DARBĪBAS PRINCIPS UN SABOJĀŠANĀS CĒLOŅI

Vai, iedarbinot aukstu dzinēju, no pārsega apakšas atskan raksturīga sprakšķēšana? Bieži vien tā mēdz būt, ja fāzes regulators darbojas nepareizi. Raksturīgi, ka problēma var nebūt pašā fāzes regulatorā, bet atrast sprakšķēšanas cēloni var būt visai noderīgi budžeta saglabāšanas nolūkā.

Mūsdienu dzinēju ir grūti iedomāties bez gāzu sadales fāžu regulēšanas sistēmas. Kādēļ vajadzīga šī sistēma?

Tādēļ, lai motors vienmēr darbotos optimālā režīmā. Parastā sadales vārpsta nodrošina ļoti izlīdzinātu darbības režīmu – ar lieliem un maziem apgriezieniem izplūdes un ieplūdes vārstu atvēršanās un aizvēršanās moments ir vienāds, un tas nav pārāk labi.

Kāpēc jāmaina fāzes?

Ir tāds jēdziens kā vārstu pārklāšanās: tas ir laika periods, kad ir atvērti abi vārsti ‒ ieplūdes un izplūdes. Tas izskatās šādi. Ar lieliem un vidējiem kloķvārpstas apgriezieniem ir ļoti ātri jāizvada izplūdes gāzes un cilindrs jāpiepilda ar degvielas un gaisa maisījumu. Tam ir paredzēts īss brīdis, kad izplūdes vārsts vēl ir atvērts, bet tai pašā laikā sāk atvērties arī izplūdes vārsts. Tai brīdī retinājuma dēļ cilindrā, ko rada izplūdes gāzu plūsmas inerce, degvielas un gaisa maisījums cilindrā iesūcas aktīvāk nekā tad, ja izplūdes vārsts ir pilnībā aizvērts. Tas izraisa efektīvāku cilindra caurpūti, kvalitatīvāku tā piepildīšanu un arī motora lietderības koeficienta palielināšanos.

Šķiet, ka labums no vārstu pārklāšanās ir acīmredzams, taču ne viss ir tik vienkārši, jo ar maziem kloķvārpstas apgriezieniem šī shēma nedarbosies.

Šai gadījumā pazeminātā spiediena dēļ ieplūdē notiks degvielas un gaisa maisījuma un izplūdes gāzu sajaukšanās, un labākajā gadījumā dzinējs darbosies nevienmērīgi, bet sliktākajā ‒ vispār nespēs darboties. Citiem vārdiem sakot, ar tukšgaitas apgriezieniem vārstu pārklāšanās tikai radīs kaitējumu. Ideālā gadījumā motoram ir jāprot mainīt gāzu sadales fāzes no šaurām fāzēm ar tukšgaitas apgriezieniem (bez vārstu pārklāšanas) līdz platām fāzēm ar lieliem apgriezieniem ātrākai caurpūtei un cilindra piepildīšanai ar degvielas un gaisa maisījumu.

Agrāk motori neprata mainīt fāzes, jo sadales vārpstas izciļņa profils nav maināms. Tas ne visai labi ir iespaido- jis dzinēja lietderības koeficientam. Izmantojot sadales vārpstas izciļņa profilu, motoru var iestatīt vienam darbības režīmam, bet citos tas darbosies neoptimāli. Piemēram, tajos laikos, kad vēl nebija ne fāzes regulatora, ne turbopūtes, sporta dzinējiem tika izmantotas tā sauktās sacīkšu sadales vārpstas. Tādu sadales vārpstu izciļņi nodrošināja labu vārstu pārklāšanos ar lieliem apgriezieniem, bet ar zemiem apgriezieniem dzinējs vilka slikti. Vēl viens mīnuss bija palielinātais degvielas patēriņš ‒ tikai tāpēc, ka daļēji tā tika izmesta nesadegušā veidā. Viss mainījās līdz ar gāzes sadales fāžu regulēšanas sistēmu parādīšanos.

