Что такое фазорегулятор?
В современных европейских и японских двигателях применяются различные элетрогидравлические системы, позволяющие менять коэффициент наполнения цилиндров за счет изменения перекрытия клапанов. Благодаря регулируемым фазам газораспределения можно влиять на количество свежего заряда и на долю остаточных отработавших газов. В зависимости от частоты вращения коленвала и степени открытия дроссельной заслонки поведение поступающего в цилиндр заряда и выход из него отработавших газов сильно меняются. При установке постоянных фаз газораспределения газообмен возможно оптимизировать лишь для определенного диапазона частот вращения. Регулируемые фазы газораспределения позволяют вносить корректировки с учетов изменения частоты вращения коленвала и различного наполнения цилиндров смесью.
Все это в результате дает следующие преимущества:
— увеличение выходной мощности мотора
— получение лучших показателей крутящего момента в более широком диапазоне оборотов
— снижение выбросов СО
— экономию расхода топлива
— снижение шумности работы двигателя
В обычном двигателе коленчатый и распределительные валы жестко связаны друг с другом механически (ремнем ГРМ или цепью)
В двигателях с фазорегулятором, можно добиться регулирования положения распредвала и коленвала, для изменения перекрытия клапанов.
Поворот распределительного вала осуществляется с помощью электрического или электрогидравлического привода. Простые устройства могут устанавливать вал только в одном из двух положений. Более сложные фазорегуляторы позволяют плавно регулировать распредвал относительно коленвала.
В современных двигателях открытие впускного клапана происходит в среднем за 10-35 градусов до прихода поршня в в.м.т., а закрытие через 40-85 градусов после н.м.т. Выпускной клапан закрывается через 10-30 градусов после прохода в.м.т. Но данные цифры могут быть изменены как в большую, так и в меньшую сторону.
Для получения максимальной мощности нужно обеспечить максимальные значения углов опережения открытия и запаздывания закрытия впускных клапанов. На высоких оборотах двигателя наполнения цилиндра происходит благодаря инерции газового потока при еще открытом впускном клапане во время подъема поршня. И на низких оборотах двигателя большое значение запаздывания закрытия впускного клапана вызывает частичное вытеснение из цилиндра заполнившей его свежей рабочей смеси, что приводит к значительному уменьшению крутящего момента мотора.
Описание устройства фазорегулятора на примере Renault F4P
Рассмотрим устройство и принцип действия фазорегулятора на примере двигателя Renault F4P (1.8 л.)
Фазорегулятор двигателя Renault F4P
1. Крыльчатка
2. Лопатка
3. распределительный вал
4. Цилиндр с камерами
5. Зубчатый шкив
6. Блокирующий плунжер
7. Отверстие для подъема плунжера
Двигатель Renault F4P оборудован одним фазорегулятором, установленным в зубчатом шкиве впускного распредвала.
Шкив состоит из двух частей: крыльчатки с лопатками (крепится на распредвалу) и цилиндра с камерами (крепится на зубчатом шкиве распредвала). При определенных условиях электронный электронный блок управления (эбу) дает команду на электромагнитный клапан. Открытый клапан обеспечивает подачу масла под давлением по центральному каналу распредвала.
Масло поступает через центральное отверстие крыльчатки и отверстие для подъема плунжера. Под воздействием давления масла плунжер смещается вверх и освобождает крыльчатку, в результате чего под действием давления масла лопатки крыльчатки и фазорегулятор поворачиваются в направлении максимального запаздывания закрытия впускных клапанов.
При снятии управляющего напряжения на электромагнитном клапане лопатки крыльчатки возвращаются в исходное положение под действием вращения двигателя, после чего плунжер блокирует всю систему в положении минимального запаздывания впускных клапанов.
Электромагнитные управляющие клапаны обеспечивают подачу масла под давлением к фазорегуляторам распредвала. При перекрещении подачи управдяющего напряжения на электромагнитные клапаны от ЭБУ фазорегуляторы возвращают распредвалы в положение минимального запаздывания впускных клапанов, обеспечивая максимальный эффект крутящего момента на низких оборотах.
