Двигатель УМЗ-4216 предназначен для установки на все серийные малотоннажные грузовики и микроавтобусы марки ГАЗ, такие как и Газель NEXT. Базой двигателя с рабочим объемом 2,89 л является двигатель . Отличительной особенностью нового семейства двигателей является оригинальная конструкция алюминиевого блока цилиндров с залитыми тонкостенными гильзами из чугуна. На двигателях всех модификаций устанавливаются коленчатые валы с закалкой коренных и шатунных шеек токами высокой частоты (ТВЧ). Задняя часть коленчатого вала уплотняется самоподжимным резиновым сальником.
ОАО "УМЗ" провело модернизацию двигателя УМЗ-4216, направленную на обеспечение выполнения автомобилем "Газель" экологического стандарта "Евро-3". Двигатель УМЗ-4216 адаптирован под совместную работу с комплексной микропроцессорной системой управления впрыском топлива и зажиганием, имеющей обратные связи по датчикам кислорода и детонации. Двигатель УМЗ-4216 претерпел ряд конструктивных изменений относительно предшествующей модификации:
- увеличение степени сжатия привело к повышению технико-экономических и улучшению эксплуатационных показателей двигателя;
- оптимизация микро- и макрогеометрии цилиндропоршневой группы и усовершенствование системы вентиляции картера минимизировали расход масла;
- применение более совершенных комплектующих позволило повысить надежность двигателя.
Характеристики двигателя УМЗ-4216 2.9 Газель Бизнес, Некст
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Конфигурация | L |
| Число цилиндров | 4 |
| Объем, л | 2,890 |
| Диаметр цилиндра, мм | 100 |
| Ход поршня, мм | 92 |
| Степень сжатия | 8,8 |
| Число клапанов на цилиндр | 2 (1-впуск; 1-выпуск) |
| Газораспределительный механизм | OHV |
| Порядок работы цилиндров | 1-2-4-3 |
| Номинальная мощность двигателя / при частоте вращения коленчатого вала | 78,5 кВт - (106,8 л.с.) / 4000 об/мин |
| Максимальный крутящий момент / при частоте вращения коленчатого вала | 220,7 Н м / 2200 об/мин |
| Система питания | распределенный впрыск с микропроцессорным управлением |
| Рекомендованное минимальное октановое число бензина | 92 |
| Экологические нормы | Евро 3 |
| Вес, кг | 172 |
Конструкция
Четырехтактный двигатель с комплексной микропроцессорной системой управления впрыском топлива и зажиганием, c многоточечным фазированным впрыском топлива, с рядным расположением цилиндров и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал, с нижним расположением распределительного вала, с настроенной системой выпуска отработавших газов. Двигатель имеет жидкостную систему охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией. Система смазки комбинированная: под давлением и разбрызгиванием.
Блок цилиндров
Основное конструктивное отличие двигателей в том, что они имеют алюминиевый блок с залитыми тонкостенными гильзами из специального износостойкого чугуна (ИЧГ-33М). Между цилиндрами имеются протоки для охлаждающей жидкости. Гильза представляет собой тонкостенную отливку, изготовленную методом центробежного литья. Минимальный диаметр наружной поверхности гильзы (по основанию буртиков) после механической обработки - 106±0,2 мм.
Крышка сальника коленчатого вала отлита из алюминиевого сплава и крепиться к нижней части блока двумя шпильками диаметром 8 мм. После механической обработки рабочей поверхности гильз (расточки и хонингования) производится разбивка гильз по диаметру на пять размерных групп (А, Б, В, Г, Д). Маркировка обозначения размерной группы для каждой гильзы наносится на боковую поверхность водяной рубашки, расположенную внутри полостей коробок толкателей.
Коленчатый вал
Коленчатый вал отлит из высокопрочного чугуна ВЧ50, имеет пять опор, в сборе с маховиком и сцеплением динамически отбалансирован: допустимый дисбаланс не более 35 г см.
Шатун
Шатуны – стальные (сталь 45Г2) кованые со стержнем двутаврового сечения. В поршневую головку шатуна запрессована тонкостенная втулка из оловянистой бронзы. Кривошипная головка шатуна разъемная. Крышка кривошипной головки крепится к шатуну двумя болтами со шлифованной посадочной частью.
Поршень
Головка поршня – цилиндрическая с выемкой в днище.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диаметр, мм | 100 |
| Компрессионная высота, мм | 43,5 |
| Объем внутренней выемки, сс | 5,5 |
| Вес, г | 575 |
Для обеспечения требуемого зазора поршни разделены (по диаметру) на пять групп, обозначенных соответствующей буквой, которая выбивается на днище поршня. Поршневой палец плавающего типа, Наружный диаметр пальца 25 мм, внутренний – 14 мм. Весь пальца составляет 148г.
На протяжении двух лет мы неустанно следили за работой пяти «ГАЗелей», оснащенных ульяновскими двигателями. Читатели журнала могли из статей почерпнуть полезную информацию об особенностях эксплуатации этих моторов, возможном переоборудовании, особенностях конструкции отдельных узлов, нововведениях, проводимых Ульяновским моторным заводом. Ежемесячно при участии представителя перевозчика - главного механика ООО «Терра-Карат» Владимира Калашникова и руководителя группы надежности двигателей УМЗ Николая Колышкина - мы осматривали испытуемые автомобили. За период спецпроекта «ГАЗели», оснащенные ульяновскими двигателями, прошли больше 100 тысяч километров, и сейчас пришло время подвести итог совместного проекта журнала «Рейс» и «Группы ГАЗ». Напомним, что на двигателях предыдущего семейства этот пробег был уже критическим, и автомобиль готовили к ремонту. Однако нынешний итог проекта не означает окончания срока эксплуатации всех пяти ульяновских двигателей. Это лишь промежуточная остановка, которая позволит сделать определенные выводы исходя из полученных результатов на этом пробеге. Чтобы оценить остаточный ресурс подопытных УМЗ-4216, было решено разобрать один из них. Выбор именно этого двигателя не случаен. Полгода назад из-за разрыва патрубка радиатора его слегка перегрели - произошла деформация головки блока, прогорела прокладка. Конечно, до заявленных заводом 300 тысяч километров до капремонта еще далеко, но и промежуточная разборка покажет, действительно ли УМЗ-4216 способен отработать еще два раза по столько даже после перегрева. По внешнему виду двигателя, который предстояло препарировать, было видно, что обслуживали его не на станции официального дилера, а исключительно своими силами.
