Замена электронного фазовращателя 2 и 4 gdi

Проблема 6. Отсутствие гидрокомпенсаторов

Хорошо, когда зазор в норме. А если надо регулировать? Операция трудоемкая, а запчасти недешевые.

Ремонтники и владельцы называют мотор 2.4 GDI самым проблемным агрегатом корейского автопрома. Вот на какие детали и узлы стоит обратить особое внимание.

Проблема 4. Нет форсунок подачи масла в цилиндр

Причем они есть в более мощных версиях моторов с турбонаддувом. Мало того, в блоках цилиндров даже простых двигателей с 2016 года предусмотрены площадки под размещение этих форсунок. Но на самих форсунках сэкономили, хотя это эффективное средство для увеличения ресурса мотора, так как подаваемое ими масло дополнительно охлаждает детали и снижает износ. Поэтому при капиталке двигателя их часто устанавливают.

Проблема 5. Недостаточный ресурс цепного привода

Цепь на младших моторах семейства применена пластинчатая, то есть самая дешевая и простая. Ее ресурс редко превышает 150 000 км – на многих моторах значительный износ цепи заметен уже при пробеге до 80 000 км. Изношенная цепь приводит к порче звездочек и дорогого фазовращателя.

В итоге при капремонте приходится менять весь привод – цепь, звезды, натяжитель, башмаки. Недаром на версиях мотора с двумя фазовращателями, непосредственным впрыском и турбонаддувом чаще всего ставят втулочно-роликовые цепи — более прочные и ресурсные.

Пластинчатая цепь – не самая надежная и долговечная.

Проблема 3. Облегченные поршни — добро и зло

Поршни двигателя имеют короткую юбку и Т-образную форму. Это значит, что юбка у поршня присутствует в основном с двух наиболее нагруженных сторон, а больше направляющей поверхности нигде нет. Массу экономим, трение в поршневой группе снижено и достигнуты хорошие показатели по мощности и расходу топлива. Но ресурса в полмиллиона километров и более, какой давали старые моторы с «ведерными» поршнями, не ждите. Такие низкие поршни нестабильно ведут себя в цилиндрах.

Из-за большой перекладки компрессионные и маслосъемные кольца быстрее изнашиваются, что со временем ведет к масложору.

Проблема 2. Слабая конструкция блока цилиндров

Блок цилиндров выполнен по схеме с открытой водяной рубашкой. Представьте: в большом прямоугольном корыте стоят четыре цилиндра, не имеющие общих стенок. И они не скреплены с наружными стенками блока по верхней плоскости. Такая схема не обеспечивает должной жесткости – при нагрузках цилиндры гуляют, плывут, теряют форму. На чугунных тонкостенных гильзах появляются пятна износа и задиры. А если мотор, не дай бог, перегреть, от правильной геометрии цилиндров не останется и следа.

Хорошо еще, что мотор с такими дефектами ремонтируется. Старые гильзы вырезают, на их место устанавливают новые, которым придают нужные размеры, а внутреннюю поверхность хонингуют. Естественно, ставят новые поршни с кольцами. Мотор после такого ремонта еще тысяч 150 пробегает.

Проблема 1. Упрощенная конструкция нейтрализатора

На самых ранних моторах семейства использовали каталитические нейтрализаторы, прозванные в народе «бараний рог», – с длинными, загнутыми вначале вверх и потом идущими вниз выпускными патрубками. Газы, пока доходили до блока нейтрализатора, успевали потерять энергию и остыть. К тому же сам керамический блок имел прочную конструкцию. Затем схему упростили, сделав выпускные патрубки совсем короткими.

Катколлектор, который ставили на ранние двигатели Gamma

При этом блок из двух керамических таблеток стал производиться «из рисовой бумаги» (меткое выражение автовладельцев). Иногда соты начинали разрушаться на пробегах чуть более 10 000 км.

Но самое страшное наступает, если верхняя таблетка разваливается на части и обломки полностью затыкают соты второго блока. Газам некуда выходить – машина встает. Но еще до этого частицы керамики забрасывались через короткие патрубки катколлектора в цилиндры.

Итог – серьезная поломка мотора. Причем страдает не только поршневая группа. Частицы керамики попадают в масляную систему и выводят из строя распредвалы и их постели, коленчатый вал с вкладышами, привод ГРМ и масляный насос. Это приводит к задирам стенок цилиндров и поршней, росту зазоров, сопровождаемому стуком поршневой, и масложору.

