Hệ thống VANOS

1. Hệ thống VANOS của BMW là gì, nó hoạt động như thế nào?

Hệ thống VANOS (Variable Nockenwellen Steuerung) là một thành phần quan trọng của động cơ BMW hiện đại, nhờ đó có thể giảm đáng kể lượng khí thải, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng mô-men xoắn động cơ ở vòng tua thấp và tăng công suất cực đại ở vòng tua cao. Hệ thống này sẽ cho phép động cơ chạy ổn định nhất có thể khi không tải, ngay cả ở nhiệt độ thấp.

1.1. Hệ thống Vanos là gì

Variable Nockenwellen Steuerung là người Đức dùng để điều khiển thay đổi trục cam của động cơ. Hệ thống này được phát minh bởi các kỹ sư của BMW. VANOS thực chất là một hệ thống điều phối van biến thiên. Tính đặc thù của nó nằm ở chỗ nó có thể thay đổi vị trí của trục cam so với trục khuỷu. Do đó, các giai đoạn của cơ chế phân phối khí (GRM) được điều chỉnh. Điều chỉnh này có thể được thực hiện từ 6 độ phía trước đến 6 độ chậm lại từ tâm trên cùng.

1.2. Thiết bị và các yếu tố chính của Vanos

Hệ thống VANOS nằm giữa trục cam và bánh răng dẫn động. Thiết kế của nó tương đối đơn giản. Bộ phận chính của hệ thống là các piston có chức năng thay đổi vị trí của trục cam, từ đó thay đổi thời điểm của van. Các piston này tương tác với các bánh răng của trục cam thông qua một trục có răng kết nối với piston. Các piston này được dẫn động bởi áp suất dầu.

Thiết bị bao gồm một van điện từ đặc biệt, hoạt động của van này được điều khiển bởi một bộ điều khiển điện tử (ECU). Thông tin từ các cảm biến vị trí trục cam được lấy làm đầu vào. Cảm biến này xác định vị trí góc hiện tại của trục. Dữ liệu nhận được sau đó được gửi đến ECU để so sánh giá trị thu được với một góc nhất định.

Do những thay đổi này trong vị trí của trục cam, thời gian van thay đổi. Kết quả là, các van mở sớm hơn một chút so với thời gian cần thiết hoặc muộn hơn một chút so với vị trí ban đầu của trục.

1.3. Hệ thống hoạt động như thế nào

BMW hiện đang sử dụng công nghệ VANOS (điều khiển trục cam biến thiên) thế hệ thứ tư trong động cơ của mình. Cần lưu ý rằng thế hệ đầu tiên của công nghệ này được gọi là Single VANOS. Trong đó, chỉ có trục cam nạp được điều chỉnh, và các pha xả được thay đổi theo từng bước (riêng lẻ).

Bản chất của hoạt động của một hệ thống như sau. Vị trí của trục cam nạp được hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu từ cảm biến tốc độ động cơ và vị trí của bàn đạp ga. Nếu một tải nhẹ (RPM thấp) được áp dụng cho động cơ, các van nạp sẽ bắt đầu mở sau đó, do đó làm cho động cơ hoạt động trơn tru hơn.

Việc mở sớm các van nạp ở tốc độ động cơ tầm trung làm tăng mô-men xoắn và cải thiện lưu thông khí thải trong buồng đốt, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải tổng thể. Ở tốc độ động cơ cao, van nạp mở muộn hơn, dẫn đến công suất cực đại. Trong những phút đầu tiên sau khi khởi động động cơ, hệ thống sẽ kích hoạt một chế độ đặc biệt, trong đó chủ yếu là giảm thiểu thời gian khởi động.

Giờ đây, cái gọi là Double Vanos (Vanos đôi) đã được sử dụng. Không giống như hệ thống “Đơn”, hệ thống kép điều chỉnh hoạt động của trục cam nạp và xả và việc kiểm soát chúng mượt mà hơn. Thông qua việc sử dụng một hệ thống cập nhật, có thể tăng đáng kể mô-men xoắn và công suất động cơ trong toàn bộ dải vòng tua. Ngoài ra, theo sơ đồ BiVanos, một phần nhỏ khí thải có thể được đốt lại trong buồng đốt, do đó, làm tăng tính thân thiện với môi trường của động cơ.

Giờ đây, tất cả các xe của thương hiệu Đức đều sử dụng hệ thống Vanos thế hệ thứ tư. Đặc điểm chính của phiên bản này là nó sử dụng bánh răng Vanos cho trục cam nạp và xả. Các kỹ sư của BMW đã làm cho hệ thống trở nên nhỏ gọn hơn: giờ đây toàn bộ cơ cấu chấp hành được đặt trong chính các đĩa xích định thời. Nói chung, thế hệ thứ tư của hệ thống về cơ bản tương tự như Single Vanos.

1.4. Ưu điểm và nhược điểm của Vanos

Với tất cả những ưu điểm không thể phủ nhận: mô-men xoắn động cơ cao hơn ở vòng tua thấp, ổn định động cơ khi không tải, tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường, hệ thống VANOS cũng có những nhược điểm. Cô ấy không đủ tin cậy.

1.5. Các hư hỏng chính của Vanos

• Phá hủy các vòng đệm. Đây là các vòng piston dầu có chức năng điều chỉnh vị trí của trục cam. Do nhiều yếu tố: nhiệt độ cao và thấp, các chất độc hại khác nhau xâm nhập vào cao su (vật liệu tạo ra các vòng), cuối cùng nó bắt đầu mất tính chất đàn hồi và nứt. Đó là lý do tại sao sự chặt chẽ bên trong cơ chế biến mất.
• Vòng đệm và vòng bi bị mòn. Thiết kế của piston dầu bao gồm vòng bi và vòng đệm bằng kim loại. Theo thời gian, chúng bắt đầu biến dạng, vì ban đầu chúng có độ an toàn thấp. Để xác định xem vòng bi (hoặc vòng đệm) có cần được thay thế trong hệ thống VANOS hay không, bạn cần lắng nghe động cơ đang hoạt động như thế nào. Nếu vòng bi hoặc vòng đệm bị mòn, bạn sẽ nghe thấy tiếng ồn kim loại khó chịu.
• Chip và bụi bẩn trên mặt bích và piston. Đây là cái gọi là biến dạng của các bộ phận kim loại. Nguyên nhân có thể là do phong cách lái xe khá hung hãn, dầu / xăng kém chất lượng cũng như quãng đường đi được cao. Các vết khía và vết xước xuất hiện trên bề mặt của piston dầu hoặc trục cam gas. Kết quả là mất công suất / mô men xoắn, động cơ chạy không tải không ổn định.

Nếu động cơ ô tô bắt đầu rung khi không tải, bạn nhận thấy khả năng tăng tốc khá yếu trong toàn bộ dải vòng tua, mức tiêu hao nhiên liệu tăng, tiếng kêu lạch cạch trong quá trình vận hành động cơ, rất có thể VANOS cần được quan tâm khẩn cấp. Các vấn đề khởi động động cơ, bugi và va đập là dấu hiệu rõ ràng cho thấy hệ thống hoạt động kém.

Mặc dù không đáng tin cậy, sự phát triển của các kỹ sư Bavaria là rất hữu ích. Thông qua việc sử dụng VANOS, hiệu suất động cơ được cải thiện, tính kinh tế và khả năng tương thích với môi trường đạt được. Vanos cũng làm mịn đường cong mô-men xoắn trong suốt phạm vi hoạt động của động cơ.