Из явных признаков неквалифицированного ремонта и обслуживания - кое-как проложенные провода и свисающая с них изолента после недавней установки электровентилятора вместо ненадежной электромагнитной муфты. Вдобавок сверху двигатель покрыт слоем дорожной пыли, а снизу - весенней грязью. По левой стороне УМЗ-4216 нарост пыли приобрел уже знакомый эксплуатационникам темный оттенок от просачивания масла через прокладки крышек толкателей. Похоже, производитель, зная об этом, набивает номер двигателя именно над крышками толкателей, чтобы уберечь владельцев машин с ульяновскими моторами от необходимости отмывать номер при подготовке к техосмотру. Не мудрено, что перед началом работ механики станции как следует отмыли двигатель, а уже потом приступили к его поузловой разборке. Первым делом, перед тем как слить моторное масло, вытащили щуп и оценили количество и качество масла. По цвету было видно, что на момент разборки оно не отходило и половины своего ресурса.
Совместный с журналом «Рейс» проект предоставил нам хорошую возможность получать ценную информацию о работе двигателей в процессе интенсивной эксплуатации. Все замечания, поступавшие на завод в ходе сотрудничества с редакцией журнала, организацией, эксплуатирующей автомобили, внимательно изучались нашими специалистами. Мы оперативно анализировали выявленные проблемы, определяли и внедряли в процесс производства технические мероприятия, исключающие их появление вновь. В итоге проект помог нам вести обоснованную практикой работу над улучшением двигателя. По результатам 2009 года качество моторов на выходе с конвейера повысилось на 43%. А с начала 2010 года в производство двигателей УМЗ уже внедрено более 20 конструкторских изменений, которые направлены на повышение надежности и экономичности силового агрегата, применено 250 единиц новой оснастки и инструмента. Считаю, что период ресурсных испытаний - два года и более 100 тысяч километров пробега - мы прошли успешно. Сейчас мы производим автомобильные двигатели в очень серьезных объемах и с повышенным уровнем качества. Жесткие требования к потребительским характеристикам двигателей предъявляет основной потребитель нашей продукции - автомобильный завод ГАЗ.
В частности, по двигателям для «ГАЗелибизнес» действует двойная система контроля при приемке продукта - силовые агрегаты проверяют наши заводские специалисты по техническому контролю и специалисты ГАЗа. Мероприятия по улучшению качества продукции и модернизации производства позволяют Ульяновскому моторному заводу выпускать двигатели, соответствующие самым высоким требованиям потребителей. Выпустив более 10 тысяч силовых агрегатов за первые три месяца 2010 года, Ульяновский моторный завод вышел на докризисные объемы производства. Сейчас за смену предприятие производит более 250 двигателей. Для своевременного и качественного выполнения производственных заказов завод стандартизировал рабочие места, обновил компьютерную технику, организовал непрерывную подачу комплектующих изделий на сборочный конвейер. В связи с ростом объемов с начала года создано около 200 дополнительных рабочих мест в сборочном, механическом, литейном цехах, проводится набор по основным рабочим специальностям: слесари механосборочных работ, литейщики, станочники, наладчики.
Отсоединив высоковольтные провода, выкрутили свечи зажигания. Они были разных производителей, да к тому же электроды свечей изрядно подкопченные, что свидетельствует о богатой смеси, которой потчевал двигатель электронный блок управления. «Сдвинуть набекрень» мозги мотора мог лопнувший выпускной коллектор: из-за трещины часть выхлопных газов вырывалась наружу, не доходя до кислородного датчика. Дальше алгоритм прост: кислородный датчик, анализируя состав смеси, передавали информацию компьютеру, что смесь,подаваемая в цилиндры, слишком бедная - нужно добавить топлива.Что тот незамедлительно и делал. В результате богатая топливовоздушная смесь плохо горела, свечи покрывались черной копотью, которая препятствовала нормальному искрообразованию. Соответственно,падала мощность двигателя, а расход топлива значительно увеличивался. Что подтверждает и перевозчик - расход бензина был больше 20 литров на сотню.
Особо отметим, что на разбираемом двигателе в исправном состоянии оказалась система вентиляции картера. Здесь она закрытая, работает за счет перепада давлений между впускным трактом и масляным картером. В ходе эксплуатации воздушный фильтр постепенно засоряется, и разрежение в системе впуска возрастает, что может привести к попаданию в двигатель пыли и грязи через неплотности в местах установки манжет и прокладок. С целью не допустить это явление в передней крышке коробки толкателей есть регулятор разрежения (мембранный клапан), который за счет уменьшения проходного сечения канала, отводящего картерные газы на впуск, поддерживает разрежение в картере на определенном уровне.
Одной из причин появления в картере избыточного давления может быть «закоксовывание» каналов системы вентиляции. Для восстановления функционирования системы в штатном режиме необходимо очистить от масляных отложений резиновые рукава большой и малой ветвей вентиляции, а также детали регулятора разрежения. Для этого регулятор необходимо снять с двигателя и разобрать, промыть регулирующее отверстие, расположенное в корпусе, маслоотделительную сетку и остальные детали. При обратной сборке регулятора необходимо обеспечить герметичность соединения корпуса и крышки. Далее сняли навесное оборудование: генератор, стартер, водяной насос, электромуфту вентилятора. Затем настал черед шкивов, коллекторов, головки цилиндров, сцепления, маховика, поддона картера. Раскрутив крышки коренных подшипников и шатунов, сняли коленвал, затем распредвал с шестерней привода. При демонтаже узлы дефектовали, оценивали их остаточный ресурс.
До разборки двигатель был в рабочем со-стоянии и не требовал ремонта. Нас вполне устраивают эксплуатационные характеристики УМЗ-4216 - его приемистость, везет сколько ни нагрузи, хорошо преодолевает подъемы. Расход масла минимальный: мы доливали 1–1,5 литра в период между заменами масла, то есть за 10 тысяч километров пробега. Применяем только полусинтетическое масло «Лукойл». Запускается двигатель хорошо, работает устойчиво, тянет так же, как в начале эксплуатации. Неплохо себя показало и сцепление - усилие на педали небольшое. Однако «ГАЗели» круглогодично хранятся на открытой стоянке, и при сильных морозах двигатели уверенно запускались только при отсоединенном от датчика температуры проводе. После прогрева провод устанавливался на место, и система работала в штатном режиме. Есть замечания и по редукторному стартеру - пластмассовые шестерни редуктора часто отказывают, а запчастей не найти. Расход топлива у ульяновского двигателя совсем не маленький - до 23 литров на 100 километров, то есть значительно больше, чем у моторов «ГАЗелей» других производителей.