На моделях с двигателем F4P фазорегулятор распределительного вала действует при соблюдении следующих условий:
— частота вращения коленвала выше 1500 оборотов в минуту
— давление во впускном трубопроводе выше 500 мбар
— температура антифриза выше 30 градусов
Управление фазами перекрытия клапанов осуществляется ЭБУ на основе сигналов датчиков положения коленвала и распредвала, температуры охлаждающей жидкости и скорости автомобиля. Диапазон регулирования угла поворота распредвала в режиме холостого хода лежит в интервале от +5 до -5, а врежиме резкого увеличения оборотов 0-30 градусов. При этом отношение включенного состояния клапана фазорегулятора составляет 0-2% и 0-60% соответственно.
Сколько стоит Фазорегулятор на Renault
По карте Renault-Drive вы можете купить запчасти со скидкой в емех, экзист, автодоке и других магазинах-партнерах.
Сравнение цен в интернет магазинах на фазорегулятор (на конец марта 2015 года)
exist | emex | autodoc | |||||
артикул | розница | по карте | розница | по карте | розница | по карте | |
Шестерня фазорегулятора для двигателя 1,6 K4M | Оригинал Рено 7701478505 | 5856 | 5551 | 5790 | 5572 | 5820 | 5628 |
Шестерня фазорегулятора для двигателя 2,0 F4R | Оригинал Рено 8200782671 | 9650 | 9146 | 8909 | 7038 | 9680 | 9510 |
Диагностика и симптомы неисправного фазорегулятора
Звук неисправного фазорегулятора
Зная принцип действия и диапазон регулирования, можно диагностировать клапаны фазорегулятора по нескольким параметрам. Для этого необходим сканер, осциллограф и измиритель разрежения. ЭБУ не всегда выдает ошибку при неисправности или подклинивании клапана фазорегулятора.
При заклинивании управляющего электромагнитного клапана в открытом положении или фазорегулятора в положении максимального опережения открытия впускных клапанов, двигатель неустойчиво работает на холостом ходу, давление во впускном трубопроводе слишком высокое (выше 360 мбар).
На осциллограмме представлены зависимости угла поворота распредвала и от рабочего цикла клапана фазорегулятора. Отчетливо видно, как от подклинивающего плунжера клапана дестабилизируется угол поворота распределительного вала. Отсюда неустойчивая работа двигателя на холостом ходу и в режиме переменных нагрузок (2000-2500 оборотом в мин.)
В некоторых случаях при полностью заклинившем клапане фазорегулятора двигатель вообще не будет работать на холостом ходу.
Практика показывает, что заклинивание клапанов чаще всего вызвано наличием загрязнений в системе смазки двигателя. В качестве рекомендации можно посоветовать чаще менять масло в двигателе, особенно в условиях суровой городской эксплуатации.
Диагностика неисправного фазорегулятора в «домашних условиях»
При появлении симптомов неисправного фазорегулятора (звук, работа двигателя)
После поездки поставьте автомобиль правым боков на высокий бордюр и попробуйте запустить двигатель часа через два.
Если треск появился — скорее всего это фазорегулятор и его нужно менять.
Для точного «диагноза» рекомендуем обратится в сервис.
Также для демонстрации дилеру или в сервисе проблемы можно использовать запись видеокамеры.
Если машина не на гарантии — то фазорегулятор необходимо менять за свой счет. При неисправном фазорегуляторе можно ездить некоторое время, но рано или поздно его придется менять, по скольку двигатель перестанет заводиться.
Замена фазорегулятора достаточно дорогая процедура. Стоимость запчасти 5 000 — 8 000 рублей + замена ремня ГРМ + возможно масла и помпы.
