Časování ventilů VVT Renault Megane II 1,6 16V - přesuvník

Presuvnik





Základné info

RENAULT (ako aj iní výrobcovia ako BMW, Honda, Toyota či FIAT) začali od istej doby riešiť systém vylepšenia spaľovania zmesi v valcoch, najmä vo vyšších otáčkach, pričom sa snažili aj o dosiahnutie vyššieho výkonu. Vznikol termín VVT (Variable Valve Timing), u nás známy ako “premenlivé časovanie ventilov”, ale rôzni výrobcovia si vymysleli vlastné označenia ako VCT (Variable Camshaft Timing). Tieto logá sa objavujú na autách čoraz častejšie.


 Systém obecne funguje na základe zvyšovania tlaku motorového oleja, v závislosti na otáčkach motora. To znamená že čím vyššie otáčky motor má, tým je tlak oleja vyšší. Princíp časovania spočíva v zmene predstihu vačky sacích ventilov (niektorí výrobcovia tento systém aplikovali aj na vačku výfukových ventilov). V praxi to znamená, že vačka sacích ventilov o určitý čas zatlačí na zdvihátka ventilov skôr. Sacie ventily sa otvoria v čase o niečo skôr ako bežne, a o niečo skôr sa aj zatvoria. Tým sa zabezpečí, že vo vyšších otáčkach prichádza k lepšiemu plneniu valcov zmesou. V prípade použitia na vačke výfukových ventilov zase prichádza k lepšiemu vyprázdneniu valca. Ďalej existujú aj fixné časovania vačiek, ale jedná sa o dorábky, t.j. zásahy do existujúcej konštrukcie motora. Takéto riešenia “na tvrdo” nie sú v poriadku, lebo v takom prípade funguje posun vačky aj pri nízkych otáčkach a voľnobehu, kedy to nie je žiadúce. Naproti tomu – variabilné časovanie znamená, že sa presne podľa otáčok motora časovanie úmerne mení – čím vyššie otáčky, tým skôr sa sacie ventily otvárajú a naopak.

Tento článok vznikol najmä kvôli častým probémom VVT systému na benzínových motoroch Megane II 1,6 16V.


Renault a časovanie ventilov

Renault vsadil na dodávateľa systému VVT firmu Delphi

http://delphi.com/manufacturers/auto/powertrain/gas/valvetrain/vcp/

. V preklade hovoríme miesto VVT o “presuvníku vačkového hriadeľa” (ďalej len “presuvník”). Presuvník pridáva motoru navrch u Megane II 1,6 16V rovných 13 koní. Preto ak by sme vedľa seba postavili dve úplne identické vozidlá MeganeII – jedno s presuvníkom a druhé bez, tak vo vyšších otáčkach (na každom prevodovom stupni) by mal Megane s presuvníkom lepšiu dynamiku. MeganeII 1,6 16V bez presuvníka by mal 100 koní. Systém VVT zaručuje fázový posun vačky sacích ventilov až o 43 stupňov dopredu. Systém VVT od Delphi na Renaultoch pozostáva z dvoch komponentov:

- Samotného presuvníka (časť namontovaná na ozubenom kolese vačky sacích ventilov). Vo svete je tento komponent známy ako “dephaser pulley” (obr.1)

- Elektromagnetického ventilu presuvníka (valec namontovaný cez veko ventilov) (obr. 2 a 3)


