Системы управления фазами газораспределения

Нарушение — фаза — газораспределение

Нарушение фаз газораспределения происходит из-за изменения зазоров в приводе клапанов.

Нарушение фаз газораспределения может быть следствием износа кулачков и шеек распределительного вала, зубьев распределительных шестерен.

Во избежание нарушения фаз газораспределения в пусковой период холодный зазор в рассматриваемом случае нужно сделать равным е 0 7 е0, где е0 — гарантийный зазор.

Реверсирование двигателя должно производиться без нарушения установленных фаз газораспределения , что обеспечивается специальной конструкцией распределительного механизма и наличием дополнительных устройств, призванных осуществлять правильное взаимодействие органов распределения в соответствии с заданным направлением вращения.

Однако при слишком больших зазорах происходит нарушение фаз газораспределения из-за недостаточного открытия клапанов, ухудшается наполнение и очистка цилиндров, возникают стуки в механизме привода клапанов.

Общими неисправностями газораспределительного механизма и привода топливных насосов являются нарушение фаз газораспределения и угла опережения подачи топлива в цилиндры. Они вызывают повышение жесткости работы шатунно-поршневой группы; неполное сгорание топлива и дымление; повышение температуры выпускных газов, прогар поршней; пригорание колец, газовоздушного тракта и турбокомпрессоров и ряд других нежелательных явлений.

Фазы газораспределения определяются профилем и расположением кулачков распределительного вала. Нарушение фаз газораспределения может иметь место при износе кулачков, неправильно отрегулированных клапанных зазорах, неверном соединении при сборке шестерен газораспределения.

В результате износа направляющей втулки и штока клапана увеличивается пропуск масла в камеры сгорания, а следовательно, и его расход. Износ фасок клапана и седла вызывает нарушение фаз газораспределения . В связи с этим после 1500 ч работы дизеля типа В-2 необходимо проверить регулировку фаз газораспределения ( моментов начала открытия и конца закрытия впускных и выпускных клапанов согласно диаграммам фаз газораспределения) и в случае необходимости подрегулировать механизм газораспределения.

Износ шестерен характеризуется выработкой рабочих поверхностей зубьев. Признаками выработки являются увеличение зазоров между зубьями, появление шума и стуков во время работы двигателя, а также нарушение фаз газораспределения . Шестерни, как правило, ремонту не подлежат и их заменяют новыми в тех случаях, когда зазор между зубьями ведомой и ведущей шестерен достигает величины, превышающей нормальный монтажный зазор в 2 5 — 3 раза, а также при наличии трещин, разработке паза под шпонку и других дефектов, вызывающих опасность разрушения шестерни.

В тех случаях, когда неисправность системы питания топливом приводит к обогащению рабочей смеси топливным газом, в отработавших газах увеличивается количество продуктов неполного сгорания в виде окиси углерода СО. В зависимости от того, как проходит рабочий процесс в цилиндре двигателя, в отработавших газах меняется количество водяных паров и окиси углерода. Кроме того, при нарушении фаз газораспределения или нарушении теплового процесса по каким-либо другим причинам, в отработавших газах может появиться и несгоревший топливный газ, например, метан СН4 и др. Следовательно, анализом состава отработавших газов можно оценить техническое состояние и качество работы системы питания топливом.

Образование смол и нерастворимых осадков в нефтяных топливах приводит к значительному ухудшению их эксплуатационных свойств. Нерастворимые осадки вызывают засорение фильтров и ухудшают прокачиваемость топ-лив, смолы увеличивают нагарообразование топлив, а при отложении на стенках топливных систем вызывают нарушение нормальной работы двигателя. Так, отложение смол в карбюраторных двигателях на штоках и тарелках впускных клапанов препятствует нормальной посадке клапанов в гнездах и вызывает их зависание, что ведет к уменьшению давления в камерах сгорания и к нарушению фаз газораспределения .

Источник

Причины неисправности фазорегулятора

Неисправности делят непосредственно по фазорегулятору и по его управляющему клапану. Так, причинами неисправности фазорегулятора являются:

• Износ поворотного механизма (лопатки/лопасти). В обычных условиях это происходит по естественным причинам, и менять фазорегуляторы рекомендуется через каждые 100…200 тысяч километров пробега. Ускорить износ может загрязненное либо некачественное масло.
• Смещение либо рассогласование установленных значений поворотных углов фазорегулятора. Обычно это происходит из-за того, что поворотный механизм фазорегулятора в его корпусе превышает допустимые углы поворота по причине износа металла.

А вот причины поломки клапана vvt другие.