В статье использованы материалы Megane2.ru и в частности М. Комарова (Можайск)
Стоимость запчастей Renault вы можете просчитать у наших партнёров (экзист, емех.ru и другие) со скидкой по карте Renault-Drive
Если у Вас есть, что добавить к статье, или Вы хотите поделиться своим опытом на данную тему — пожалуйста, оставьте комментарий
Если Вы являетесь автором отчета о ремонте, доработке автомобиля Renault или рекомендуете материал для Базы знаний Renault-Drive — пожалуйста, сообщите нам об этом
Если данная статья вам понравилась или помогла — не забывайте поделиться ссылкой на неё со своими друзьями в соц сетях:
Как работает фазорегулятор двигателя К4М
Смещение момента закрытия впускных клапанов оптимизирует наполнение цилиндров топливной смесью в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.
В результате повышается крутящий момент на режиме средних нагрузок и мощность при высокой частоте вращения коленчатого вала.
При высокой частоте вращения коленчатого вала более позднее закрытие впускных клапанов обеспечивает поступление дополнительной порции топливной смеси за счет высокой скорости движения смеси.
Напротив, при невысокой частоте вращения инерция движения смеси невелика.
Поэтому желательно более раннее закрытие выпускных клапанов, чтобы избежать недостаточного наполнения цилиндров и потерю крутящего момента вследствие вытеснения части свежей смеси.
Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем позднее должно происходить закрытие впускных клапанов.
Количество масла, подаваемого к фазорегулятору, определяется электромагнитным клапаном, установленным на головке блока цилиндров (см. рис. 2).
На клапан подается электропитание в виде переменного сигнала степени циклического открытия (амплитудой 12 В и частотой 250 Гц,).
Это позволяет подавать масло в механизм фазорегулятора и таким образом изменять угол сдвига фаз.
Фазорегулятор распределительного вала постоянно изменяет фазы газораспределения.
ЭБУ посылает на электромагнитный клапан переменный сигнал степени циклического открытия, величина которого пропорциональна требуемому смещению фаз.
Фазы постоянно изменяются от 0˚ до 43˚ по углу поворота коленчатого вала.
При частоте вращения коленчатого вала в пределах 1500–4300 мин –1 ЭБУ подает напряжение питания на электромагнитный клапан.
При превышении 4300 мин –1 питание электромагнитного клапана прекращается.
При этом положение механизма фазорегулятора способствует наполнению цилиндров при высокой частоте вращения коленчатого вала. В этом положении запорный плунжер блокирует механизм.
При частоте вращения до 1500 мин –1 напряжение питания не подается на электромагнитный клапан.
Механизм заблокирован плунжером.
С момента подачи питания на электромагнитный клапан при частоте вращения коленчатого вала более 1500 мин –1 под действием давления масла запорный плунжер отходит и высвобождает механизм.
Управление электромагнитным клапаном фазорегулятора распределительного вала происходит при соблюдении следующих условий:
- — датчик частоты вращения коленчатого вала исправен;
- — датчики положения распределительных валов исправны;
- — система впрыска исправна;
- — после запуска двигателя;
- — Двигатель работает не на холостом ходу при нажатой педали акселератора;
- — получено пороговое значение профиля впрыска, устанавливаемого с учетом нагрузки и частоты вращения коленчатого вала;
- — температура охлаждающей жидкости находится в пределах 10 — 120˚ С;
- — повышенная температура масла в двигателе.
- — возврат фазорегулятора в исходное положение;
- — нулевое смещение фаз.
Примечание. При блокировке электромагнитного клапана в открытом положении двигатель на холостом ходу работает не устойчиво, давление во впускной трубе повышено. При этом отмечается более шумная работа двигателя.
Основные неисправности электромагнитного клапана фазорегулятора:
- — разомкнутая цепь;
- — замыкание на массу или на +12В;
- — смещение или рассогласование запрограммированных значений;
- — неправильное определение положения фазорегулятора;
- — величина регулирования вне допустимых пределов.
А может, это датчик: почему трещит и отказывает фазорегулятор
Сейчас уже трудно представить машину без системы изменения фаз газораспределения. И это правильно: эта система делает мотор более экономичным, отчасти – тихим и в некоторых режимах даже более резвым. Есть у системы изменения фаз только один недостаток: иногда в ней что-то ломается и начинает трещать, особенно сразу после пуска холодного мотора. Что там может трещать? Как правило, сам фазорегулятор, он же фазовращатель. А почему он это делает – это другой вопрос. Не всегда в треске виноват непосредственно фазовращатель, и найти истинную причину его треска иногда будет не только приятно, но и полезно для сохранения своего бюджета. Но для этого надо хотя бы в общих чертах понять, как эта система работает.