В мае 2009 года этот двигатель уже «вскрывали», и причина была в перегреве, из-за которого началась утечка охлаждающей жидкости через прокладку под головкой блока. Водитель возвращался из Рязани, когда у двигателя лопнул патрубок радиатора. Через образовавшуюся трещину вытек практически весь антифриз, и потому водитель не сразу заметил повышения температуры. До очень серьезных последствий дело не дошло, но от перегрева нарушилась геометрия головки блока. После незначительной фрезеровки плоскости прилегания к блоку головку установили на место, и двигатель заработал, как прежде.
Электромагнитную муфту включения вентилятора перевозчик демонтировал раньше, самостоятельно установив электровентилятор. Водяной насос оказался в хорошем состоянии, несмотря на ранее случившийся перегрев двигателя. Вал помпы вращается плавно, без заеданий и шума, люфта у подшипников нет. В контрольном отверстии сухо, уплотнение валика работоспособно. Что касается генератора, то его характеристики изначально не могли быть в норме. Двигатели, выпущенные в 2008 году, оснащали 70-амперными установками (как в нашем случае) и аккумуляторными батареями в 55 Ач. Оказалось, что эти источники электроэнергии не смогли в полной мере обеспечить работу потребителей. Зимой водители практически не выключали печку и фары. В результате, приходя утром за машиной, не всегда удавалось запустить мотор - сил у АКБ хватало на 5–6 оборотов коленчатого вала. Лишь в 2009 году заводом было принято решение оснастить двигатели УМЗ-4216 генераторами мощностью 90 А и аккумуляторными батареями 66 Ач. Не очень хорошо зарекомендовали себя стартеры с планетарным редуктором. У них быстро выходили из строя пластмассовые шестерни, а найти ремонтные оказалось сложно, да и стоят они недешево. Пришлось перевозчику приобретать хорошо зарекомендовавшие себя белорусские стартеры.
Особое внимание уделили контролю состояния топливной аппаратуры. Отвернув четыре гайки крепления, сняли ресивер, а затем топливную рампу с форсунками, расположенную под ним. Форсунки оказались в хорошем состоянии - без следов налета, затрудняющего впрыск.С самого начала было понятно, что одним из наиболее надежных узлов ульяновского двигателя будет привод ГРМ шестернями. Он не идет ни в какое сравнение ни с цепью, и уж тем более с зубчатым ремнем. Однако у двигателей УМЗ в газораспределительном механизме был свой традиционный спектр поломок. Как мы и предполагали, тепловые зазоры оказались в норме (см. таблицу), ведь при работе мотора характерного клацания из-под клапанной крышки не доносилось. Состояние стальных наконечников дюралюминиевых штанг тоже было отличное - масло к ним через коромысла поступало исправно. На клапанах установлены по две пружины: большая - внешняя, маленькая - внутренняя, с разным направлением навивки. Все пружины оказались целы, одинаковой высоты и, соответственно, одной жесткости. Можно было бы профилактически заменить маслосъемные колпачки клапанов: они уже стали более жесткими, чем новые, да и рабочая кромка поизносилась. На снятой головке блока сразу стало видно состояние клапанов. Тарелки клапанов и камеры сгорания имели небольшой характерный нагар, присущий любому двигателю с исправной поршневой группой, разве что на третьем цилиндре выпускной клапан был немного подозрителен.
До разборки замечаний по работе распредвала и толкателей на двигателе не было. Осевое перемещение распределительного вала ограничивается стальным упорным фланцем - здесь рабочий зазор 0,1–0,2 мм был в норме.
Информация
По моему мнению, двигателю УМЗ-4216 попросту не хватает рекламы, перевозчики, привыкшие к заволжским моторам, с большой неохотой переходят на малознакомые агрегаты. Хотя, по большому счету, опасаться им нечего, ведь УМЗ-4216 конструкторы довели до ума и убрали те детские болезни, которые возникали в самом начале их производства. Еще в советские времена, когда только появилась модель ВАЗ-2108, к ней тоже отнеслись весьма скептически. Однако прошло время, и на базе все той же «восьмерки» тольяттинский завод производит и «Калину» и «Приору». Скорее всего так же произойдет и с ульяновским двигателем, ведь главное в производстве автомобилей - определиться с базовым компонентом, который впоследствии, естественно, нужно модернизировать. Работы по усовершенствованию конструкции УМЗ-4216 продолжаются и сейчас, это легко увидеть даже внешне, сравнив моторы 2008 и 2010 годов выпуска. Выросло и качество изготовления как деталей и узлов производимых в Ульяновске, так и поставляемых на конвейер сторонними фирмами.
Еще один положительный момент: возможность оснащения УМЗ-4216 газобаллонным оборудованием без потери гарантии. Ведь, несмотря на подросшие цены на газ, актуальность установки ГБО сохраняется. На заволжские моторы мы устанавливаем ГБО, предоставляя собственную гарантию - таково решение нашего холдинга. Тогда как при оснащении4216 тем же оборудованием гарантию предоставляет завод, в том случае если фирма-установщик имеет сертификат на право установки, выданный УМЗ. При грамотной регулировке ГБО ульяновский двигатель работает даже лучше, чем на бензине, при этом сохраняя свои мощностные характеристики. Чтобы двигатель отслужил заявленные производителем 300 тысяч километров, нужно лишь соблюдать требования, предписанные правилами эксплуатации и сервисной книжкой. В нашем холдинге предпродажная подготовка занимает больший объем работ, нежели предписано в сервисной книжке, что позволяет выявить и устранить недочеты заводской сборки перед передачей машины клиенту.Что, естественно, значительно снижает количество гарантийных обращений. Однако пройдя два-три ТО, перевозчики начинают обслуживать технику своими силами. В результате к нам частенько пригоняют автомобили, лишенные элементарного ухода, без должного количества масла и охлаждающей жидкости в двигателях. Масляное голодание приводит к повышенному износу деталей и, как следствие,скорой серьезной поломке.
