ระบบ VANOS จาก BMW คืออะไร ทำงานอย่างไร

ระบบ VANOS (Variable Nockenwellen Steuerung) เป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องยนต์ BMW สมัยใหม่ ซึ่งช่วยลดการปล่อยไอเสียได้อย่างมาก ลดการใช้เชื้อเพลิง เพิ่มแรงบิดเครื่องยนต์ที่รอบต่ำ และเพิ่มกำลังสูงสุดที่รอบสูง ระบบนี้จะช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างเสถียรที่สุดในรอบเดินเบา แม้ในอุณหภูมิต่ำ

ระบบ Vanos คืออะไร

ตัวแปร Nockenwellen Steuerung เป็นภาษาเยอรมันสำหรับการควบคุมตัวแปรของเพลาลูกเบี้ยวเครื่องยนต์ ระบบนี้คิดค้นโดยวิศวกรของ BMW VANOS เป็นระบบจับเวลาวาล์วแปรผัน ลักษณะเฉพาะของมันอยู่ที่ว่ามันสามารถเปลี่ยนตำแหน่งของเพลาลูกเบี้ยวที่สัมพันธ์กับเพลาข้อเหวี่ยงได้ ดังนั้นจึงมีการควบคุมขั้นตอนของกลไกการจ่ายก๊าซ (GRM) การปรับนี้สามารถทำได้จาก 6 องศาไปข้างหน้าถึง 6 องศาการหน่วงจากศูนย์ตายบน

อุปกรณ์และองค์ประกอบหลักของ Vanos

ระบบ VANOS อยู่ระหว่างเพลาลูกเบี้ยวและเฟืองขับ การออกแบบค่อนข้างง่าย ส่วนหลักของระบบคือลูกสูบที่เปลี่ยนตำแหน่งของเพลาลูกเบี้ยวซึ่งจะช่วยเปลี่ยนจังหวะเวลาของวาล์ว ลูกสูบเหล่านี้โต้ตอบกับเฟืองเพลาลูกเบี้ยวผ่านเพลาฟันที่เชื่อมต่อกับลูกสูบ ลูกสูบเหล่านี้ขับเคลื่อนด้วยแรงดันน้ำมัน

อุปกรณ์นี้มีโซลินอยด์วาล์วพิเศษซึ่งควบคุมการทำงานโดยชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาลูกเบี้ยวจะถูกนำมาเป็นอินพุต เซ็นเซอร์นี้กำหนดตำแหน่งเชิงมุมปัจจุบันของเพลา ข้อมูลที่ได้รับจะถูกส่งไปยัง ECU เพื่อเปรียบเทียบค่าที่ได้รับกับมุมที่กำหนด

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในตำแหน่งของเพลาลูกเบี้ยว เวลาวาล์วเปลี่ยนแปลง เป็นผลให้วาล์วเปิดเร็วกว่าที่ควรหรือช้ากว่าตำแหน่งเริ่มต้นของเพลาเล็กน้อย

ระบบทำงานอย่างไร

ปัจจุบัน BMW กำลังใช้เทคโนโลยี VANOS (ระบบควบคุมเพลาลูกเบี้ยวแบบแปรผัน) รุ่นที่สี่ในเครื่องยนต์ ควรสังเกตว่าเทคโนโลยีรุ่นแรกนี้เรียกว่า Single VANOS ในนั้นมีเพียงการควบคุมเพลาลูกเบี้ยวไอดีและเฟสไอเสียก็เปลี่ยนไปเป็นขั้นตอน (ไม่ต่อเนื่อง)

สาระสำคัญของการทำงานของระบบดังกล่าวมีดังนี้ ตำแหน่งของเพลาลูกเบี้ยวไอดีได้รับการแก้ไขตามข้อมูลจากเซ็นเซอร์ความเร็วรอบเครื่องยนต์และตำแหน่งของคันเร่ง หากเครื่องยนต์ใช้โหลดเบา (รอบต่อนาทีต่ำ) วาล์วไอดีจะเริ่มเปิดในภายหลัง ซึ่งจะทำให้เครื่องยนต์วิ่งได้นุ่มนวลขึ้น

การเปิดวาล์วไอดีก่อนกำหนดที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ระดับกลางจะเพิ่มแรงบิดและปรับปรุงการไหลเวียนของก๊าซไอเสียในห้องเผาไหม้ ลดการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงและการปล่อยมลพิษโดยรวม ที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูง วาล์วไอดีจะเปิดขึ้นในภายหลัง ส่งผลให้มีกำลังสูงสุด ในนาทีแรกหลังจากสตาร์ทเครื่องยนต์ ระบบจะเปิดใช้งานโหมดพิเศษ สิ่งสำคัญคือต้องลดเวลาอุ่นเครื่อง

