Специалистами концерна «BMW-AG» была разработана и внедрена в 1992 году на двигателях модели «М50» система «VANOS», предназначенная для изменения фаз газораспределения двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и его нагрузки, путем изменения углового положения распределительного вала впускных клапанов, принцип ее действия показан на рис. 3.39. Поворот распределительного вала осуществляется осевым перемещением косозубой втулки при подачей под давлением масла в исполнительный механизм системы. Величина перемещения определяется разностью сил, создаваемых с одной стороны пружиной, с другой стороны — давлением масла, подводимого из системы смазки двигателя через ЭМК, включением которого управляет ЭБУ-КСУД системы «Motronic» типа «М3.3.1». Регулирование осуществляется безступенчато с учетом частоты вращения и нагрузки двигателя, используемого топлива и угла опережения зажигания. Это позволяет подучить оптимальные время для открытия впускных клапанов по отношению к режиму холостого хода, характеристикам крутящего момента и расхода топлива.
Рис. 3.39. Принцип системы «VANOS»
Конструктивное исполнение системы «VANOS» показано на рис. 3.40, которая была реализована на двигателях «М50В20/1» и «М50В25/1» в 1993 году. Применение новой системы позволило сдвинуть точку максимума крутящего момента в область более низких частот, с 4700 мин⁻¹ до 4200 мин⁻¹, а также позволило повысить степень сжатия до 10,5 единицы.
Рис. 3.40. Конструкция системы «VANOS»
Привод механизма гидравлический с электронным управлением. В качестве первичных сигналов для изменения фазы газораспределения используются сигналы датчиков частоты вращения, нагрузки и температуры двигателя.
На низких частотах вращения впускные клапаны открываются несколько позже (относительно ВМТ), обеспечивая плавную работу двигателя. На средних частотах вращения вала открытие впускных клапанов сдвигается в сторону более раннего, обеспечивая повышение крутящего момента и, соответственно, мощности двигателя. На высоких частотах вращения впускные клапаны снова открываются несколько позже (относительно ВМТ), обеспечивая максимальную мощность двигателя.
Основными компонентами системы «VANOS» являются поршень с золотниковым клапаном, электромагнитная катушка (соленоид) и конструктивное исполнение привода распределительного вала. В зависимости от положения золотникового клапана, которое задается ЭБУ КСУД, давление масла подается в ту или другую полость перед поршнем. Поршень, за счет косозубого исполнения привода, меняет угловое положение распределительного вала впускных клапанов относительно коленчатого вала двигателя. Общий диапазон углового перемещения впускного распределительного вала составляет 12,5°.
Произошло некоторое изменение в конструктивном исполнении двигателя и технологических процессах его исполнения. Технология процесса изготовления коленчатого вала позволила расширить допуск максимального биения замеренного на средней шейке коренного подшипника с 0,15 мм до 0,20 мм (коленчатый вал установлен на внешних шейках коренных подшипников).
Расширен допуск на осевой зазор распределительных валов с 0,065-0,150 мм до 0,15-0,33 мм. Уменьшился внутренний диаметр направляющих втулок клапанов и сам диаметр стержня клапана с 7,0 мм до 6,0 мм.
Претерпели изменения допуска в канавках для установки поршневых колец. Осевой зазор:
- первое компрессионное кольцо:
- М50В20/1 — 0,020-0,055 мм;
- М50В25/1 — 0,020-0,060 мм;
- второе компрессионное кольцо:
- М50В20/1 — 0,020-0,065 мм;
- М50В25/1 — 0,030-0,065 мм;
- маслосъемное кольцо:
- М50В20/1 — 0,020-0,055 мм;
- М50В25/1 — не измеряется.
Зазор в замке кольца:
- первое компрессионное кольцо:
- М50В20/1 — 0,20-0,40 мм;
- М50В25/1 — 0,20-0,40 мм;
- второе компрессионное кольцо:
- М50В20/1 — 0,20-0,40 мм;
- М50В25/1 — 0,20-0,40 мм;
- маслосъемное кольцо:
- М50В20/1 — 0,20-0,50 мм;
- М50В25/1 — 0,40-1,4 мм.
Установлен термостат с началом открытия клапана при температуре охлаждающей жидкости 92°C.
Рис. 3.41. Исполнительный узел системы «VANOS»: 1 - исполнительный узел; 2 - резьбовая пробка; 3 - ЭМК; 4, 11, 14, 17 - кольцо; 5 - поршень; 6 - прокладка; 7 - гайка; 8 - кронштейн подъема; 9, 20 - болт; 10 - шланг; 12 - пустотелый болт; 13 - датчик температуры; 15 - датчик; 16 - штуцер; 18 - датчик положения распределительного вала
Рис. 3.42. Головка блока с системой «VANOS»: 1 - головка блока; 2 - опорная планка; 3, 8, 16, 18 - центрирующая втулка; 4 - гайка; 5 - направляющая втулка; 6, 7 - седло клапана; 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17 - штифт; 15 - шпилька; 19, 25 - крышка; 20, 21, 22, 23 - резьбовая пробка; 24 - уплотнительное кольцо