Напомним, что распредвал у двигателей УМЗ чугунный, с последующей наплавкой отбеленным чугуном кулачков до высокой твердости. Благодаря этой технологии проблем с износом кулачков за 15–20 тысяч км, свойственных когда-то двигателям ВАЗ, на двигателях УМЗ никогда на встречалось. Действительно, опорные шейки распредвала оказались гладкими, без следов износа, без рисок и натиров. Однако на вершинах 3-го, 4-го и 8-го кулачка в средней их части были замечены мелкие усталостные выкрашивания (питтинг) - по нескольку точек размером от 0,5 до 1 мм. Вместе с тем толкатели с первого по седьмой работали нормально, по следу приработки на торцевой сферической поверхности было видно, что они, как и положено, вращались в блоке. А вот восьмой толкатель имел повышенный износ донышка - на это указывал след от кулачка на его сферической поверхности и смолянистый нагар коричневого цвета на цилиндрической образующей.
Скорее всего этот толкатель уже давно не вращался. У мотора с электронным впрыском топлива особенно важен контроль правильности установки фаз газораспределения. На УМЗ-4216 на торце шестерни распредвала установлен отметчик, генерирующий сигнал при прохождении мимо датчика фазы, который служит для управления фазированной подачей топлива. Здесь все оказалось в полном порядке. Напомним, что на УМЗ-4216 чугунные гильзы залиты в алюминиевый блок, и одна из проблем предыдущего ульяновского мотора со 100-миллиметровым поршнем - УМЗ-4215 было уплотнение газового стыка блока с головкой. На прежнем моторе чугунная гильза не выходила на верхнюю поверхность блока, и слой алюминия выгорал при детонации. К сожалению, давно известно о повышенной склонности к детонации бензиновых моторов с увеличенным диаметром цилиндра. На УМЗ-4215 одновременно со слоем алюминия прогорала и прокладка головки блока. Теперь на УМЗ-4216 чугунная гильза выведена на поверхность блока, и пробег двигателя в 100 тысяч километров показал, что эта неисправность осталась в прошлом.
Два года назад на УМЗ ввели технологическую операцию нанесения на юбки поршней в зоне контакта с гильзой маслоудерживающего микропрофиля. Такой профиль в сочетании с хонингованием гильзы показал хорошие результаты при 100-часовых стендовых испытаниях двигателя с полностью открытым дросселем. Однако на разбираемом моторе микрорельеф, нанесенный заводом на юбку, уже частично отсутствовал. На УМЗ-4216 применены современные чугунные компрессионные и маслосъемные поршневые кольца. Верхнее компрессионное кольцо имеет бочкообразный профиль и покрытие пористым хромом, второе компрессионное кольцо скребкового типа с фосфатным покрытием. Маслосъемное кольцо, в отличие от двигателей УМЗ других моделей, не наборное, а тоже чугунное с двумя хромированными рабочими кромкам и радиальным расширителем в виде браслетной пружины. По отзывам специалистов, маслосъемные кольца с волнообразным расширителем менее эффективны и не обеспечивают современных требований к расходу масла на угар. В данном случае, несмотря на то, что разбираемый двигатель когда-то перегрели, его поршневые кольца оказались целы, не лопнули от перегрева и не залипли от нагара. Канавки под верхнее поршневое кольцо тоже соответствовали норме, износа практически не было. Визуально все говорило о хорошем состоянии деталей цилиндро-поршневой группы. Также в хорошем состоянии находились и гильзы цилиндров - на них отлично сохранились следы хонинговки, которые просматривались по всей длине и окружности гильз.
Я считаю правильным техническим решением то, что перевозчик убрал электромагнитную муфту включения вентилятора, установив вместо нее вентилятор с электродвигателем. Заводская конструкция оказалась ненадежной. Из-за заклинивших электромагнитных муфт плавятся провода, возникает короткое замыкание. Последствия усугубляют неправильно подобранные по силе тока плавкие предохранители, которые при коротком замыкании не разрывают цепь питания электромагнита муфты. ГАЗу следовало бы обратить внимание и на качество прокладки жгутов, которые зачастую проложены как попало. Особенно плачевно дела обстоят у кислородного датчика. Здесь провода при вибрации двигателя перетираются о раму, и, как следствие, тоже возникает короткое замыкание. Применительно к датчикам особо проблемным является тот, что следит за аварийным падением давления масла. Мало того, что он часто выходит из строя, так еще и в случае замены добраться до него не так-то просто.Шатунные шейки без каких-либо задиров и следов повышенного износа
Шатунные шейки без каких-либо задиров и следов повышенного износа
У этой «ГАЗели» с УМЗ-4216 при диагностике электронного блока управления двигателем обнаружилось множество ошибок, которые говорят о частом вмешательстве в работу электроники. Скорее всего ремонтники перевозчика в поисках какой-то неисправности поочередно снимали разъемы с датчиков при работающем моторе. При замере компрессии выяснилось, что свечи разных производителей. Могу предположить, что на ульяновский двигатель они были установлены далеко не новыми. О чем свидетельствует изрядное количество копоти на центральных и боковых электродах.
По следам износа на вкладышах можно судить о качестве моторного масла
По следам износа на вкладышах можно судить о качестве моторного масла
Одно из важнейших сопряжений любого поршневого двигателя - разъем нижней головки шатуна. У моторов УМЗ-4216 он выполнен на высокоточных болтах, а гайки дополнительно фиксируются несколькими каплями контрящего герметика. Шплинтов или коробчатых гаек, как на ближайших родственниках, двигателях ГАЗ-21 и ЗМЗ-24, здесь нет. Все сделано современно и надежно - пробег 100 тысяч километров это подтвердил. Состояние коренных и шатунных вкладышей, шеек коленвала служит той лакмусовой бумажкой, по которой сразу же определяют работу системы смазки, правильность выбора моторного масла, фильтров, материалов подшипников скольжения, режимов эксплуатации двигателя. У разобранного для дефектовки мотора приработка поверхностей вкладышей оказалась правильной по всей ширине вкладыша. Это говорит и о правильной форме постелей коренных подшипников и нижней головки шатунов. В хорошем состоянии были шатунные шейки, а главное - коренные.