ตอนนี้มีการใช้ Double Vanos (Double Vanos) ต่างจากระบบ "เดี่ยว" คู่ควบคุมการทำงานของเพลาลูกเบี้ยวไอดีและไอเสียและการควบคุมจะราบรื่นขึ้น การใช้ระบบที่ได้รับการปรับปรุง ทำให้สามารถเพิ่มแรงบิดและกำลังเครื่องยนต์ได้อย่างมีนัยสำคัญตลอดช่วงรอบเครื่องทั้งหมด นอกจากนี้ ตามโครงการ BiVanos ส่วนเล็ก ๆ ของก๊าซไอเสียสามารถเผาไหม้ใหม่ได้ในห้องเผาไหม้ ซึ่งทำให้เครื่องยนต์เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

ตอนนี้รถยนต์ทุกคันของแบรนด์เยอรมันใช้ระบบ Vanos รุ่นที่สี่ คุณสมบัติหลักของรุ่นนี้คือใช้เกียร์ Vanos สำหรับเพลาลูกเบี้ยวไอดีและไอเสีย วิศวกรของ BMW ได้ทำให้ระบบมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น: ตอนนี้แอคชูเอเตอร์ทั้งหมดอยู่ในเฟืองไทม์มิ่งด้วยตัวมันเอง โดยทั่วไปแล้วระบบรุ่นที่สี่มีความคล้ายคลึงกับ Single Vanos โดยพื้นฐาน

ข้อดีและข้อเสียของ Vanos

ด้วยข้อดีที่ปฏิเสธไม่ได้ทั้งหมด: แรงบิดของเครื่องยนต์สูงขึ้นที่รอบต่ำ ความเสถียรของเครื่องยนต์ขณะเดินเบา ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงสูง และความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสูง ระบบ VANOS ก็มีข้อเสียเช่นกัน เธอไม่น่าเชื่อถือพอ

ความผิดปกติหลักของ Vanos

• การทำลายวงแหวนปิดผนึก นี่คือแหวนลูกสูบน้ำมันที่ควบคุมตำแหน่งของเพลาลูกเบี้ยว เนื่องจากปัจจัยหลายประการ: อุณหภูมิสูงและต่ำ สารอันตรายต่าง ๆ ที่เข้าสู่ยาง (วัสดุที่ใช้ทำวงแหวน) ในที่สุดก็เริ่มสูญเสียคุณสมบัติความยืดหยุ่นและการแตกร้าว นั่นคือเหตุผลที่ความรัดกุมภายในกลไกหายไป
• เครื่องซักผ้าและแบริ่งที่สึกหรอ การออกแบบลูกสูบน้ำมันประกอบด้วยตลับลูกปืนโลหะและแหวนรอง เมื่อเวลาผ่านไป พวกเขาเริ่มที่จะเปลี่ยนรูป เนื่องจากในขั้นต้นมีความปลอดภัยต่ำ ในการพิจารณาว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนตลับลูกปืน (หรือแหวนรอง) ในระบบ VANOS หรือไม่ คุณต้องฟังว่าเครื่องยนต์ทำงานอย่างไร หากสวมตลับลูกปืนหรือแหวนรอง จะได้ยินเสียงโลหะที่ไม่พึงประสงค์
• เศษและสิ่งสกปรกบนหน้าแปลนและลูกสูบ นี่คือการเสียรูปที่เรียกว่าชิ้นส่วนโลหะ สาเหตุอาจเกิดจากรูปแบบการขับขี่ที่ค่อนข้างดุดัน น้ำมัน / เบนซินคุณภาพต่ำ ตลอดจนระยะการใช้งานที่สูง มีรอยบากและรอยขีดข่วนบนพื้นผิวของลูกสูบน้ำมันหรือเพลาลูกเบี้ยวก๊าซ ผลที่ได้คือสูญเสียกำลัง/แรงบิด รอบเดินเบาของเครื่องยนต์ไม่เสถียร

หากเครื่องยนต์ของรถเริ่มสั่นขณะเดินเบา คุณสังเกตเห็นว่าอัตราเร่งค่อนข้างต่ำตลอดช่วงรอบเครื่องทั้งหมด มีการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น มีเสียงสั่นเมื่อเครื่องยนต์ทำงาน เป็นไปได้มากว่า VANOS ต้องการการดูแลอย่างเร่งด่วน ปัญหาในการสตาร์ทเครื่องยนต์ หัวเทียน และการกระแทกเป็นสัญญาณบ่งชี้ชัดเจนว่าระบบทำงานไม่ดี

แม้จะมีความไม่น่าเชื่อถือ แต่การพัฒนาวิศวกรบาวาเรียก็มีประโยชน์มาก การใช้ VANOS ทำให้สมรรถนะของเครื่องยนต์ดีขึ้น ประหยัด และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม Vanos ยังปรับเส้นโค้งแรงบิดให้เรียบตลอดช่วงการทำงานของเครื่องยนต์