Rašanās vēsture

Pirmās sistēmas, kas ļāva mainīt vārstu atvēršanas ilgumu, tika izmantotas aviācijas un automobiļu dzinējos jau 1920. gados. Ņemot vērā sarežģītību un zemo drošumu, materiālu apstrādes tehnoloģiju nepilnīguma dēļ šīs sistēmas neiesakņojās. Vēlāk arī tika demonstrētas dažādas izstrādes, bet 1950. gadu beigās Porsche pat patentēja vienu no tamlīdzīgām konstrukcijām.

Pirmais autoražotājs, kas ieviesa praktiski realizējamu gāzes sadales fāžu maiņas sistēmu, bija Fiat, bet viens no pirmajiem automobiļiem, kam parādījās šāda sistēma, bija 1980. gadu vidus Alfa Romeo Spider. 1987. gadā ar fāzes regulatoriem tika aprīkoti Nissan dzinēji. 1989. gadā Honda iepazīstināja ar savu VTEC sistēmu, kas izraisīja furoru, jo ar 1,6 litru atmosfēras dzinēju izdevās noņemt 160 ZS. Šīs sistēmas vēl bija pakāpjveida, bet 1992. gadā Porsche prezentēja VarioCam sistēmu, kas bija pirmā sistēma ar vienmērīgu gāzes sadales fāžu maiņu. Mūsdienās galvenokārt izmanto bezpakāpju sistēmas.

Darbības princips

Dažādiem autoražotājiem gāzes sadales fāžu maiņas sistēmas dēvē dažādi: Volkswagen ‒ VVT, Toyota – VVT-i, Kia un Hyundai – CVVT utt. Aplūkosim visvienkāršāko un masveidīgāko veidu – sadales vārpstas pagriešanu ar hidrauliski vadāmu sajūgu ‒ kā, piemēram, Toyota VVT-I sistēmā.

Vienkāršas viengabala zvaigznītes vietā uz sadales vārpstai ir hidrauliski vadāms sajūgs (ja tas ir viens, tad uz ieplūdes sadales vārpstas, ja divi – tad uz abām). Tā centrālā daļa (rotors) ir piestiprināts pie sadales vārpstas, ārējo (korpusu) iedarbina ar siksnu vai GSM ķēdi tāpat kā parasto zvaigznīti. Rotors sajūga korpusā var mazliet pagriezties un tātad mainīt fāzes. Hidrauliski vadāma sajūga gadījumā rotora pagriešana tiek veikta, izmantojot motoreļļu caur sadalītāju.

Kā sajūgs “saprot”, ka sadales vārpsta ir jāpagriež? Tas saņem komandu no vadības bloka, kas, savukārt, analizē signālus no daudziem devējiem: kloķvārpstas un sadales vārpstu apgriezienu, antifrīza temperatūras, gaisa daudzuma un temperatūras utt. Atkarībā no kloķvārpstas apgriezieniem un slodzes vadības bloks dod komandu atvērt vai aizvērt eļļas padevi uz sajūgu.

Simptomi

No pirmā acu uzmetiena viss ir vienkārši, bet āķis ir tāds, ka fāzes regulatora darbība ir atkarīga no ļoti daudziem faktoriem, tādēļ ierīces nepareizas darbības cēloni dažreiz nākas meklēt ilgi. Visraksturīgākā pazīme, kas norāda uz problēmām ar fāzgriezēju, ir minētā raksturīgā sprakšķēšana, īpaši iedarbinot aukstu dzinēju. Citi simptomi ‒ nestabila darbība tukšgaitā, dinamikas pasliktināšanās un palielināts degvielas patēriņš, taču šīs parādības var būt citu, ar fāzes regulatoru nesaistītu defektu, rezultāts.