Presuvník a jeho komponenty


Presuvník sa skladá z viacerých častí, ktoré si teraz dopodrobna popíšeme a ukážeme si, kadiaľ do presuvníka vchádza olej. Tak pochopíme jednu časť VVT systému. Ako sme už spomenuli, presuvník je namontovaný na ozubenom kolese vačky sacích ventilov. Nový presuvník sa predáva spolu s týmto ozubeným kolesom (obr. 4). Celé koleso je nasunuté na koniec vačky sacích ventilov, a o vačku je prychytené stredovým šróbom (obr. 5, 6, 7 a 8). Ozubené koleso zatiaľ necháme tak a ideme sa sústrediť najmä na presuvník samotný. Ako sme už spomenuli, presuvník je k ozubenému kolesu prichytený. Jedná sa o 4 dlhé špeciálne šróby, ktoré sa fixujú až do závitu v ozubenom kolese (obr. 9 a 10). Tieto šróby sú 5-hviezdica štýlu opačný torx s dierou v strede. Na tieto šróby existuje bit, ale je veľmi problematické ho zohnať (obr. 11). Preto som musel pri domácom kutilstve odpíliť z presuvníka jeho predný kryt (obr. 12 a 13). Ako vidno, keby som šróby korektne demontoval, tak sa presuvník od oz. kola oddelí. Pri mojom zásahu ostali odpílené šróby bez hlavičiek našróbované v oz. kolese. Odpílenie predného krytu presuvníka som trafil tak presne, že som akurát zachoval všetky komponenty vo vnútri nepoškodené.
Teraz ideme hlbšie, a rozoberieme si komponenty. Ako vidno na obrázkoch vyššie, presuvník má vlastne 2 hlavné časti: má statickú časť (obal), ktorý je fixovaný o oz. koleso vačky tými 4 exotickými šróbami, a vnútri má otočnú časť (motýlik), ktorý je stredovým šróbom pevne spojený s vačkou. Už z týchto príkladov je jasné, že práve motýlik vo vnútri presuvníku zabezpečuje predstih vačky, a tým pádom skoršie otvorenie sacích ventilov. Ďalšie obrázky č. 14, 15 a 16 ukazujú komponenty presuvníka. Na obrázku 14 si všimnite, že motýlik má akýsi piestik. Obrázok 15 ukazuje tesnenia, ktoré slúžia na zatesnenie priestorov medzi jednotlivými časťami (komorami), lebo ako vieme, vnútro presuvníka je naplnené motorovým olejom. Obrázok 16 ukazuje aj tesnenie. Tieto tesnenia sú tam dve – jedno tesní „zdola“ medzi presuvníkom a oz. kolesom vačky sacích, a druhé „zhora“ medzi presuvníkom a jeho predným krytom, čo znázorňuje aj obrázok 17.

Treba si uvedomiť, že presuvník pracuje pod tlakom motorového oleja, takže musí byť všade dokonale tesný. Ďalej tu máme ešte krytku stredového šróbu, ktorá je našróbovaná na prednom kryte presuvníka (obr. 18 a 19). Na obrázku 18 je stredová krytka stredového šróbu presuvníka ešte namontovaná – ako vidno, demontáž je možná klasickým opačným torxom. Na obrázku 19 je krytka demontovaná (opäť prítomné tesnenie).  Táto krytka sa používa pri výmene presuvníka za nový kus, aby sa mechanik dostal k stredovému šróbu, ktorým sa presuvník montuje na koniec vačky, ako sme videli na obrázkoch skôr. Tento stredový šrób je dutý, a jeho stredom sa dostáva motorový olej ZO STREDU vačky (vačka sacích má tiež stredovú dieru) až do komôr presuvníka (obr. 20).

Naspäť k oz. kolesu vačky. Toto koleso má tiež dierku, cez ktorú sa dostáva motorový olej TESNE POD POVRCHOM vačky do INÝCH komôr presuvníka (jená sa o tú maličkú dierku ihneď nad stredovou dierou). Obrázok 21 ukazuje pohľad zozadu na oz. koleso vačky.

Ďalej má presuvník ešte piestik, ktorý uzamyká presuvník v nulovom-kľudovom stave. Piestik je zospodu motýlika (na obrázku 22 je otočený motýlik, aby bolo piestik vidno). Tento piestik je na silnej pružine, ktorá je vo vnútri motýlika (na obrázku 23 pôsobím prstom proti sile pruzinky vo vnútri). A takto vyzerá piestik vonku (obr. 24). Piestik zaskakuje do dierky v oz. kolese vačky (to je tá dierka cca 1 cm široká na obrázku 25).

Takže keď je motor vypnutý, alebo beží na neutráli, alebo sú otáčky motora nižšie ako 1500 otáčok, tak časovanie ventilov ešte nefunguje, a stredový motýlik v presuvníku je fixovaný v nulovej polohe práve tým, že ten piestik je v tej diere. Čo sa tam presne deje si povieme až neskôr. Najprv treba mať vizuálnu predstavu, ako to tam vyzerá. Až tak môže človek pochopiť, ako to presne funguje.


