Независимо от скорости автомобиля двигатель получает наилучшие характеристики производительности и экономии топлива.

В настоящее время двигатели BMW оснащены системой Doppel-VANOS, где исполнительные механизмы системы VANOS расположены на обоих распределительных валах механизма газораспределения. Приводы управляются давлением масла, которое модулируется электромагнитными клапанами, расположенными в передней части двигателя.

Возникновение проблем в системе VANOS обусловлено высоким температурным режимом двигателей BMW, экологическими требованиями современных бензиновых двигателей, низким качеством используемых моторных масел, а также несвоевременным обслуживанием двигателя. В результате процесса закоксовывания масла узкие масляные каналы забиваются отложениями, и управляющее давление масла становится недостаточным для эффективной работы исполнительных механизмов. В блоке управления двигателем зарегистрирована ошибка, горит лампочка Check Engine или горит сообщение «низкая мощность» на бортовом компьютере.

Принцип работы системы

В настоящее время BMW использует в своих двигателях технологию VANOS (регулируемый распределительный вал) четвертого поколения. Следует отметить, что первое поколение этой технологии называлось Single VANOS. В нем регулировался только впускной распредвал, а фазы выпуска менялись ступенчато (дискретно).

Суть работы такой системы заключалась в следующем. Положение впускного распределительного вала корректировалось на основании данных датчика частоты вращения двигателя и положения педали акселератора. Если к двигателю была приложена небольшая нагрузка (низкие обороты), впускные клапаны начинали открываться позже, что, в свою очередь, делало работу двигателя более плавной.

Раннее открытие впускных клапанов на средних оборотах двигателя увеличивает крутящий момент и улучшает циркуляцию отработавших газов в камере сгорания, снижая расход топлива и общие выбросы. При высоких оборотах двигателя впускные клапаны открываются позже, что дает максимальную мощность. В первые минуты после запуска двигателя система активирует специальный режим, где самое главное минимизировать время прогрева.

Сейчас используются так называемые Дабл Ванос (Double Vanos). В отличие от «одинарной» системы, двойная регулирует работу впускного и выпускного распредвалов и их управление более плавное. За счет использования обновленной системы удалось значительно увеличить крутящий момент и мощность двигателя во всем диапазоне оборотов. Кроме того, по схеме BiVanos незначительная часть выхлопных газов может быть повторно сожжена в камере сгорания, что соответственно приводит к повышению экологичности двигателя.

Сейчас на всех автомобилях немецкой марки используется система Vanos четвертого поколения. Главной особенностью этой версии является то, что в ней используются шестерни Vanos для впускного и выпускного распределительных валов. Инженеры BMW сделали систему более компактной: теперь весь исполнительный механизм находится в самих шестернях. Ну и в целом четвертое поколение системы принципиально похоже на Single Vanos.

Как устроен и из чего состоит

VANOS расположен между распредвалом и ведущей шестерней. Конструкция относительно проста. Основная часть системы – поршни, меняющие положение распределительных валов, тем самым изменяя фазы газораспределения. Эти поршни взаимодействуют с шестернями распределительного вала через зубчатый вал, который соединяется с поршнем. Ход этих поршней определяется давлением масла.

Принцип работы масляных поршней, регулирующих работу системы газораспределения

В конструкции предусмотрен специальный электромагнитный клапан, работой которого «управляет» электронный блок управления двигателем (ЭБУ). В качестве входных данных подается информация с датчиков положения распределительных валов. Благодаря этому датчику определяется текущее угловое положение осей. Затем полученные данные отправляются в ECU для сравнения полученного значения с заданным углом.

За счет этих изменений положения распределительных валов изменяются фазы газораспределения. В результате клапаны открываются либо чуть раньше, чем должны, либо чуть позже, чем в исходном положении валов.

Принцип действия

VANOS — это система изменения фаз газораспределения, которая изменяет фазы газораспределения путем изменения положения распределительных валов по отношению к шестерням и коленчатому валу. Блок VANOS расположен между распредвалом и цепным приводом. Если на обычном приводе клапанов относительное угловое положение распределительного вала с коленчатым валом не изменяется независимо от нагрузки на двигатель, то система изменения фаз позволяет регулировать положение распределительного вала в зависимости от частоты вращения и нагрузки на двигатель.