Cēloni norādīs diagnostika? Arī te ir nianses. Vieniem automobiļiem tiek izmantoti kļūdu kodi, kas tieši norāda uz fāzes regulatoru, bet citiem var redzēt, piemēram, desinhronizācijas kļūdas, kuru cēlonis var būt gan fāzes regulators, gan arī izstiepta GSM ķēde vai pārlēkusi GSM siksna.

Darbības

Ja runa ir par parasto hidrauliski vadāmo fāzes regulatoru, tad vispirms ieteicams pārbaudīt nevis pašu sajūgu, bet sadalītājvārstu. Elektromagnētiskajam vārstam parasti ir tikai viens defekts – tas ieķīlējas vienā no pozīcijām. Aptuvena vārsta pārbaude ir diezgan vienkārša – var atvienot auksta motora vārsta savienotāju un padot uz to spriegumu tieši no akumulatora. Ja motors sāks darboties sliktāk, tad tas nozīmē, ka vārsts darbojas. Taču tā kā vārsts mēdz ieķīlēties, tad labāk būs to noņemt un pārliecināties, ka kāts nelīp nevienā pozīcijā. Precīzākai pārbaudei vēl jāizmēra kāta gājiens un tinuma pretestība.

Ja ar pašu vārstu viss ir kārtībā, tad nenāktu par ļaunu pārbaudīt vadojuma stāvokli pirms tā. Ja arī šeit viss ir kārtībā, tad ir divi notikumu attīstības scenāriji. Pirmais scenārijs – paša sajūga nolietojums. Ir vairāki problēmas varianti – var nolietoties rotora lāpstiņas vai arī pats korpuss. Sajūgs var mainīt brīvkustību vai pagriezties nepieļaujamos leņķos, pārāk daudz vai nepietiekami mainot fāzes. Izeja ir viena – fāzes regulatora nomaiņa.

Fāzes regulators ‒ diezgan vienkārša ierīce, turklāt mehāniski gandrīz nenoslogota, tādēļ mezgla darbmūžs parasti ir diezgan liels. Tomēr eļļas tīrība sajūgiem un vadošajiem vārstiem ir principiāli svarīga.

Otrais scenārijs ‒ kaut kādu iemeslu dēļ vārsts no vadības bloka nesaņem komandu mainīt fāzes. Fāzes regulators var pārstāt darboties, jo nav signālu no dažādiem minētajiem devējiem: kloķvārpstas vai sadales vārpstu pozīcijas, gaisa patēriņa vai temperatūras devēja un citu. Turklāt nebūs arī raksturīgās sprakšķēšanas. Tādā gadījumā defekta meklēšana var aizņemt vairāk laika, nekā domāts.

Daži autoīpašnieki izvēlas risinājumu, kādu autoražotāji neatzītu, – vai nu braukt, kā ir ‒ ar nedarbojošos fāzes regulatoru, vai vispār izslēgt fāzes regulatoru. Vairumā gadījumu dzinējs darbosies ne pārāk labi, ne ar pilnu jaudu, ar palielinātu degvielas patēriņu utt. Protams, ka tā darīt nav ieteicams.

Fāzes regulatora darbmūžs kopumā ir diezgan liels, bet ir vienkāršs veids, kā to palielināt – ir tikai savlaikus jāmaina eļļa, jo gan sajūgs, gan vārsts kritiski uztver tās tīrību. Kā jau daudzkārt teikts, ideālā gadījumā eļļu labāk mainīt nevis ik pēc 15–20 tūkst. km, kā deklarē autoražotājs, bet ik pēc 10 tūkst. km, īpaši tad, ja automašīna tiek lietota pārsvarā pilsētas braucienu režīmā. Un, protams, eļļošanas sistēmā nepieciešams normāls spiediens. Ja spiediens ir nepietiekams, tad fāzes regulators nespēs darboties. Tiesa, ar zemu spiedienu arī viss motors ilgi “neizvilks”, taču tas jau ir pavisam cits stāsts.