Напомним, что они, в отличие от шатунных, дополнительно не защищены центробежными грязеуловителями и изнашиваются в первую очередь. На шейках не было ни малейших следов износа, поверхность выглядела, как только что отполированная. Промерять вал микрометром не было никакого смысла - понятно, что он остался в пределах допуска под номинальный размер. Так как коленчатый вал извлекли из блока в сборе с маховиком и сцеплением, то можно было легко оценить состояние диафрагменной пружины корзины. Ее лепестки были расположены в одной плоскости, без намека на коробление. Поверхность лепестков, контактирующая с выжимным подшипником, была с минимальным износом. После снятия корзины стало видно, что нажимной диск, как, впрочем, и ведомый, тоже имеет незначительный износ. Несмотря на череду замены стартеров, сохранили нужную геометрию и зубья венца маховика. На них остались целы даже заходные фаски для зубьев шестерни стартера.
Этот двигатель был недавно перегрет - при движении произошел разрыв резинового патрубка от водяного радиатора и утечка тосола, что вызвало коробление головки цилиндров и прогар прокладки - устранили фрезерованием головки. По мнению перевозчика, перегрев был своевременно замечен водителем, двигатель остановлен и других более серьезных последствий не вызвал, поскольку стуки не появились (задира поршень-гильза не произошло), расход масла не увеличился, показатели двигателя не изменились (поршневые кольца не залегли), водяной насос работает нормально (пластмассовая крыльчатка не оплавилась). Перед разборкой давление масла было в пределах нормы - на холостых оборотах больше 1 кгс/см2, на средних оборотах около 3 кгс/см2.
Что касается повышенного расхода топлива двигателей УМЗ-4216, как отмечают многие потребители, то на этот счет имеются разные мнения специалистов. Так, инженеры ООО «ТД АГАТ» из Нижнего Новгорода сообщают, что, когда обращаются по поводу повышенного расхода топлива (больше 20л/100км), они осматривают автомобиль и, как правило, видят, что рессоры «просели», вставлены дополнительные рессорные листы для повышения грузоподъемности - вот и возят по 2–3 тонны вместо положенных 1,5 тонны и при этом хотят, чтобы 3-литровый двигатель хорошо тянул и расход был 13–15 литров. В подтверждение этому: недавно по Ульяновскому телевидению был показан репортаж с места ДТП -грузовая тентованная «ГАЗель» перевернулась на повороте, при этом прозвучало, что в кузове было 3 тонны капусты! Вместе с тем вопрос повышенного расхода топлива на впрысковых двигателях не так однозначен. Есть мнения специалистов других организаций, например, Белотелов Ю.И. ООО «РОСВЭН» из города Тольятти считает, что на повышенный расход топлива двигателя УМЗ-4216 существенно влияет правильность настройки блока управления (контроллера) и работоспособность датчиков.
Исследование толкателя с износом в ЦЗЛ УМЗ показали, что твердость, микроструктура и химсостав наплавки сферической поверхности, определяющие ее износостойкость, соответствуют требованиям технической документации. Смолянистый нагар (осадок из масла) на цилиндрической поверхности толкателя, появившийся вследствие перегрева двигателя, исключил вращение толкателя при работе, повысил усилие перемещения его в отверстии блока. Это привело к изменению характера работы кулачка с толкателем - вместо скольжения с вращением возникло скольжение с неподвижной поверхностью с большим усилием, что и явилось причиной повышенного износа толкателя.
Появившийся на кулачке питтинг мог способствовать износу, однако в такой начальной стадии не имел существенного значения. Так, на 3-м и 4-м кулачках также отмечен питтинг, однако повышенного износа толкателей нет. Исследование дефектных распредвалов в ЦЗЛ УМЗ в 2009 году показали, что причиной питтинга кулачков является несоответствие микроструктуры получаемой заготовки распредвала требованиям чертежа по распределению фосфидной эвтектики. На кулачках с питтингом в микроструктуре видна фосфидная сетка вместо допустимых по чертежу отдельных зерен фосфидов. Фосфидная сетка приводит к возникновению усталостных микротрещин в тонком поверхностном слое, которые, развиваясь и объединяясь, приводят к отделению мелких частиц металла и образованию ямок (выкрашиванию). Это явление давно известно и характерно для закрытых зубчатых передач и довольно подробно описано в технической литературе (например, Н. И. Колчин, Детали машин, Москва - Ленинград, 1954 г.)
Информация по этому вопросу своевременно доведена до ЗАО «Верхне-салдинский чугунолитейный завод» Свердловской области - поставщика заготовки распредвала. Разработаны и реализуются корректирующие меры.
На следующий после разборки двигателя день мы посетили ООО «Ремавтоснаб» - единственную СТО в Москве, с которой имеется договор на гарантийное обслуживание и ремонт двигателей ОАО «УМЗ». В настоящее время они выполняют сервисное обслуживание и ремонт автомобилей УАЗ и ГАЗ, а также китайских и корейских автомобилей. В связи с уменьшением количества гарантийных ремонтов основной объем работ составляют коммерческие ремонты, в том числе и капитальные ремонты двигателей.
Никаких проблем с запчастями они не имеют - заключили договор с базой «Автоарсенал», два раза в неделю направляют заявку на нужные запчасти (по электронной почте), и эти запчасти им своевременно привозят. Цены на запчасти вполне приемлемые, устраивают и их, и клиентов. В целом оценка специалистами наших впрысковых двигателей УМЗ-4213 и УМЗ-4216 положительная: дефектность двигателей значительно ниже предыдущих моделей (если двигатель работает на нормальном масле и бензине); надежность двигателей УМЗ и ЗМЗ практически одинаковая, но затраты по ремонту наших двигателей значительно меньше; у всех на слуху только отказы датчиков по системе впрыска.
Специалисты ООО «Ремавтоснаб», как и раньше, считают, что основной причиной отказов указанных датчиков на двигателях УМЗ-4213 и УМЗ-4216 является применение некачественного бензина, который встречается в том числе и в Москве.
По результатам проведенной разборки, осмотра узлов и деталей видно, что этому двигателю в ближайшее время капитальный ремонт не понадобится. Скорее всего большинство его деталей и узлов доживут до заявленных заводом 300 тысяч километров. При правильной эксплуатации, быть может, со временем, понадобится замена сальников, поршневых колец, при работе на газе - притирка или замена выпускных клапанов. Однако кроме как при этой внеплановой разборке иначе не удалось бы обнаружить изношенный толкатель, выкрашивающиеся кулачки распредвала. Можно было бы их вычислить по стуку клапанов, по увеличенной периодичности регулировки выпускного клапана четвертого цилиндра. А это лишний раз подтверждает, что к обслуживанию каждого автомобиля нужен системный поход.