При низких оборотах двигателя положение распределительного вала изменяется так, что клапаны открываются позже, что улучшает качество холостого хода и обеспечивает плавное развитие мощности. По мере увеличения оборотов двигателя клапаны открываются раньше, увеличивая крутящий момент, снижая расход топлива и выбросы. При высоких оборотах двигателя клапаны позже снова открываются, чтобы можно было достичь полной мощности.

Вся регулировка осуществляется с помощью поршней, которые двигаются под давлением масла, тем самым воздействуя на шестерни распределительных валов посредством зубчатого вала, соединенного с поршнем. Давление масла, в свою очередь, регулируется электромагнитным клапаном, управляемым системой управления двигателем на основе информации от датчиков положения распределительных валов. Изменение фаз достигается за счет подачи масла с разных сторон поршня. Датчик определяет текущее угловое положение распределительного вала и отправляет информацию для сравнения значения с заданным углом.

Для более точного управления (например, на спортивных двигателях) система VANOS дополнена радиально-поршневым насосом, а давление масла увеличено до 100 бар.

На автомобилях BMW M5 E60/61 давление масла в 100 бар обеспечивается отдельным радиально-поршневым насосом высокого давления, приводимым в движение коленчатым валом. BMW S50 и S54 уже имеют дополнительный масляный насос высокого давления.

Преимуществом системы VANOS является ее простота, а основным недостатком является проблема износа внутренних уплотнительных колец поршня. Их износ приводит к сбоям в работе системы.

Совет владельцам BMW

При отчетливом постоянном стуке под капотом, заметном снижении мощности двигателя и проблемах с холостым ходом нужно снять и разобрать клапан ваноса. Сделать это может любой автолюбитель, используя стандартный набор инструментов.

Степень износа можно проверить, нажав на управляющий поршень. Если он свободно опустится и оттолкнется пружиной, этого будет достаточно для замены уплотнительных колец.

В противном случае необходимо полировать сам элемент и цилиндр или полностью заменить элемент привода. Решение проблем с электромагнитным клапаном vanos стоит начать с проверки целостности проводки. Восстановление его часто является достаточным решением.

Устройство и основные элементы Ванос

Система VANOS расположена между распределительным валом и ведущей шестерней. Конструкция относительно проста. Основная часть системы – поршни, меняющие положение распределительных валов, тем самым изменяя фазы газораспределения. Эти поршни взаимодействуют с шестернями распределительного вала через зубчатый вал, который соединяется с поршнем. Эти поршни приводятся в движение давлением масла.

В состав устройства входит специальный электромагнитный клапан, работой которого управляет электронный блок управления (ЭБУ). В качестве входных данных принимается информация с датчиков положения распредвалов. Этот датчик определяет фактическое угловое положение осей. Затем полученные данные отправляются в ЭБУ для сравнения полученного значения с заданным углом.

За счет этих изменений положения распределительных валов изменяются фазы газораспределения. В результате клапаны открываются чуть раньше, чем должны, или чуть позже, чем в исходном положении валов.

Как работает система

В настоящее время BMW использует в своих двигателях технологию регулируемого регулирования фаз газораспределения четвертого поколения (VANOS). Стоит отметить, что первое поколение этой технологии называлось Single VANOS. В нем регулировался только впускной распредвал, а фазы выпуска менялись дискретно, т.е скачками.

Первое поколение или «одиночный» Vanos

Суть работы такой системы заключалась в следующем. Положение впускного распределительного вала регулировалось в соответствии с частотой вращения двигателя и данными датчика положения педали акселератора. Если к двигателю была приложена небольшая нагрузка (малая скорость), впускные клапаны начинали открываться позже, что, в свою очередь, приводит к более плавной работе двигателя на холостом ходу.

Раннее открытие впускных клапанов на средних оборотах двигателя увеличивает величину крутящего момента, а также улучшает циркуляцию выхлопных газов в камере сгорания, что, в свою очередь, снижает общий расход топлива и выбросы выхлопных газов. Высокие обороты двигателя заставляют впускные клапаны открываться позже, что приводит к максимальной мощности. В первые минуты после запуска двигателя система активирует специальный режим, суть которого заключается в минимизации времени прогрева.