Elektromagnetický ventil (el-mag ventil)


Pre pochopenie funkcie celého VVT systému si teraz povieme, z čoho sa elektromagnetický ventil skladá, ako funguje, kde má otvory a na čo ktorý otvor slúži. Ako sme uviedli už hore v článku, elektromagnetický ventil pripomína valec, ktorý sa zhora vkladá do otvoru na veku ventiov (obr. 2, 27 a 3). Ventil sa uchytáva jedným šróbom veľkosti 10. Pri jeho demontáži treba el-mag ventil ťahať kolmo dohora, a počas jeho vymontovania treba dávať pozor, aby do diery po el-magu nič nespadlo, ani nečisoty. Tento ventil je nerozoberateľný. Ako vidno na obrázku 3, ventil má tri obdĺžnikové otvory. Stredný otvor je chránený jemným čiernym sitkom a slúži pre vstup motorového oleja do el-mag ventilu. Ventil ďalej podľa potrieb olej rozdeľuje buď do:

- Spodnej diery – touto dierou putuje potom olej ďalej cez stred vačky sacích ventilov na jej koniec, ďalej prechádza stredovým šróbom presuvníka a rozlieva sa do príslušných štyroch komôr v presuvníku

- Hornej diery – touto dierou putuje potom olej ďalej pod povrchom vačky na jej koniec, prechádza tenkou dierkou v oz. kolese vačky a rozlieva sa do zvyšných štyroch komôr v presuvníku

Tieto otvory a dráhy oleja znázorňuje obrázok 29.


El-mag ventil sa uvádza ako dvojstavový. Do 1500 otáčok el-mag nie je elektricky napájaný. Pri 1500 otáčkach je napájaný premenlivým signálom cyklického pomeru otvorenia (amplitúda 12V, frekvencia 250Hz) a dynamicky podľa otáčok motora rozdeľuje tlak oleja do príslušného otvoru, a teda v konečnom dôsledku zabezpečuje plnenie príslušných komôr v presuvníku. Zriedkavo sa stalo, že spodná časť el-mag ventilu odpadla dole k vačke. Servisný manuál uvádza krkolomný spôsob vytiahnutia spadnutej časti, ktorý sa robí odmontovaním termostatu na opačnej strane motora, a cez dieru sa potom strká drôtik na konci s magnetom a hľadá sa pod vekom ventilov. Pri chybách presuvníka Renault vydal technickú nótu TN 4432A, ktorá mechanika smeruje ku kontrole verzie SW riadiacej jednotky vstrekovania. Ak je verzia SW RJ vstrekovania nižšia než A7.73, treba spraviť jej upgrade na vyššiu verziu. Pravdepodobne bol problém z frekvenciou 250Hz a preto spodná časť el-mag ventilu časom odpadla. Na vozidlách od roku 2005 by mala byť vyššia verzia než A7.73, takže tento problém odpadnutia je prežitok.  Ale stať sa môže všetko aj dnes, a hlavne časom. Odpojením el-mag ventilu RJ tento fakt zistí a rozvieti kontrolku SERVICE a kontrolku motora (emisií). Pri čistení el-mag ventilu sa oplatí jedine fúknuť do necho ústami cez dieru na jeho spodku – pozor, vyprskne z neho dierami olej! El-mag ďalej funguje do 4300 otáčok, kedy je plne otvorený a ostáva plne otvorený aj nad 4300 otáčok. Vypína sa pri 1500 otáčkach, kedy sa uzamyká piestikom v nulovej (kľudovej) polohe. 


Princíp funkcie VVT


Presuvník má 2 druhy komôr:

Komory pre pozitívny fázový posun – nazývané tiež Advance komory. Tieto komory sú pod 1500 otáčok prázdne, lebo motýlik v presuvníku je v polohe nula, t.j. uazamknutý

Komory pre spätný-návratový posun – nazývané tiež Retard komory. Tieto komory sú pod 1500 otáčok komplet naplnené olejom


Obrázok 30 ukazuje Advance a Retard komory. Na obrázku je presuvník uzamknutý v nulovej polohe, piestik zospodu motýlika je v diere. Ako vidno, Advance komory sú prádzdne a Retard komory plné oleja. Keď motor dosiahne 1500 otáčok, el-mag ventil začne byť elektricky napájaný a začne sa otvárať. Udeje sa to, že spodnou dierou el-mag ventilu začne prúdiť olej, začne sa tlačiť do stredu vačky, prejde stredovým šróbom presuvníka a začne pôsobiť špeciálnou dierkou zospodu na piestik motýlika. Takže tlak oleja začne pôsobiť na protitlak pružinky pod piestikom. Keď sú otáčky motora stále vyššie, tlak oleja vtlačí piestik do motýlika a motýlik sa uvoľní. Tým pádom sa motýlik začne posúvať v smere hodinových ručičiek, lebo sa začnú zväčšovať Advance komory - začnú sa plniť olejom. El-mag funguje tak, že keď púšťa do spodnej diery olej pre Advance komory, zároveň uvolňuje hornú dieru pre Retard komory, z ktorých motýlik vytláča olej preč. Keď sú otáčky motora 4300, vtedy sú Advance komory už plné oleja, a Retard komory úplne prázdne, lebo motýlik Retard komory úplne svojim telom uzavrel.