Двигатели повышенной мощности Ульяновский моторный завод стал производить с 1997 года, первым ДВС с диаметром цилиндров 100 мм стал карбюраторный УМЗ 4215, а в 1998-ом ульяновцы разработали новый инжекторный мотор мощностью 110 л. с., соответствующий нормам Евро-2. Бензиновые двигатели УМЗ 4216 опытными партиями начали выпускаться с 2003 года, и в скором времени они были запущены в серию.
Модель 4216 устанавливается на автомобили ГАЗ, этим силовым агрегатом оснащаются коммерческие автомобили «Газель». В 2008 году ульяновский движок был усовершенствован, и он стал соответствовать нормам Евро 3, а с 2012 года доведен до стандарта Евро 4. В 2013-ом на этом двигателе стали применяться гидравлические компенсаторы, с 2014-го года Ульяновский завод приступил к сборке моторов EvoTech объемом 2,7 л, который устанавливается на коммерческих авто «Газель Бизнес» и «Газель Некст».
Прототипом движка Ульяновского моторного завода является мотор ЗМЗ-21 – он имеет принципиально такую же конструкцию:
- алюминиевый блок цилиндров;
- верхнее расположение клапанов;
- шестеренчатый привод газораспределительного механизма;
- алюминиевые штанги;
- нижнее расположение распредвала;
- два клапана на цилиндр.
Похожую конфигурацию имеет даже масляный картер – он тоже стальной, штампованный, с выемками спереди и сзади.
Так же как и на ЗМЗ-21, на ульяновском движке поршни с шатунами соединяются с помощью «плавающих» поршневых пальцев – посадка поршней производится на «холодную», в верхних втулках шатунов запрессовываются медные (бронзовые) втулки.
На всех двигателях УМЗ с диаметром цилиндров 92 мм в блок цилиндров (БЦ) устанавливаются «мокрые», съемные гильзы. В блок с диаметром поршней 100 мм (модели УМЗ 4215, 4213 и 4216) гильзы запрессовываются на специальном оборудовании, и при ремонте выпрессовать их не получится, поэтому при значительном износе цилиндров требуется замена БЦ.
Двигатель 4216 состоит из следующих деталей:
Газораспределительный механизм (распредвал) приводится в действие от коленчатого вала через пару шестерен. Кулачки распредвала через толкатели и штанги поднимают и опускают коромысла, которые в свою очередь нажимают на впускные и выпускные клапана. За счет клапанов происходит наполнение цилиндров топливовоздушной смесью, происходит рабочий цикл двигателя.
На автомобиле «Газель Бизнес» двигатель УМЗ 4216 оснащается электронной системой управления, в которую входит:
- блок управления МИКАС;
- модуль зажигания;
- высоковольтные провода с наконечниками;
- датчики – дроссельной заслонки, к/вала и р/вала, абсолютного давления, детонации;
- электропроводка;
- регулятор холостого хода;
- топливные форсунки.
Мотор 4216 – четырехтактный, с рядным расположением четырех цилиндров, 8-клапанный. ДВС предназначается для работы на бензине Аи-92, допускается использование более качественного топлива, например, бензина Аи-95. Технические характеристики двигателя модификации УМЗ-42164 (евро-4) следующие:
- объем – 2890 см³;
- диаметр стандартных поршней – 100 мм;
- степень сжатия (компрессия в цилиндрах) – 9,2;
- ход поршня – 92 мм;
- мощность – 107 л. с.;
- система охлаждения ДВС – жидкостная (заливается тосол или антифриз).
Блок и ГБЦ отлиты из алюминиевого сплава. Двигатель первой комплектности весит 177 кг, в комплектацию мотора входит сам силовой агрегат, также на нем установлено навесное оборудование:
- стартер;
- генератор;
- впускной коллектор (ресивер);
- модуль зажигания с проводами и наконечниками;
- приводные ремни;
- водяной насос;
- шкив коленчатого вала;
- корзина и диск сцепления;
- датчики ЭСУД.
По заводским нормам расход топлива «Газели» с Ульяновским ДВС составляет 10 л/100 км на трассе за городом, в смешанном режиме он равен 11 л/100 км. На практике обычно бензина потребляется больше, многое зависит:
- от загруженности автомобиля;
- скоростного режима;
- периода эксплуатации (зимой на разогрев топлива расходуется больше).
Двигатель модификации УМЗ 42164-80 оснащается гидрокомпенсаторами, этим мотором комплектуются коммерческие авто «Соболь Бизнес» и «Газель Бизнес». От стандартного мотора 4216 модель 42164-80 отличается немногим – на этом двигателе установлены другие, специальные штаги, в верхней части которых крепятся сами компенсаторы.
Коленчатый вал 4216 состоит из четырех шатунных и пяти коренных шатунных шеек, имеет диаметры:
- коренных шеек – 64 мм;
- шатунных шеек – 58 мм.
На всех шейках установлены по два сталебаббитовых вкладыша, заводской допуск размеров коленвала – 0, 013 мм. Во время ремонта ульяновского движка микрометром замеряются коренные и шатунные шейки – при износе их более 0,05 мм вал подлежит обязательной шлифовке. Диаметр поршневых пальцев – 25 мм, пальцы устанавливаются в бронзовых втулках шатунов. Со временем могут изнашиваться как сами пальцы, так и втулки, в случае появления люфтов в соединении детали подлежат замене.
Коленвал в блоке цилиндров крепится на опорах крышками, которые затягиваются болтами с определенным усилием. Каждая крышка имеет свое место – их нельзя путать местами, тем более, подбирать с другого БЦ. Также крышки необходимо ставить замок к замку – если их установить неправильно, коленвал может не прокрутиться (его зажмет), а если даже вал и прокрутится, двигатель быстро выйдет из строя.
Ресурс мотора 4216, заявленный заводом-изготовителем – 250 тыс. км, но нередко движки выходят из строя раньше положенного срока. Часто возникающие проблемы ДВС:
- подтекание моторного масла;
- повышенный угар масла через поршневые кольца:
- стук клапанов, который порой трудно устранить;
- перегрев;
- отказ различных датчиков.