• Выход из строя сальника клапана фазорегулятора. У автомобилей Рено Меган 2 клапан фазорегулятора установлен в углублении в передней части двигателя, где много грязи. Соответственно, если сальник теряет герметичность, то пыль и грязь извне смешивается с маслом и попадает в рабочую полость механизма. Как результат — заклинивание клапана и износ поворотного механизма самого регулятора.
• Проблемы с электрической цепью клапана. Это может быть ее обрыв, повреждение контакта, повреждение изоляции, замыкание на корпус либо на провод питания, снижение или повышение сопротивления.
• Попадание пластиковой стружки. На фазорегуляторах часто лопатки делаются из пластмассы. По мере их износа они меняют свою геометрию и выпадают из посадочного места. Вместе с маслом они попадают в клапан, распадаются и измельчаются. Это может привести либо к неполному ходу штока клапана, либо даже к полному его заклиниванию.

Также причины отказа фазорегулятора могут крыться в сбое работы других связанных элементов:

• Некорректные сигналы от ДПКВ и/или ДПРВ. Это может быть связано как с проблемами с указанными датчиками, так и с тем, что фазорегулятор износился, из-за чего распределительный либо коленчатый вал находятся в положении, выходящим за допустимые границы в конкретный момент времени. В данном случае вместе с фазорегулятором нужно проверить датчик положения коленвала и проверить ДПРВ.
• Проблемы в работе ЭБУ. В редких случаях в электронном блоке управления происходит программный сбой и даже при всех корректных данных он начинает выдавать ошибки, в том числе в отношении фазорегулятора.

Роль клапанов электромагнитного типа в работе системы ГРМ

Силовой агрегат Пежо 308 имеет два клапана фаз и  307 имеет один фазорегулятор, который установили в зубчатом шкиве. Конструктивно шкив имеет две основные части: крыльчатку оборудованную лопаткой и цилиндр имеющий камеру. При достижении установленных условий электронной системой управления выполняется подача сигнала на электромагнитный клапан фаз. При открытии клапан обеспечивает подачу масла под определенным давлением через центральный канал расположенный на распредвалу. Поступление масла происходит через отверстия в центральной части крыльчатки и механизме поднимающем плунжер.

За счет давления, под которым подается масло, происходит смещение плунжера вверх и освобождается крыльчатка. Благодаря этому происходит проворачивание крыльчатки и устройства регулировки фаз по направлению к задержке срабатывания впускных клапанов. После снятия напряжения с электромагнитного клапана происходит возвращение лопатки и крыльчатки в свое первоначальное положение, а плунжером блокируется вся система в состоянии наименьшего запаздывания.

Клапан отвечает за обеспечение поступления масла к фазорегулирующему устройству. После отключения управляющего потенциала на электромагнитном устройстве, фазорегулятор перемещает распредвал в состояние с наименьшим запаздыванием, благодаря чему обеспечивается максимальная сила крутящего момента на пониженных оборотах.

На Пежо 307 и 308 фазорегуляторы, смонтированные на распределительных валах, нормально функционируют, в случае если будут соблюдены следующие параметры:

• при скорости коленвала свыше 1500 об/мин;
• при достижении во впускном трубопроводе показателей давления свыше 500 мбар;
• при температурных показателях антифриза свыше 30 градусов.

В изменении фазгазораспределения участвует ЭБУ, которое считывает расположение коленвала и распредвала, температурных показателей тосола, а также скорости транспортного средства. Диапазоны регулировки углов поворота, распредвала на холостых оборотах, варьируются от +5 до -5, а при резком увеличении оборотов от 0 до 30 градусов.

Проголосуйте, понравилась ли вам статья?

Принцип действия фазорегулятора

Чтобы разобраться почему трещит фазорегулятор или клинит его клапан, имеет смысл разобраться в принципе действия всей системы. Это даст лучшее понимание поломок и дальнейших действий по их ремонту.

На различных оборотах двигатель работает не одинаково. Для холостых и низких оборотов характерны так называемые «узкие фазы», при которых скорость отвода выхлопных газов невелики. И наоборот, для больших оборотов характерны «широкие фазы», когда объем выпускаемых газов большой. Если на низких оборотах будут использоваться «широкие фазы», то отработанные газы будут смешиваться со вновь поступающими, что приведет к снижению мощности двигателя, и даже его остановке. А когда на высоких оборотах включаться «узкие фазы», то приведет к снижению мощности мотора и его динамике работы.