Конечно, есть автомобили, которые проезжают по 150 000 км с работающими каталитическими нейтрализаторами. Скорее всего, их заправляли хорошим топливом и оберегали от нагрузок.

Совет владельцам: периодически проверяйте состояние каталитического нейтрализатора, вывернув первый лямбда-зонд и заглянув внутрь с помощью эндоскопа или зеркала. Обнаружили разрушение – срочно ремонтируйте нейтрализатор.

Фазорегуляторы (фазовращатели) встречаются на подавляющем большинстве двигателей. И от них многое зависит.

В поршневом двигателе внутреннего сгорания совмещаются две совершенно разные стихии. Первая – жесткая, металлическая, четко двигающаяся по простейшим законам кинематики механическая часть. Вторая – легкий, почти невесомый, но при этом инерционный поток воздуха или газов.

Многие десятилетия управление потоками воздуха и отработавших газов четко определялось геометрией кулачков распредвала. Моменты открытия и закрытия клапанов – так называемые фазы газораспределения – тоже были жестко заданы шестернями или цепью, которые связывали коленчатый и распределительный валы.

При этом и фазы газораспределения, и профиль кулачков распределительного вала подбирались как компромисс, чтобы двигатель мог удовлетворительно работать и на холостых, и на средних режимах, и на «максималке». Недаром при форсировке двигателей для спорта механики ставили распределительные валы с другими профилем, с большим подъемом клапанов и измененными фазами. Это тоже был компромисс: многие замечали, что двигатели спортивных автомобилей неустойчиво работают на малых оборотах, норовя заглохнуть. Ведь их настоящая жизнь начиналась где-нибудь после 5000 об/мин. Гражданским же автомобилям нужны достойные характеристики во всем диапазоне оборотов.

Самый распространенный способ управления газораспределительным механизмом – фазорегуляторы (фазовращатели). Они сегодня встречаются на подавляющем большинстве двигателей – включая, например, мотор ВАЗ‑21179 объемом 1,8 л.

Угол поворота фазовращателей контролируют датчики положения распредвалов. Они регистрируют угол «рассогласования», используя сигнал с датчика положения коленчатого вала.

В общем случае фазовращатель – специальная муфта, которая под действием гидравлики и управляющей электроники поворачивает распределительный вал на определенный угол относительно его первоначального положения. В первую очередь система устанавливается на впуске. Необходимый закон изменения фаз довольно сложный и представлен в виде диаграмм.

ИЗ ИСТОРИИ

В 1987 году Nissan первым применил VCT – Variable Camshaft Timing – на двигателе купе 300ZX. Фазы газораспределения впускного распредвала менялись плавно во всем диапазоне частоты вращения. В 1989 году пошел более сложный, комплексный хондовский VTEC – Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. В переводе на русский – электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов.

Электрический фазорегулятор

Фазорегулятор впускного распредвала имеет нетрадиционную конструкцию. Он управляется электромагнитом, питание на который приходит по двум медным кольцам и графитовым щеткам.

Изнашивается эта контактная группа довольно интенсивно, хотя расположена в полости, герметизированной сальником. К пробегу 100 тысяч км узел часто выходит из строя.

Контактные кольца и щетки — по конструкции похоже на генератор. На самом деле это фазовращатель.

Масложор

Расход масла по нормам производителя не должен превышать 600 г на 1000 км пробега. Конечно, это много.

Масложор провоцируют облегченные поршни с тонкими кольцами. Коробчатые маслосъемные кольца отводят масло через небольшие отверстия в поршне, которые легко закоксовываются.

Причинами могут служить перепробег на потерявшем рабочие характеристики масле или перегрев двигателя.

Что внутри?

Рубашка системы охлаждения – открытого типа (блок цилиндров Open Deсk).

Головка блока цилиндров – двухвальная с фазовращателями на обоих валах. Масса двигателя – всего 128 кг.

Двигатель имеет пару конструктивных особенностей, отличающих его от более простых моторов концерна.

Нет гидрокомпенсаторов

Как и у многих современных моторов, зазоры в клапанных механизмах регулируются подбором стаканчиков, для чего нужно поднимать распределительные валы.

На простых моторах, например 1,6-литровом G4FC того же концерна, для этого достаточно снять крышку головки блока и ослабить натяжитель цепи.