В поисках компромисса
Для чего нужна система изменения фаз в принципе? Для того, чтобы мотор работал всегда в оптимальном режиме. К сожалению, обычный распредвал с кулачками работает всегда очень усреднённо. Что на высоких, что на низких оборотах момент открытия и закрытия выпускных и впускных клапанов одинаковый, а это не очень хорошо. Суть дела в том, что есть такое понятие – перекрытие клапанов, в которое, кстати, некоторые люди не верят – мол, не может работать мотор, если у него в какой-то период времени открыты оба клапана, и впускной, и выпускной. Те же люди обычно не верят и в то, что пыль разрушенного катализатора не может попасть во впуск (потому что перекрытие клапанов в четырёхтактном моторе невозможно). Впрочем, перекрытию клапанов не важно, верит в него кто-то или нет. Оно просто существует. Выглядит это следующим образом.
На высоких и средних оборотах коленвала нужно очень быстро выводить отработавшие газы и успевать наполнить цилиндр топливовоздушной смесью. Для этого есть короткий период, когда выпускной клапан ещё открыт, но в то же время начинает открываться и впускной. В этот момент из-за разрежения в цилиндре, создаваемого инерцией потока отработавших газов, топливовоздушная смесь засасывается в цилиндр активнее, чем при полностью закрытом выпускном клапане. А это, само собой, приводит к более эффективной продувке цилиндра, к качественному наполнению и повышению КПД мотора.
Вроде бы польза от перекрытия налицо. Но не всё так просто: на минимальных оборотах коленвала эта схема работать не будет. В этом случае из-за пониженного давления на впуске будет происходить смешивание топливовоздушной смеси и отработавших газов, мотор будет работать неравномерно, а то и вовсе не сможет работать. Поэтому на холостых оборотах перекрытие клапанов принесёт только вред.
В идеале мотор должен уметь менять фазы – от узких фаз на холостых оборотах (без перекрытия клапанов) до широких – на высоких оборотах (для более быстрой продувки и наполняемости цилиндра топливовоздушной смесью). Раньше моторы менять фазы не умели, и КПД от этого страдал. Конечно, с этим пытались бороться, и кое-кто даже вспомнит, что для старых вазовских моторов предлагали довольно необычное решение – разрезные шестерни распредвалов. Это был такой своеобразный прообраз фазорегулятора: венец такой шестерни мог немного вращаться относительно центральной части, которая крепилась на распредвале неподвижно. Само собой, ни о какой автоматической регулировке фаз речь не шла, но можно было поставить эти шестерни и попытаться подобрать оптимальный угол фаз, а затем намертво затянуть болты, фиксирующие обе части шестерни относительно друг друга, и наслаждаться ездой. Конечно, всё это – полумера, которая не позволяла менять фазы в зависимости от частоты вращения коленвала, а лишь немного эти фазы настроить. Всё изменилось, когда в моторах появились полноценные автоматические системы изменения фаз.
Таких систем много, и многие производители называют систему по-своему: у Volkswagen эта система называется VVT, у Toyota – VVT-i, у Kia и Hyundai – CVVT и так далее. В деталях они имеют отличия, но в целом работают приблизительно одинаково, хотя некоторые производители со своими системами заходили куда-то очень далеко (например, Fiat со своим MultiAir, который валом, приводимым от выпуска, толкал впускные клапаны через отдельную довольно странную электрогидравлическую систему). Есть ещё и механизмы изменения подъема клапанов, которые тоже влияют на фазы, и ступенчатое изменение фаз газораспределения, которое особенно любят японцы, и некоторые другие решения, которые требуют отдельных рассказов. Но сегодня мы остановимся на самом массовом и простом подходе – на повороте распределительного вала гидроуправляемой муфтой системы фазорегулирования (то есть, с тем самым классическим «фазиком»). Итак, как это работает?
