Vanos – co to jest, jak działa i jakie są najczęstsze usterki?

Silniki BMW wykorzystują układ zmiennych faz rozrządu już od 1992 roku. Do tej pory powstały trzy generacje tego systemu, zwanego Vanos. Jak działa, w jaki silnikach występuje i jakie są jego najczęstsze usterki? Oto odpowiedź.

Praktycznie każdy producent w swój własny sposób określa wykorzystywany przez siebie system zmiennych faz rozrządu. Mimo że w przypadku BMW nazywa się on Vanos, spełnia takie same zadania, jak układy innych wytwórców. Czyli aktywnie steruje otwarciem i zamknięciem zaworów w celu poprawy wydajności silnika.

Dzięki niemu ilość mieszanki zmienia się w zależności od obciążenia jednostki napędowej oraz jej prędkości obrotowej.

Co to jest Vanos?

Skrót Vanos pochodzi z języka niemieckiego i oznacza Variable NOckenwellen Steuerung, czyli po prostu zmienne fazy rozrządu. Pierwszym modelem, który otrzymał to rozwiązanie było BMW serii 5 (E34), napędzane 6-cylindrowym silnikiem M50.

Miało to miejsce w 1992 roku. Początkowo Vanos znajdował się tylko na krzywce wlotowej, by od 1996 roku – „obsługiwać” również zawory wylotowe. System ten najpierw pojawił się w BMW M3 (E36), które było wprawiane w ruch przez jednostkę napędową, oznaczoną jako S50B32.

Od tamtej pory wiele innych silników niemieckiego producenta otrzymało powyższe rozwiązanie (TUTAJ dowiesz się wszystkiego o zmiennych fazach rozrządu).

Vanos – jaka jest jego budowa i jak działa?

Elektro-hydrauliczny system zmiennych faz rozrządu Vanos kontroluje czas otwierania i zamykania zaworów dolotowych (i wydechowych – w późniejszych modelach). Poprawia więc osiągi samochodu, emisję spalin oraz obniża zużycia paliwa.

W systemie zastosowano kombinację mechanicznych i hydraulicznych mechanizmów sterowania wałkiem rozrządu, a także zawór elektromagnetyczny. Ich pracę kontroluje elektroniczna jednostka sterująca, która pobiera informacje z czujników prędkości obrotowej, obciążenia oraz temperatury płynu chłodzącego.

Regulator wałka rozrządu.

Silniki wyposażone w Vanos mają koło zębate krzywkowe niezależne od krzywki wlotowej i/lub wydechowej. Przy niskich obrotach system ten nie ma żadnego wpływu na rozrząd.

Po otrzymaniu sygnału wejściowego przepustnicy komputer sterujący pracą silnika automatycznie oblicza odpowiednie wyprzedzenie lub opóźnienie, potrzebne do jak najbardziej wydajnej pracy silnika przy danych obrotach. Później aktywuje się elektrozawór, umożliwiający przepływ oleju silnikowego pod wysokim ciśnieniem do koła zębatego krzywki.

Powoduje to odpowiednią regulację rozrządu. Fazowanie krzywki obraca wałek rozrządu w lewo lub w prawo, gdy zawory otwierają się i zamykają (TUTAJ dowiesz się o skutkach zbyt dużej ilości oleju w silniku).

Pojedynczy Vanos

W pojedynczym systemie Vanos wyłącznie rozrząd zaworów dolotowych jest zmienny. Jak to działa? Wałek rozrządu zaworów dolotowych zostaje otworzony późno przy niskich prędkościach obrotowych silnika, aby zapewnić płynną pracę i jak najlepszą elastyczność.

Wałek rozrządu przyspiesza czas otwarcia zaworów w miarę rosnącej prędkości obrotowej silnika, co skutkuje zwiększonym momentem obrotowym.

Podwójny Vanos

Podwójny system Vanos steruje zaworami na wałkach rozrządu zaworów dolotowych i wydechowych. Wałki rozrządu są obsługiwane przez specjalne cewki. Zaletą sterowania wydechowym wałkiem rozrządu jest mniejsza emisja spalin, a także szybszy czas nagrzewania silnika.

Wałek rozrządu zaworów dolotowych działa tak samo, jak pojedynczy Vanos i otwiera się w miarę zwiększania otwarcia przepustnicy. Podwójny Vanos został zastosowany w niesławnej jednostce N54, gdzie był bardzo podatny na awarię. Na szczęście naprawa okazała się nieskomplikowana.