VANOS второго поколения (также называемые «vanos vanos» или «двойной vanos”)

Сейчас используется так называемый Double Vanos. В отличие от «однокрылой» системы, в сдвоенной регулируется работа впускного и выпускного распредвалов, и их управление более плавное, без рывков. Благодаря использованию обновленной системы удалось значительно увеличить крутящий момент и мощность двигателя во всем диапазоне оборотов. По графику работы BiVano небольшая часть выхлопных газов также может сжигаться в камере сгорания, что в свою очередь приводит к повышению экологичности двигателя.

Сейчас на всех автомобилях немецкой марки используется система Vanos четвертого поколения. Ключевой особенностью этой версии является то, что она использует шестерни Vanos для распредвалов впускных/выпускных клапанов. Инженеры BMW сделали систему более компактной — теперь весь привод находится в самих шестернях. Ну и в целом четвертое поколение системы в принципе похоже на Single Vanos.

Клапан ваноса, возможные неисправности

В целом клапан ванос БМВ надежный механизм, но узлы подвержены износу. Больная точка устройства — сальники и подшипники. Рассмотрим самые распространенные поломки.

• Ошибка проявляется в позднем запуске клапана Vanos и дальнейшем его отключении. Эта проблема связана с истечением гарантийного срока уплотнительных колец после преодоления отметки 50 тыс км на одометре. Уплотнительный материал не выдерживает агрессивных сред (сильный мороз, резкие перепады температур), поэтому разрушается, нарушая герметичность механизма. БМВ не выпускает специальных ремкомплектов, поэтому замену резинкам придется искать самостоятельно.
• При работе двигателя слышен стук и стрекотание – это свидетельство того, что износились игольчатые подшипники клапанов. Обычная замена этих элементов на новые решает проблему полностью.

• Заклинивание механизмов клапана ваноса, приводящее к полному отключению системы. Причиной проблемы часто является образование микротрещин и заусенцев на фланце распределительного вала. Регулярная шлифовка самой детали мелкой наждачной бумагой решит проблему.

• В новых моделях BMW используется электромагнитный клапан Vanos. Поломка такого механизма проявляется в снижении мощностных параметров, равномерности работы на холостом ходу или посторонних звуках. Причина может заключаться в появлении неровностей на кромке поршня или в обрыве питающего клапана троса. Притирка или замена детали в первом случае и ремонт проводов во втором решает проблему полностью.

Плюсы

• Снижен расход топлива в городском режиме. Однако это не влияет, если его хорошо сложить и бросить вбок;
• Снижение токсичности выхлопных газов;
• Перестают течь холостые обороты, особенно это заметно при прогреве двигателя или работе в условиях низких температур (например, в северных районах или холодными зимами);
• Стабильный прирост мощности при наборе оборотов – нет резких скачков, разгон автомобиля становится более предсказуемым;
• Сокращается время прогрева двигателя;
• увеличение крутящего момента на высоких скоростях.

Технология VANOS

VANOS, переменная Nockenwellensteuerung: «динамическое управление распределительным валом», система изменения фаз газораспределения BMW, вариант технологий VVT и CVVT. Включает технологии VANOS и Double VANOS.

Впервые он был выпущен на рынок в 1993 году на двигателе BMW M50 (5 серия). Среди других подобных систем отличается низкой надежностью (разрушены уплотнительные кольца в поршнях в системе) и применением на 6- и 8-цилиндровых двигателях.

Принцип VANOS

Система VANOS первого поколения обеспечивала изменение фаз газораспределения только дискретными шагами на заданных оборотах:

• На низких оборотах система VANOS обеспечивает более позднее открытие клапанов, что улучшает стабильность работы двигателя и выравнивает кривую мощности.
• На промежуточных скоростях клапаны открываются раньше, что увеличивает крутящий момент, снижает расход топлива и выбросы выхлопных газов.
• На высоких оборотах система снова переключается на позднее открытие клапанов, обеспечивая максимальную мощность.

Система управляется электронной системой управления двигателем (DME):

2 – поколение. DOUBLE VANOS или двойной Ванос

Двойной VANOS впервые появился на двигателе S50B32 в 1996 году. Позже эта система стала устанавливаться на рядные 6-цилиндровые двигатели M52tu и затем без изменений перекочевала на двигатели M54 и M56.

Двойной VANOS, в отличие от Single Vanos, уже регулирует положение как впускного, так и выпускного распределительных валов в зависимости от оборотов двигателя и положения педали акселератора, что значительно увеличивает крутящий момент и мощность.