Чуть вперёд и чуть назад
Работает, в общем-то, не очень сложно. Вместо простой цельной звезды на распредвале стоит гидроуправляемая муфта (если она одна, то на впускном распредвале, если две – то на обоих). Центральная её часть (он же – ротор) крепится к распредвалу, внешняя (корпус) приводится в действие ремнём или цепью ГРМ, как и обычная звезда. Ротор может немного поворачиваться в корпусе муфты, а значит, изменять фазы. В случае с гидроуправляемой муфтой поворот ротора осуществляется с помощью моторного масла, которое при необходимости подаётся в «фазик» через распределитель. В целом – всё, но остаётся один вопрос: откуда муфта знает, что распредвал нужно немного повернуть?
Знает она это по подсказке ЭБУ. Блок управления анализирует сигналы от множества датчиков: оборотов коленвала, распредвалов, температуры антифриза, количества и температуры воздуха (набор датчиков может немного отличаться). В зависимости от оборотов коленвала и нагрузки ЭБУ командует клапану (или распределителю) открыть или закрыть проход масла в муфту. Вроде всё просто, но есть некоторая сложность: работа фазовращателя зависит от очень многих факторов, отчего причину ошибки устройства иногда приходится искать очень долго. А иногда вообще не сразу можно понять, что фазовращатель не работает совсем.
Нет, конечно, многое в работе мотора меняется. Но некоторые симптомы типичны для очень многих неисправностей, которые с фазовращателем никак не связаны.
Наиболее яркий признак отказа «фазика» – его специфический треск, особенно после пуска холодного мотора. Этот треск трудно спутать с чем-то другим, а источник звука довольно легко найти, так что ошибиться практически невозможно. Другое дело, что причину отказа надо будет ещё поискать, но об этом ниже.
Второй признак помимо треска – это нестабильная работа на холостом ходу. А ещё – снижение тяги на оборотах и рост расхода топлива. Вот тут сложнее: в этих бедах могут быть виноваты десятки неисправностей, не связанных с «фазиком». Чуть более точно на него укажут ошибки, связанные с синхронизацией фаз. Впрочем, ошибки могут быть разными, и не всегда сразу подозрение падает на фазовращатель. На некоторых автомобилях есть коды ошибок, которые указывают непосредственно на него, но часто будет общая ошибка рассинхронизации, причина которой может быть и в растянутой цепи, и в перескочившем ремне ГРМ. Однако и в этих случаях не надо забывать про фазорегулятор.
Что делать?
Если мы говорим про обычный гидроуправляемый фазовращатель, то в первую очередь проверять надо не саму муфту, а клапан-распределитель. Неисправность у электромагнитного клапана чаще всего одна: он клинит в одном из положений. Грубая проверка клапана довольно проста: можно на холодном моторе отключить разъём на клапан и подать на него напряжение напрямую от аккумулятора. Если мотор станет работать неустойчиво (или просто хуже), значит, клапан работает. Но так как он способен клинить, лучше будет его снять и убедиться, что шток не залипает ни в одном положении. Для более точной проверки нужно ещё измерить ход штока и сопротивление обмотки, но будем считать, что для нас это уже слишком сложно. Поэтому для начала просто убедимся, что клапан работает.
Если с ним всё в порядке, то есть смысл проверить проводку до клапана. Если и с ней всё хорошо, то есть два варианта развития событий.
Первый – это износ самой муфты. Неприятность достаточно дорогая, но не слишком частая. Тут вариантов проблемы несколько: могут износиться лопатки ротора, может – сам корпус. Муфта может люфтить или поворачивать на недопустимые углы, смещая фазы слишком сильно (или недостаточно сильно). Но выход в любом случае один – ставить новый «фазик».