А на двигателе G4KJ приходится демонтировать надстройку для топливного насоса высокого давления. И самое сложное – разбирать передок двигателя, чтобы получить доступ к цепи. А ведь по регламенту регулировка клапанов должна производиться каждые 90 тысяч км пробега.

Измерить зазоры не дольше, чем на других моторах. А вот отрегулировать гораздо сложнее.

Как сберечь мотор — несколько советов

При высокой степени сжатия 11,3 недопустимо использование топлива с октановым числом не ниже 95. И лучше заливать топливо с улучшенными характеристиками. А в сильную жару переходить на АИ-98.

Применение высококачественных моторных масел может оттянуть проблемы с двигателем. Желательно менять масло вдвое чаще, чем предписывает заводской регламент, – то есть раз в 7500 км.

Зимой прогревайте двигатель не меньше 10 минут. А лучше до достижения двигателем минимальных оборотов холостого хода (или температуры 40-50 °С).

Но даже на прогретом моторе педаль акселератора лучше нажимать плавно. Таким образом снижаются нагрузки от газовых сил на стенки цилиндров и на вкладыши коленчатого вала.

Помнить об этом стоит, в первую очередь, владельцам тяжелых полноприводных кроссоверов. Двигатель имеет недостаточный запас мощности и часто работает на пределе.

Вкладыши

Шатунные вкладыши быстро изнашивались на двигателях, выпускаемых с 2011 по 2014 год. Причина этого – неудачные эксперименты корейских инженеров над материалами покрытий рабочих поверхностей вкладышей.

Такие неисправности случались на автомобилях с разных рынков. В том числе и для российского. Вкладыши не выдерживали даже гарантийные 100 тысяч км – проворачивались на шатунной шейке.

А это приводит к капитальному ремонту. Приходится менять коленвал и шатуны, от попадания продуктов износа страдают шейки распредвалов и постели головки блока цилиндров. Из-за повреждений рабочих поверхностей масляного насоса нужно менять дорогой блок балансиров. Сейчас восстановление после такой аварии обойдется дороже 200 тысяч рублей.

Масляный насос

У первых двигателей G4KJ подача масла из поддона была двухступенчатой с помощью масляного насоса, совмещенного с блоком балансирных валов. Масло забиралось шестеренчатым насосом, затем попадало в роторный насос и далее подавалось в систему смазки двигателя.

С 2016 года масляный насос упростили. Подача масла стала осуществляться цилиндрическими косозубыми шестернями, служащими для синхронизации балансирных валов. Надежность узла в модернизированном варианте снизилась.

Масляный насос совмещен с балансирными валами. Это довольно нежный и дорогой узел.

Куда ставят?

Линейку бензиновых двигателей Gamma впервые представили еще в 2006 году. Моторы из этого семейства встречаются на большинстве моделей Hyundai и Kia.

Самый младший в линейке Gamma I – двигатель 1.4 (обозначение G4FA). Его ставили на модели Rio и Ceed (Kia), а также на Solaris, i20, i30, Accent (Hyundai).

Мотор 1.6 (G4FC) можно найти под капотами всех перечисленных выше автомобилей, а также Hyundai Elantra и нескольких моделей Kia: Venga, Cerato, ProCeed, Soul.

G4FC в моторном отсеке Kia Rio прошлого поколения

Менее распространен у нас двигатель с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания — 1.6 GDI (G4FD). Его ставили на Hyundai Veloster и Kia Soul.

В 2009 году концерн представил линейку Gamma II. Она начиналась с G4FG – двигателя с двумя фазовращателями. Его ставят на нынешние модели Solaris, Сreta, Elantra (Hyundai) и Rio (Kia).

Турбонаддувные форсированные моторы мощностью до 204 л.с. с непосредственным впрыском G4FJ (1.6 T-GDI) можно увидеть на автомобилях Kia Ceed, Seltos, Soul и Hyundai Veloster.

В семейство входит еще пара моторов (G4FM, G4FP), но они на нашем рынке не встречаются.

Каталитический нейтрализатор

Масложор может расти и из-за того, что неисправен каталитический нейтрализатор.

Хрупкие керамические соты живут меньше 100 тысяч километров пробега. А после удаления нейтрализатора сильно уменьшается противодавление в системе выпуска и, соответственно, снижается подпор газов в цилиндре.

Это ухудшает эффективность работы поршневых колец, и масло буквально летит в трубу.