Существует несколько типов систем фазорегуляторов. VVT (Variable Valve Timing), разработана Volkswagen, CVVT — используется Kia и Hyindai, VVT-i — применяется Toyota и VTC — устанавливаются на движки Honda, VCP — фазорегуляторы Renault, Vanos / Double Vanos — система, используемая в BMW. Далее рассмотрим принцип действия фазорегулятора на примере автомобиля «Рено Меган 2» с 16-ти клапанным двигателем К4М, поскольку выход его из строя является «детской болезнью» этой машины и ее владельцы чаще всего сталкиваются с неработающим фазорегулятором.

Управление происходит через электромагнитный клапан, подача масла к которому регулируется электронными сигналами с дискретной частотой 0 или 250 Гц. Весь этот процесс контролируется электронным блоком управления на основании сигналов, поступающих от датчиков двигателя. Включение фазорегулятора происходит при возрастающей нагрузке на двигатель (значение оборотов от 1500 до 4300 оборотов в минуту) когда соблюдаются следующие условия:

• исправные датчики положения коленчатого (ДПКВ) и распределительного валов (ДПРВ);
• отсутствуют неисправности в системе впрыска топлива;
• наблюдается пороговое значение впрыска фаз;
• температура охлаждающей жидкости находится в пределах +10°…+120°С;
• повышенная температура масла двигателя.

Возвращение фазорегулятора в исходное положение происходит когда обороты снижаются при тех же условиях, но с тем отличием, что рассчитано нулевое смещение фаз. В этом случае запорный плунжер блокирует механизм. Таким образом, «виновниками» неисправности фазорегулятора могут быть не только он сам, но и электромагнитный клапан, датчики двигателя, неисправности в моторе, сбои в работе ЭБУ.

Система на основе гидроуправляемой муфты

Широкое распространение получили системы изменения фаз газораспределения, принцип работы которых основан на осуществлении поворота распредвала. К таким схемам управления фазами газораспределения относят: японскую систему VVT-i, Dual VVT-i, решение немецкого концерна BMW под названием VANOS, Double VANOS, схему VVT от Volkswagen, управление фазами газораспределения VTEC от Honda, систему CVVT брендов Hyundai, Kia и концерна GM, регулировку фаз VCP от Renault и т.д.

Работа указанных выше систем основывается на небольшом повороте распредвала по ходу его вращения. Такой способ позволяет добиться раннего открытия клапанов сравнительно с их базовым начальным положением. Данный тип систем изменения фаз газораспределения конструктивно состоит из специальной муфты, которая управляется гидравлическим способом, а также дополнительной системы управления указанной муфтой. Гидроуправляемая муфта среди автомехаников получила название фазовращатель.

Поворот распредвала осуществляется при помощи электроники управления и гидравлики, а сама система чаще всего затрагивает только впускные клапаны. Рост оборотов ДВС приводит к тому, что фазовращатель осуществляет проворот распредвала по ходу его вращения, впускные клапана открываются раньше и цилиндры намного более эффективно наполняются рабочей смесью в режиме высоких оборотов.

Получается, гидроуправляемая муфта реализует поворот распредвала ГРМ. Данная муфта конструктивно включает в себя:

• ротор, который соединен с распредвалом;
• корпус, которым выступает шкив привода распредвала;

В определенные полости, которые расположены между ротором и корпусом-шкивом, попадает моторное масло из системы смазки ДВС. Масло в муфту подается по особым каналам. Когда моторное масло заполняет одну или другую полость муфты, осуществляется поворот ротора по отношению к корпусу. Этот поворот ротора означает, что и распределительный вал будет повернут на необходимый угол.

Чаще всего местом установки гидроуправляемой муфты становится привод того распределительного вала, который отвечает за работу впускных клапанов. Встречаются также конструкции ДВС, когда подобные муфты-фазовращатели стоят как на впускном распредвале, так и на выпускном. Данное решение позволяет  шире и эффективнее регулировать параметры работы ГРМ на впуске и выпуске, но усложняет механизм.

Электронное управление автоматически регулирует работу гидроуправляемой муфты. Система такого управления включает в себя:

• группу входных датчиков;
• электронный блок управления;
• список исполнительных устройств;

Система управления получает показания от датчика Холла, который производит оценку положения распредвалов. Дополнительно задействованы  и другие датчики, которые используются ЭБУ для управления работой всего двигателя.

К таковым относят датчик, измеряющий частоту вращения коленвала, температурный датчик охлаждающей жидкости (ОЖ), датчик расхода воздуха и другие. Сигналы от этих датчиков подаются в ЭБУ, который после отправляет соответствующий сигнал на  специальное управляющее (исполнительное) устройство.