Второй вариант связан с тем, что клапан по какой-то причине не получает команду от ЭБУ на изменение фаз. Вот тут диагностика может только начинаться. Фазорегулятор может перестать работать из-за отсутствия сигналов датчика положения коленвала, распредвалов, расхода или температуры воздуха. В общем-то, из-за любого датчика. При этом трещать он тоже не будет: нет сигнала – нет треска. Однако если подключить сканер, есть вероятность увидеть и ошибку рассинхронизации фаз, которая может натолкнуть на мысль о фазовращателе. Само собой, ремонтировать его в этом случае не надо, а надо искать причину, по которой ЭБУ решил управлять мотором в аварийном режиме.
С ним и без него
Можно ли ездить с неработающим фазовращателем? Можно. Бывает, его специально глушат, если надоедает менять его слишком часто или просто нет денег на замену прямо сейчас. Почти всегда мотор работать будет. Не всегда хорошо, не в полную силу, но будет. Но лучше, конечно, так не делать.
А вот чтобы подольше не встречаться с неисправностями фазорегулятора, достаточно лишь вовремя менять масло. И непосредственно муфта, и особенно клапан очень требовательны к чистоте масла. Поэтому рецепт сохранения здоровья «фазика» прост: требуется своевременная замена масла, и регламентные 15 тысяч пробега по городским пробкам – это, к сожалению, слишком редко.
И, конечно же, требуется нормальное давление в системе смазки. Если давление будет недостаточным, фазовращатель работать не сможет – он берёт масло от того же насоса из общей системы смазки. Правда, если давление слишком низкое, то и весь мотор долго не протянет. Но это уже другая история.
Замена фазорегулятора Рено Меган 2
Фазорегулятор двигателей Рено Меган 2 (F4R и K4M) находится на распределительном вале впускных клапанов и служит для более полного наполнения цилиндров топливной смесью на всех режимах работы мотора. Это, в свою очередь, повышает крутящий момент двигателя как при средних нагрузках, так и в предельных режимах.
Увеличение расхода топлива, малая приемистость двигателя, трудный запуск, прыгание холостых оборотов, неприятный «дизельный » звук зачастую могут быть вызваны выходом из строя именно фазорегулятора. Послужить причиной неисправности может низкое качество моторного масла, несвоевременная его замена, а также (в редких случаях) заводской брак.
При замене фазорегулятора Рено Меган 2 часто после снятия клапана, можно наблюдать такую картину. Оба (два) паза на «ножке» клапана закрыты внутренним штоком не до конца и получается, что клапан «завис» в открытомположении, не дойдя до закрытого положения буквально 1 мм., одна прорезь при этом служит для раннего открытия клапанов, вторая для запаздывания их открытия.
При этом, если клапан просто потрясти рукой, то он будет издавать стук, чаще дребезжащий звук, что подтверждает его неисправность. На заведенном же двигателе, этот стук выявляется в знакомый многим владельцам РЕНО «дизельный» звук работы двигателя, что особенно хорошо слышно на запуске.
Процесс замены фазорегулятора Рено Меган 2:
- Двигатель немного приподнимается
- Снимается декоративная панель, резонатор и подушка двигателя
- Внизу справа отдается брызговик мотора и акустическая тяга
- Извлекаются заглушки распредвала
- Выставляются прорези по меткам на распредвалах и фиксируются в этом положении
- Коленчатый вал фиксируется через отверстие в блоке и отдается шкив коленвала
- Отдается защитный кожух и снимается ремень ГРМ
- Отдается натяжитель и обводной ролик
- Выкручивается заглушка на фазорегуляторе и отдаются болты его крепления
- Заменяются сальники
- Выполняется замена фазорегулятора Рено на новый
- Собирается все в обратном порядке
На этих этапах работ рекомендовано менять все сальники, ремень привода ГРМ, проверять состояние помпы. При обратной сборке есть необходимость устанавливать новые прокладки, новую шестерню фазорегулятора, ролики ремня ГРМ.
Работа по замене фазорегулятора Рено Меган 2 очень ответственная, требует точной установки узлов и материалов, правильного усилия затяжки, а также наличия специальных приспособлений.
Запишитесь по тел. 8(495)94-067-94 в специализированный автотехцентр Меган Ремонт, мы окажем профессиональную замену фазорегулятора Рено, а также предоставим гарантию на работы и запчасти.