Pri decelerácii sa zase deje opačný efekt, kedy el-mag prejde do opačného smeru a začne tlačiť olej do Retard komôr, a olej bude vytláčaný motýlikom z Advance komôr. Pri 1500 otáčkach je opäť motýlik  v polohe nula a piestik zaskočí do diery a tak sa uzamkne.

Všimnime si ďalšiu vec (obr. 31), a to sú malé žľaby, kadiaľ sa dostáva olej do Advance komôr. Na opačnej strane motýlika (obr. 32) sú také isté žliabky pre obsluhu Retard komôr. Opäť pripomeňme, že motýlik je pevne spojený s vačkou pomocou stredového šróbu presuvníka.


Na základe údajov o polohe vačky z čidla vačky RJ vstrekov vie, kedy má dávať povel vstrekovačom. Keďže sa pri fázovom posuve vačky skôr otvoria sacie ventily, vstreky môžu začať dávkovať benzín skôr. A práve o čidlo vačky sa RJ vstrekov opiera. Pri chybe čidla vačky nebude el-mag ventil napájaný elektricky vôbec, takže časovanie nebude fungovať a presuvník ostane v polohe nula=uzamknutý. Vtedy má motor 1,6 16V výkon iba 100 koní miesto 113. Faktom ale je, že vodič, ktorý s autom jazdí len príležitostne si túto stratu výkonu ani nemusí všimnúť. Ja som skúšal odpojiť el-mag ventil a testoval som vplyv presuvníka na výkon motora, a rozdiel vo výkone som takmer nepocítil. Vo vyšších otáčkach som to mierne cítil, ale aj tak auto ťahalo dobre. Samozrejme pri odpojení el-mag ventilu mi svietili kontrolky, ako bol spomenuté vyššie.  


Presuvník a jeho problémy


Tento článok vznikol najmä preto, že takmer každého majiteľa Renaultu s presuvníkom postihla výmena presuvníka, a niektorých aj viac krát. Renault pred časom dokonca zorganizoval zvolávačku, kde presuvníky menil na autách v záruke.


Chybný presuvník sa prejavuje takto:

- Pri studenom štarte (najmä ráno, keď auto dlho stálo) je štart sprevádzaný kovovým rachotením, ktoré trvá cca 3 sekundy. Tento zvuk je počuť ako v interiéri, tak aj mimo auto. Teplé štarty sú OK

- Pri studenom štarte (najmä ráno, keď auto dlho stálo) prichádza okrem zvukového prejavu aj zdochnutie motora. Následný štart je už OK

- Zvýšená hlučnosť od rozvodov pri vyšších otáčkach

- Zdochýnanie motora na voľnobehu


Tieto chyby sa nemusia prejavovať spolu, môže byť aktívna napr. len jedna z nich. Závisí od miery poškodenia v presuvníku. V zásade sa ale chyba presuvníku prejaví rachotom pri štarte, a neskôr následným zdochnutím motora.


Pátrali sme po tom, čo je vlastne príčinou týchto problémov. Verzie sú v podstate dve, a možno obe úplne správne:

- Vydratie stien v presuvníku, a následná strata tlakov oleja v medzi Advance a Retard komorami, priesak oleja medzi komorami, stečenie oleja pri dlhej odstávke motora (cca 5 hodín a viac). Na obrázku 33 vidno vydratie steny oz. kolesa

- Vydratie hrany piestika (obr. 34), kedy piestik nestihne zaskočiť do diery a tým nezafixuje motýlika v nulovej polohe


Myslíme že oba problémy idú spolu ruka v ruke. Pri štarte sa potom deje to, že motýlik začne lietať medzi nulovou (0 stupňov) a maximálnou polohou (+43 stupňov), čo spôsobí povestné zarachotenie. Vydraním hrany piestika tento nezaskočí, resp. vyskočí z diery a motýlik neostane zamknutý v nulovej polohe. K tomu sa pridáva tlak zdvihátiek voči vačke sacích ventilov a následný voľný chod vačky, čo tiež prispeje k rozkmitaniu motýlika. Týmto rozkmitaním je spôsobené aj to, že sacie ventily sa otvárajú aj o niečo skôr počas štartu, a taktiež čidlo vačky meria nezmyselné údaje. RJ vstrekov túto situáciu nevie vyhodnotiť tak rýchlo, valce nedostanú správnu zmes a motor zdochne.