Одной из особенностей системы Double VANOS является то, что часть выхлопных газов система направляет обратно во впускной коллектор строго индивидуально при разных режимах работы. Этот процесс называется «внутренним» EGR, который позволяет повторно сжигать небольшие дозы выхлопных газов для повышения экологичности двигателя.

Принцип работы Double Vanos

Принцип работы Double Vanos аналогичен Single Vanos в части управления впускными клапанами, а именно: при низких оборотах двигателя впускные клапаны открываются позже, что улучшает стабильность холостого хода; на средних оборотах впускные клапаны открываются гораздо раньше, что увеличивает крутящий момент и циркуляцию отработавших газов внутри камеры сгорания, тем самым снижая расход топлива и выбросы отработавших газов; при высоких оборотах двигателя открытие впускных клапанов снова задерживается для достижения максимальной мощности.

Но кроме того, система Double Vanos имеет более точную и производительную регулировку количества выхлопных газов, направляемых обратно в цилиндры на дожигание, и осуществляется более качественная очистка камеры сгорания.

На этапе прогрева система также работает в специальном режиме, позволяющем быстро прогреть катализаторы до рабочей температуры. Все это позволяет добиться наилучших показателей мощности, экономичности, экологичности и крутящего момента.

Как работает VANOS

Принцип работы системы достаточно прост: положение валов газораспределения регулируется с помощью специальных масляных поршней, что приводит к изменению фаз газораспределения на 6 градусов в сторону запаздывания или опережения. Проще говоря, работа узла приводит к тому, что клапаны в головке блока цилиндров начинают открываться либо чуть раньше, либо чуть позже, чем они открывались бы при «стандартном» расположении распредвалов.

Примечательно, что первые системы регулировки затрагивали положение только впускных клапанов. При этом смена фаз всасывания носила скачкообразный характер. Эта система получила название Single VANOS и устанавливалась на автомобили марки до конца девяностых годов, пока не была заменена на более современную Double VANOS, отличающуюся не только работой с обеими фазами (впуск/выпуск), но и более плавной регулировкой.

Типичный алгоритм системы выглядит так:

1. Вместе с запуском двигателя запускается и VANOS. Устройство работает в специальном режиме, позволяющем сократить время, необходимое для прогрева двигателя до рабочей температуры.
2. После этого VANOS начинает открывать клапана с небольшой задержкой, чтобы на низких оборотах двигатель выдавал больше «лошадок» и работал ровно.
3. При увеличении оборотов клапаны открываются раньше, что приводит к максимальному увеличению крутящего момента.
4. При дальнейшем ускорении VANOS снова задерживает клапана до тех пор, пока они не начнут отставать.

Ссылка. Помимо системы VANOS, многие современные двигатели BMW оснащены также системой Valvetronic, отвечающей за регулировку хода клапанов.

Типичные неисправности и их симптомы

1. разрушение уплотнительных колец. Это масляные поршневые кольца, регулирующие положение распределительных валов. Из-за множества факторов – высокой/низкой температуры, различных вредных веществ, попадающих на резину, последняя со временем начинает терять свои эластичные свойства и трескаться. Именно из-за этого пропадает герметичность внутри механизма.
2. Изношенные шайбы и подшипники. В конструкции масляных поршней имеются металлические подшипники и шайбы. Со временем они тоже начинают деформироваться, так как изначально имеют небольшой запас прочности. Узнать, что нужно менять именно подшипник/шайбу в системе VANOS, можно, прислушавшись к работе двигателя – слышен неприятный резкий металлический шум.
3. Сколы и грязь на фланцах и поршнях. Речь идет о деформации металлических деталей. Причиной этого может быть достаточно агрессивный стиль вождения, низкое качество масла/бензина или просто большой пробег. На передней кромке масляных поршней или газораспределительных валов образуются сколы и царапины. В результате происходит потеря мощности/крутящего момента, нестабильная работа двигателя на холостом ходу.

Если двигатель автомобиля начинает сильно вибрировать на холостых оборотах, отмечается довольно плохой разгон во всем диапазоне оборотов, повышенный расход топлива, металлические звуки при работе двигателя, то, скорее всего, система VANOS требует немедленного внимания. Явным признаком плохой работы двигателя являются проблемы с запуском двигателя, залитие свечей зажигания и детонация.