Как «звучит» Gamma?

Топливные форсунки двигателей этого семейства издают громкий цокот, который можно принять за неисправность. Но это – нормальный звук работы моторов семейства Gamma.

Часто владельцы отмечают повышенную вибрацию двигателя, как на холостых оборотах, так и при частоте вращения коленвала около 3000 об/мин. Причины — разные: и отработавшие ресурс свечи, и грязь в блоке дроссельной заслонки, и изношенные опоры силового агрегата.

Как продлить ресурс моторов Gamma?

В идеале – правильное наполнение цилиндров. Однако фазорегулятор не может изменить ширину фазы газораспределения: он лишь смещает ее по отношению к коленчатому валу. Ширина фазы газораспределения определяется профилем кулачка – пока будем считать ее неизменной. На диаграммах представлены фазы газораспределения, необходимые на основных режимах.

Минимальные обороты ­холостого хода

Здесь желательно, чтобы количество остаточных газов в цилиндре было минимально. Нужно обеспечить позднее открытие и позднее закрытие впускных клапанов. А выпускной распредвал нужно повернуть в положение, когда выпускные клапаны закрываются задолго до верхней мертвой точки. При этом сокращаются такты сжатия и рабочий ход, стабилизируются сгорание в цилиндрах и равномерность холостого хода.

Выпускной распредвал стоит в столь раннем положении только на холостых. При любых других режимах он переводится в более позднее положение. Поэтому его можно фиксировать всего в двух положениях, а на более простых двигателях вовсе не использовать регулирование фаз на выпуске.

Режим небольших нагрузок и оборотов (режим рециркуляции)

Автомобиль движется равномерно и неспешно. Выпускной распредвал должен быть повернут для более позднего открытия и закрытия клапанов.

Для снижения токсичности выхлопа здесь применяется режим рециркуляции отработавших газов. Рециркуляция позволяет снизить температуру рабочего процесса, что уменьшает образование окислов азота.

Наличие фазовращателей позволяет использовать внутреннюю рециркуляцию: впускной клапан открывается очень рано и происходит подмес отработавших газов к свежему заряду. Значит, в этом режиме впускной распредвал надо повернуть в максимально раннее положение. На таком режиме снижаются выбросы вредных веществ и достигается достаточная мощность при низком расходе топлива.

На максимальном крутящем моменте

Педаль газа нажата до упора, а обороты еще сравнительно невелики. Двигатель должен показать всё, на что он способен, – о рециркуляции речь уже не идет. Поэтому впускной клапан нужно открывать немного позже. Перекрытие клапанов минимально. Это обеспечивает максимальное наполнение цилиндра воздухом. А получается такой режим небольшим доворотом впускного распредвала в сторону запаздывания.

На максимальной мощности

Педаль газа нажата до упора, обороты выросли до номинальных. Скорость потоков, как воздуха, так и отработавших газов, – максимальна. Впускной клапан нужно открывать немного позже верхней мертвой точки и закрывать относительно поздно после нижней мертвой точки. Впускной распредвал надо повернуть в довольно позднее положение, но всё же не в такое, как на режиме холостого хода. При этом энергия быстрого потока во впускной системе позволит дозаряжать воздухом цилиндр и снимать максимальную мощность.

Подача масла в фазовращатель осуществляется через полости в распредвале.

Диагностика

Неисправность фазорегулятора приводит к неприятному треску, который хорошо слышен на непрогретом моторе. Следствие – плохая реакция мотора на педаль газа. При этом обычно загорается сигнал Check Engine.

Выводы

Управлять фазами на выпуске необходимо только для обеспечения режимов минимальных оборотов холостого хода и близких к ним. Поэтому многие недорогие моторы обходятся без фазовращателя на выпускном распредвале.

На впуске нужно обеспечить работу фазовращателя на нескольких углах – то есть более тонкую и плавную регулировку. Для этого требуется подача масла в управляющие полости фазорегулятора с помощью клапана, контролируемого ЭБУ с помощью ШИМ-регулятора (широтно-импульсной модуляции).

Фазорегулятор состоит из двух основных частей, которые могут поворачиваться друг относительно друга на определенный угол. Достигается это подачей масла из системы смазки под давлением через управляющий клапан. Подачей масла в ту или другую полость достигается доворот распредвала по отношении к шестерне, связанной цепью или ремнем с коленчатым валом.