Renault vydal už tretiu generáciu presuvníkov. Konštrukčne sú úplne identické, len sa snažili použiť iné materiály. Výsledok je ale bohužiaľ takmer rovnaký, snáď posledná tretia generácia vydrží dlhšie. Generáciu presuvníka je možné zistiť zo sériového čísla na jeho krabici (obr. 4):


Prvá séria: 7701474362


Druhá séria: 7701478079


Tretia séria: 7701478505

Cena nového presuvníka je cca 5500 korún. Autorizovaný servis ale nanúti zákazníkovi aj výmenu rozvodov. Preto sa oplatí dať presuvník vymeniť u neautorizovaného servisu. Ten síce presuvník kúpi priamo od Renaultu, ale aspoň nebude nútiť výmenu rozvodov (pri výmene presuvníka ale treba zhodiť rozvodový remeň), a cenovo za prácu na hodinu sú lacnejší. Pre domácich kutilov je výmena presuvníka popísaná v „Návode na výmenu rozvodov a presuvníka“ tu:

http://www.renaultclub.cz/navod_na_vymenu_rozvodu,_vodni_pumpy_a_presuvniku_-_megane_ii_1,4_a_1,6.html


Zlý presuvník nepoškodzuje motor, i keď nejaké tie oderky na vačke a zdvihátkach ventilov (najmä časom) môžu vzniknúť. Inak sa jeho nefunkčnosť považuje skôr za kozmetickú vadu. 


Riešenia do budúcna


Stále hľadáme alternatívy, ako sa vyvarovať poruche presuvníka. Isté predĺženie jeho životnosti vidíme v pravideľných výmenách oleja. Jedna z teórií ukazuje na to, že práve drobné čiastočky v oleji sa dostanú do komôr presuvníka, a sú príčinou vydratia stien. El-mag ventil síce má sitko, ale určite nie je tak jemné, aby zachytilo všetko. Iná teória zas ukazuje na nekvalitný materiál presuvníka (čo koniec koncov aj Delphi riešilo tými troma generáciami), kde sa kovy v presuvníku proste časom vyderú. Ďalšia teória je v odtečení oleja z komôr presuvníka, keď auto stojí dlhšie odstavené (cca 5 hodín) – či už olej vytečie cez netesnosť v el-mag ventile, alebo sa len presunie cez vydraté mikroškáry vplyvom gravitácie do dolných komôr presuvníku.


Alternatívu vidíme zatiaľ jedinú, a to fix presuvníka natvrdo v jeho uzamknutej polohe. Časovanie ventilov ale nebude funkčné a motor o 113 koní bude mať koní iba 100. Avšak takéto riešenie by bolo trvalé. Celá finta spočíva v odňatí vonkajšieho veka presuvníka a v následnej fixácii motýlika v nulovej pozícii vložením dubových kolíkov do komôr. Pri takomto úkone (ktorý nie je nijako technicky ani finančne náročný) ešte musíme doriešiť otázku, či RJ vstrekov berie čas pre vstreky iba z čidla vačky, alebo obsahuje aj vlastnú tabuľku časov vstrekov úmerne k otáčkam motora. Ak by sa RJ vstrekov spoliehala iba na údaj z čidla vačky, tak bude riešenie použiteľné. Na tejto alternatíve stále pracujem. Výmenu oz. kolesa vačky za koleso bez presuvníka (ako na vačke výfukových ventilov) nie je možné, nakoľko má vačka sacích na konci otvory, kade prúdi olej do komôr presuvníka. Výmena celej vačky - nie je zatiaľ preverený tvar vačky u 1,4 motora, či by sa dala vačka použiť na 1,6 motor. Pri všetkých alternatívnych riešeniach musí ostať el-mag ventil elektricky zapojený. 


Radovan Rakovický (Rado77)


Galerie


1 2 a 26 3 a 28
4 a 36 5 6
7 8 9
10 11 12
13 14 15
16 17 18
19 20 21
22 23 24
25 27 29
30 31 32
33 34


Chtěl po vás někdy policicta úplatek?
Ne nikdy
Naznačil, že by chtěl
Ano, ale nedal jsem mu ho
Ano, dal jsem mu ho
Úplatek jsem sám nabídl
Při nehodě na dálnici: Místo k zastavení vybírej zásadně za nehodou. Klidně ve větší vzdálenosti.


Link to old english version.