Таким устройством, на которое воздействует электронный блок управления двигателем, является электромагнитный клапан (электрогидравлический распределитель). Клапан представляет собой распределитель, который при необходимости открывает доступ потоку моторного масла к гидроуправляемой муфте, а также реализует отвод масла от фазовращателя. Это зависит от того, в каком режиме работает силовой агрегат.

Данная схема изменения фаз газораспределения с использованием муфты задействуется в момент работы двигателя на холостом ходу, (мотор работает на самых низких оборотах), в режиме максимальной мощности на высоких оборотах, а также в том режиме, когда осуществлен выход ДВС на максимум крутящего момента.

Как проверить фазорегулятор

Существует один простой метод, как можно проверить, работает фазорегулятор в двигателе или нет. Для этого необходимы лишь два тонких провода длиной около полутора метров. Суть проверки заключается в следующем:

Снять штекер с разъема клапана подачи масла в фазорегулятор и подключить туда подготовленные проводки. Второй конец одного из проводов нужно подсоединить на одну из клемм аккумулятора (полярность в данном случае неважна). Второй конец второго провода оставить пока в подвешенном состоянии. Запустить двигатель на холодную и оставить работать на холостых оборотах

Важно, чтобы масло в движке было остывшим! Подключить конец второго провода ко второй клемме аккумулятора. Если двигатель после этого начинает «задыхаться», значит, фазорегулятор работает, в противном случае — нет!

Электромагнитный клапан фазорегулятора необходимо проверять по следующему алгоритму:

• Выбрав на тестере режим измерение сопротивления, замерьте его между выводами клапана. Если ориентироваться на данные руководства Меган 2, то при температуре воздуха +20°С оно должно находиться в пределах 6,7…7,7 Ом.
• Если сопротивление ниже — значит, имеет место замыкание, если больше — обрыв. В любом случае клапана не ремонтируют, а меняют на новые.

Измерение сопротивления можно выполнить и без демонтажа, однако нужно проверить и механическую составляющую клапана. Для этого понадобится:

• От источника питания 12 Вольт (АКБ авто) подайте напряжение дополнительными проводками на электрический разъем клапана.
• Если клапан исправен и чист, то при этом его поршень выдвинется вниз. Если напряжение убрать — шток должен вернуться в исходное положение.
• Далее нужно проверить зазор в крайних выдвинутых положениях. Он должен быть не более 0,8 мм (можно воспользоваться металлическим щупом для проверки зазоров клапанов). Если он меньше, то клапан нужно прочистить по описанному выше алгоритму.После выполнения чистки электрическую и механическую проверки следует, а затем принимать решение о замене. повторить.

Ошибка фазорегулятора

В случае, если на Рено Меган 2 в блоке управления сформировалась ошибка DF080 (цепь изменения характеристики распределительного вала, обрыв цепи), то нужно в первую очередь проверить клапан по приведенному выше алгоритму. Если он работает нормально, то в таком случае необходимо «прозвонить» по цепи провода от фишки клапана до электронного блока управления.

Чаще всего проблемы возникают в двух местах. Первое — в жгуте проводов, которые идут с самого двигателя на блок управления двигателем. Второе — в самом разъеме. Если проводка целая, то смотрите разъем. Со временем пины на них разжимаются. Чтобы их поджать нужно выполнить следующие действия:

• снять пластиковый держатель с разъема (сдернуть вверх);
• после этого появится доступ к внутренним контактам;
• аналогично нужно демонтировать заднюю часть корпуса держателя;
• после этого поочередно достать через заднюю часть один и второй сигнальный провод (действовать лучше по очереди, чтобы не перепутать распиновку);
• на освободившейся клемме необходимо при помощи какого-то острого предмета нужно поджать клеммы;
• собрать все в исходное положение.

Тестирование датчика мультиметром

Рассмотрим последовательность действий:

Отсоединяем разъем и включаем зажигание. Двигатель не заводим.
Узнав распиновку датчика фаз, проверяем наличие питания, «землю» и сигнальный провода

Это проверка в статике.
Выключаем зажигание, устанавливаем разъем на место.
Затем соединяем плюсовой провод тестера с выходом сигнала (с помощью иголки, заведенной в разъем). Важно! Протыкать изоляцию проводов нельзя, это может привести к последующей коррозии внутри проводки.
Проворачиваем стартер ключом зажигания, фиксируя изменение напряжения на мультиметре. Если значение на приборе не меняется, датчик неисправен.

Аналогичную проверку можно провести с помощью осциллографа. На экране вы увидите картинку импульсов и сможете оценить качество сигнала: отсутствие «дребезга», посторонние пики паразитных импульсов.