Различные поломки преждевременно могут возникать по разным причинам:
- водителем нарушаются условия эксплуатации – мотор перегревается вследствие перегруза;
- не соблюдаются нормы технического обслуживания;
- автомобиль эксплуатируется в тяжелых дорожных условиях.
К сожалению, в двигателях УМЗ нередко встречается брак, но от этого не застрахованы и моторы ЗМЗ. Если двигатель 4216 троит (дергается), причиной неисправности может быть как сам двигатель, так и поломки в ЭСУД. Чтобы определить причину возникновения дефекта, необходимо провести диагностику ДВС.
Отзывы автовладельцев
О двигателе УМЗ 4216 есть самые противоречивые отзывы – некоторые обладатели «Газелей» «УАЗовские» движки хвалят и считают, что они:
- обладают хорошей тяговитостью;
- умеренно расходуют топливо;
- недорогие, к тому же простые в ремонте.
Действительно, движок УМЗ 4216 – очень простой, тем более, он имеет значительное сходство с ДВС ЗМЗ-402. Конструкция силового агрегата знакома многим водителям, и отремонтировать такой двигатель можно чуть ли не в поле. Некоторую сложность для автовладельцев составляет электронное оснащение мотора – все-таки инжектор несколько сложнее карбюраторного устройства.
От обладателей «Газелей» с моторами УАЗ также можно услышать крайне негативные отклики:
- движок склонен к перегреву;
- часто выходят из строя датчики, поэтому мотор начинает троить и не ехать;
- движок расходует масло, оно течет, откуда только возможно.
К сожалению, с Ульяновского завода поступает немало брака, и в основном жалуются на ульяновский мотор те водители, которым попался бракованный ДВС. Есть несколько характерных заводских «ляпов», которые достаточно часто встречаются на УМЗ 4216:
- трескается впускной коллектор и начинает подсасывать воздух;
- не обеспечивает нужное давление масла насос;
- отказывается работать электромагнитная муфта охлаждения, и мотор начинает перегреваться.
Водители таких неудачных «Газелей» отмечают, что движок приходится нередко «дорабатывать напильником». Также замечено – если мотор перебрать полностью своими руками, поломки в нем возникают уже значительно реже, главное – собрать движок, используя оригинальные детали хорошего качества.
Ремонт двигателя УМЗ 4216
Во время эксплуатации «Газели» с двигателем УМЗ 4216 возникают различные поломки, одна из самых распространенных проблем – перегрев мотора. Если система охлаждения «воздушит», из расширительного бачка начинает выкидывать тосол (антифриз). В результате перегрева нередко пробивает прокладку головки блока – менять ПГБЦ в целом несложно, и часто водители самостоятельно производят подобный ремонт.
Но проблема в случае перегрева состоит в другом – нередко от высокой температуры на поршнях лопаются перегородки, «залегают» поршневые кольца. Чтобы произвести замену поршней или колец, движок снимать не обязательно, достаточно только скинуть головку блока и масляный поддон.
Капремонт УМЗ 4216 необходим в случаях, когда:
- изношены или повреждены гильзы блока цилиндров;
- стучит (изнашивается) коленчатый вал;
- низкое давление масла в системе, а замена масляного насоса не дает положительных результатов.
Часто ульяновский движок подвергается перегреву, и водители принимают различные меры, чтобы избавиться от этого неприятного и опасного для ДВС явления. Многие хозяева «Газелей» устанавливают вместо штатного алюминиевого медный трехрядный радиатор охлаждения – медь эффективнее остужает антифриз. Еще один метод борьбы с перегревом – установка электровентилятора охлаждения с тумблером, который находится в кабине у водителя. В момент, когда на панели приборов стрелка датчика начинает показывать критическую температуру охлаждающей жидкости, водитель принудительно включает вентилятор, и температурный режим приходит в норму.
В случае приобретения «Газели» с неудачным двигателем автовладельцы стремятся избавиться от силового агрегата, заменив его на ДВС другой модели. На замену можно рассматривать много разных вариантов, но чаще всего хозяева коммерческих авто ставят моторы ЗМЗ-405, выбирается именно этот движок по ряду причин:
- заволжский мотор не капризен – хорошо «переваривает» российское топливо, нечасто ломается;
- относительно импортных силовых агрегатов (Cummins, Toyota, Nissan) ЗМЗ-405 стоит недорого;
- при установке ЗМЗ требуется минимум переделок.
На машинах «Газель Бизнес» последнее время штатно устанавливается турбодизель «Камминз», но обладатели машин с УМЗ-4216 этот мотор в качестве замены практически никогда не рассматривают:
Преимущество ЗМЗ-405 (или 406) еще заключается в том, что на вторичном рынке продается немало подержанных моторов в нормальном, рабочем состоянии, и цена их ниже нового ДВС в несколько раз. Правда, при покупке агрегата б/у нет серьезных гарантий – приходится верить продавцу на слово. Но даже если 405-й и требует небольшого ремонта (замены цепей или поршневых колец), все равно его покупка вместе с ремонтом обходится значительно дешевле, чем приобретение дорогостоящего импортного движка. Еще минус импортного ДВС в том, что если он серийно на «Газель» он не устанавливался, его придется приобретать вместе с коробкой передач или озадачиваться подгонкой по креплению «Газелевской» КПП к новому мотору.
Смазочная система двигателя (рисунок 6.10) комбинированная. Давление масла в системе смазки при работе двигателя на масле М8В Х, температуре масла в масляном картере 80°С и отключенном масляном радиаторе должно быть не менее 343 кПа при частоте вращения 2000 об/мин коленчатого вала и не менее 108 кПа при частоте вращения 600 об/мин.
1 – масляный радиатор; 2 – крышка масляной горловины; 3 – кран масляного радиатора; 4 – датчик указателя давления масла; 5 – датчик аварийного давления; 6 – фильтр очистки масла; 7 – смазочный насос; 8 – пробка сливного отверстия; 9 – маслоприемник; 10 – редукционный клапан; 11 – отверстие для смазки распределительных шестерен
Рисунок 6.10 - Схема смазочной системы двигателя
Для контроля за давлением масла на двигателе установлены два датчика. Один из них связан с указателем давления масла, а другой – с контрольной лампой аварийного давления масла в системе смазки двигателя. Датчик аварийного давления масла срабатывает при давлении 39-78 кПа. При минимальной частоте вращения коленчатого вала на режиме холостого хода и отключенном масляном радиаторе контрольная лампа аварийного давления масла не должна гореть. Загорание лампы указывает на неисправность смазочной системы, которая должна немедленно устраняться.