Podwójny Vanos z układem Valvetronic

Vanos wpływa na czas otwierania i zamykania zaworów. Valvetronic odpowiada za regulację skoku zaworów, czyli to, jak mocno otwarte zostają zawory. Łącząc te dwa elementy, uzyskuje się optymalną wydajność, zwiększoną moc względem wcześniejszych systemów oraz poprawę zużycia paliwa i emisji spalin.

Oba układy współpracują ze sobą i są sterowane przez ECM oraz zasilane ciśnieniem oleju silnikowego.

Zalety i wady systemu

Zalety:

• obniżanie emisji spalin
• zwiększona oszczędność paliwa
• optymalizacja moment obrotowego i mocy silnika w całym zakresie obrotów
• poprawa elastyczności

Wady:

• podatność na awarie
• skomplikowana konstrukcja w przypadku podwójnego systemu z układem Valvetronic

Jakie są najczęstsze awarie systemu?

Pomimo prostej konstrukcji w przypadku pojedynczego i podwójnego systemu, Vanos z czasem może ulec zużyciu. Co się w nim najczęściej psuje? Oto odpowiedź:

• gumowe pierścienie uszczelniające zaworów hydraulicznych – z czasem ulegają rozkładowi pod wpływem wysokich temperatur i chemikaliów. Gdy tracą swoje właściwości uszczelniające, zawodzą i mogą ostatecznie doprowadzić do awarii systemu, powodując nierówną pracę silnika na biegu jałowym, czy jego gaśnięcie
• awarie elektrozaworu
• zablokowanie się układu
• uszkodzony tłoczek – powoduje grzechotanie spod maski
• awaria układu smarowania silnika (przytkany smok, zużyta pompa), co powoduje, że do systemu nie dochodzi olej o wystarczającym ciśnieniu do jego prawidłowego działania

Jak rozpoznać awarię systemu?

Objawy awarii pojedynczego Vanosa:

• zmniejszone moc i moment obrotowy
• szorstka praca na biegu jałowym, a czasem grzechotanie
• nagły wzrost zużycia paliwa

W przypadku nierównej pracy na biegu jałowym można odłączyć złącze elektryczne na elektromagnesie siłownika Vanos. Jeśli po odłączeniu go nadal będzie odczuwalna nierówną praca, prawdopodobnie przyczyną jest problem z Vanosem.

Objawy awarii podwójnego Vanosa:

• utrata momentu obrotowego i mocy w dolnym zakresie
• wahanie lub powolny czas reakcji po naciśnięciu pedału gazu
• szorstka praca na biegu jałowym
• powolny start na zimno
• przejście w tryb awaryjny po przyspieszeniu

Objawy awarii podwójnego Vanosa z układem Valvetronic

• szorstkie brzmienie na biegu jałowym
• utrata mocy w dolnym zakresie obrotów
• problemy z zimnym startem i dziwne odgłosy
• zgaśnięcie silnika na biegu jałowym
• „wahania się” silnika podczas przyspieszania

Po dodaniu układu Valvetronic naprawa całego systemu okazuje się trudna. Na szczęście BMW wydłużyło gwarancję na system Vanos z układem Valvetronic do 10 lat. Z tego powodu nie ma wielu poradników dla majsterkowiczów, zwłaszcza ze względu na trudność naprawy.

Silniki BMW z układem Vanos

Silniki BMW z pojedynczym systemem:

• silnik M50 (1993-2000)
• silnik M52 (1993-2000)
• silnik S52 (1993-2000)
• silnik M62 V8 (1993-2003)

Silniki z podwójnym systemem:

• silnik M52 (1999-2005)
• silnik M54 (1999-2005)
• silnik S54 (1999-2005)
• silnik N54 (2004-2010)

Silnik z podwójnym system i układem Valvetronic

• silnik N52 (2004-2010)
• silnik N55 (09-obecnie)
• silnik N62 (2004-2010)
• silnik N73/74 (2005-2015)

FAQ

Czy można jeździć z uszkodzonym Vanos?

Tak, można jeździć z niesprawnym systemem. W przypadku awarii wałek rozrządu ustawia się bowiem w pozycji referencyjnej.

Do czego służy Vanos?

System ten służy do regulacji faz rozrządu. Inaczej mówiąc, dba o zapewnienie optymalnej mieszanki paliwowo-powietrznej, przez co wpływa na charakterystykę silnika. Dzięki niemu, nabiera on więcej wigoru, szczególnie w niskim zakresie obrotów.

Jakich silników unikać w BMW?

Przede wszystkim należy unikać benzynowej jednostki N52, a także wysokoprężnych N47 i N57.