Почему требуется замена фазорегуляторов Опель Астра H?

Причиной появления неисправности часто бывает отказ клапанов. Они могут быть старого образца, тогда у них шток изготовлен из твердого сплава, а стакан – из мягкого металла. В результате работы стакан быстро изнашивается, и механизм может заклинить. Модернизированные механизмы не имеют этого недостатка. И шток, и стакан изготавливаются из одинакового материала, что исключает разность износа.

Основным устройством фазовращателя являются шестерни, механизм которых управляется давлением масла с помощью электромагнитов, которыми управляет электронный блок.

Основными причинами выхода из строя системы фазорегулятора могут быть:

• механическая поломка фиксатора шестерней. Может возникать при длительной эксплуатации автомобиля;
• масляное голодание – недостаточный уровень или использование масла, не предназначенного для работы в двигателях Опель Астра Н. Шестерни и клапаны чувствительны к недостатку масла в системе;
• длительное использование масла без замены. В результате фильтрующие сеточки забиваются, и прекращается его подача к механизму.

Коды ошибок и замена электромагнитного клапана

Если было замечено, что в процессе набора мощности мотором Пежо 308 машина начинает дергаться, а бортовой компьютер выдает сообщение об ошибке, возможно, вышел из строя клапан регулировки фаз Пежо 308. Это могут подтвердить коды ошибок Р0013 и Р0014 полученные после диагностики двигателя.

При нарушении работы клапана фаз, на автомобиле Пежо сразу появиться ошибка check engine, далее последует переход двигателя в аварийный режим работы.

Расшифровка полученных ошибок после диагностики может обозначать следующее:

1. Поломан электромагнитный клапан фаз, из-за чего нет полноценной подачи масла на фазовращатель. Ввиду этого выпускной распределительный вал не проворачивается на установленный угол. В такой ситуации нужна замена вышедшей из строя детали.
2. Произошло повреждение уплотнительных колец, обеспечивающих герметизацию масляных магистралей. Для устранения поломки необходима их замена.
3. Повреждение проводки датчика контроля положения выпускного распредвала, из-за чего на электронный блок управления поступают неправильные данные. Для ремонта нужно проверить соединение клеммных контактов на датчике.

Замена электромагнитного клапана системы ГРМ автомобиля Пежо 308 состоит в следующих несложных действиях:

1. Отсоединяются клеммы на аккумуляторной батарее.
2. Отсоединяется разъем на электромагнитном клапане.
3. Выкручивается крепежный болт.
4. Вынимается поломанный электромагнитный клапан.
5. Вставляется новая запчасть и закручивается крепежный болт.
6. Все отсоединенные провода подсоединяются на свои места.

Заменив электромагнитный клапан на автомобиле Пежо 308 можно восстановить динамику разгона, стабилизировать обороты двигателя, уменьшить уровень выхлопных газов и конечно убрать ошибку на табло бортового компьютера.

Проверка работоспособности датчика положения распредвала без диагностики

В первую очередь необходимо узнать, где находится датчик фаз на вашей модели автомобиля. Вы не сможете найти эту информацию в инструкции по эксплуатации, необходима литература по ремонту и обслуживанию. Например, посмотрим на фото расположения ДПРВ в подкапотном пространстве ВАЗ 2112:

Овальный разъем с тремя контактами в центре иллюстрации.

Проверка датчика фаз начинается с внешнего осмотра. Прежде чем снять сенсор, необходимо убедиться в целостности корпуса, разъема, отсутствии следов обгорания и технических жидкостей. Поскольку прибор расположен под капотом и не защищен от внешних воздействий, причиной неисправности может быть банальный обрыв одного из проводов.

Даже если проводка выглядит исправной, рекомендуется проверить ее мультиметром на участке от разъема датчика до колодки электронного блока управления двигателем. Соединив клеммы тестера с контактами разъемов, попросите помощника подвигать кабель для поиска скрытых обрывов. После чего надо проверить чистоту контактов: они могут быть окислены.

Еще одна причина неисправности, которая не проявляется явно — наличие постороннего импульсного сигнала, влияющего на передачу информации по информационному кабелю. Это могут быть импульсы от управляющих проводов форсунок или высоковольтные свечные провода. Чтобы устранить негативное воздействие, необходимо привести разводку всех проводов в подкапотном пространстве в штатную схему. К шлейфу ДПРВ не должны быть прикреплены посторонние провода, особенно от нештатных устройств: блок управления ксеноном, датчики парковки, дополнительный звуковой сигнал. Наводки от этих устройств трудно диагностируются, но могут оказать негативное влияние на работу датчика фаз.