В смазочной системе двигателя имеются два клапана: редукционный в масляном насосе и перепускной в масляном фильтре. Оба клапана в эксплуатации регулировки не требуют.
Для охлаждения масла в смазочной системе имеется масляный радиатор. Включать его, открывая кран, необходимо при температуре воздуха выше 20°С и при движении в тяжелых дорожных условиях независимо от температуры окружающего воздуха.
Смазочная ёмкость стальная штампованная. Плоскость разъема смазочной ёмкости с блоком уплотнена пробковыми прокладками. Прокладки, уплотняющие переднюю и заднюю части смазочной ёмкости, перед установкой на место обильно увлажняют водой для исключения их поломки.
Смазочный насос (рисунок 6.11) шестеренчатого типа, размещен внутри смазочной ёмкости и крепится к крышке четвертого коренного подшипника двумя шпильками. Шестерни насоса прямозубые металлокерамические. Между корпусом 3 и пластиной 6 насоса установлена паронитовая прокладка 7 толщиной 0,3-0,4 мм. Установка при ремонте насоса более толстой прокладки недопустима, так как это уменьшит производительность насоса и создаваемое им давление. От попадания крупных частиц (грязи, ветоши и т. п.) насос защищен каркасом 11 с сеткой.
Редукционный клапан 13 обеспечивает необходимое давление масла в магистрали при работе двигателя на любых режимах, а также компенсирует увеличивающийся при износе двигателя расход масла через подшипники, так как смазочный насос имеет избыточную производительность. При повышении давления в смазочной системе выше допустимого масло отжимает клапан и избыточное масло сбрасывается в полость смазочного насоса.
Привод смазочного насоса (рисунок 6.12) осуществляется от распределительного вала парой винтовых шестерен. Ведущая шестерня 7 выполнена заодно с распределительным валом. Ведомая шестерня 8 закреплена штифтом на валике, вращающемся в чугунном корпусе 2. Верхний конец валика имеет смещенную на 0,8 мм в одну сторону прорезь, в которую входит хвостовик привода датчика-распределителя зажигания.
Между валиком привода и валиком насоса имеется промежуточная пластина 10, соединенная с ними шарнирно. Это обеспечивает некоторую свободу в установке насоса. Но для уменьшения износов в шарнирных соединениях привода и для обеспечения его безупречной работы необходимо насос устанавливать по возможности соосно с отверстием для привода.
1 – направляющая втулка; 2 – валик в сборе; 3 – корпус в сборе; 4 – ведущая шестерня; 5 – ведомая шестерня; 6 – пластина; 7 – прокладка; 8 – крышка смазочного насоса; 9 – стопорная пластина; 10 и 12 – болты; 11 – каркас с сеткой; 13 – редукционный клапан; 14 – пружина клапана
Рисунок 6.11 - Смазочный насос
1 – распределитель зажигания; 2 – корпус привода; 3 – валик привода; 4 – прокладка; 5 – блок цилиндров; 6 – упорная шайба; 7 – шестерня распределительного вала; 8 - шестерня привода смазочного насоса; 9 – штифт; 10 – пластина; 11 – втулка; 12 – валик смазочного насоса. Положение прорези валика: А – на приводе, установленном на двигателе; В – на приводе перед его установкой на двигатель; С – на валике смазочного насоса перед установкой привода на двигатель
Рисунок 6.12 - Привод смазочного насоса и распределителя зажигания
Фильтр очистки масла (рисунок 6.13) полнопоточный, разборной конструкции, расположен на блоке с правой стороны двигателя (возможна установка масляного фильтра ВАЗ-2101 неразборной конструкции). В корпусе фильтра расположен фильтрующий элемент 3, через который проходит все масло, поступающее к деталям двигателя. Если фильтрующий элемент сильно загрязнен или велика вязкость масла (при низких температурах окружающего воздуха), то перепускной клапан 11 пропустит в масляную магистраль неочищенное масло. Перепускной клапан рассчитан на перепад давлений 58-73 кПа.
1 – корпус фильтра; 2 – пружина; 3 – фильтрующий элемент; 4 – фигурная чашка; 5 – антидренажный клапан; 6 – стопорное кольцо; 7 и 8 – прокладки; 9 – стопорная шайба; 10 – штуцер; 11 – перепускной клапан; 12 – крышка корпуса
Рисунок 6.13 - Масляный фильтр
На входе в масляный фильтр расположен обратный клапан 5, который открывается под давлением 3-7 кПа, создаваемым масляным насосом. При остановке двигателя он закрывается и не дает вытечь маслу из корпуса, тем самым предохраняет кратковременное «масляное голодание» двигателя при очередном пуске двигателя.
Масляный радиатор установлен перед жалюзи водяного радиатора и крепится к боковинам жалюзи. Забор масла в радиатор осуществляется из масляной магистрали. Положение ручки крана вдоль шланга соответствует открытому положению крана, а поперек – закрытому.
Система вентиляции картера двигателя. Двигатель имеет закрытую систему вентиляции (рисунок 6.14), представляющую собой комбинированную вентиляцию картера с двумя трубопроводами 1 и 2. Трубопровод 1 соединяет картер двигателя со смесительной камерой карбюратора через жиклер диаметром 2 мм, расположенный ниже оси дроссельной заслонки. Отсос газов по нему идет при работе двигателя на малых нагрузках ив режиме холостого хода. На остальных режимах работы двигателя большая часть газов отводится по трубопроводу 2. Для отделения капелек масла (находящихся во взвешенном состоянии в картерных газах) установлен маслоотделитель 3, расположенный в передней крышке коробки толкателей.
1 и 2 – трубопроводы; 3 – маслоотделитель
Система смазки. При работе двигателя множество деталей контактирует друг с другом, образуя пары трения (фракции).Чтобы уменьшить фрикционный износ, двигатель оборудуют системой смазки. Резервуар с маслом находится в картере двигателя. Масляный насос обеспечивает поступление масла через масляный фильтр к движущимся частям. В двигателях внутреннего сгорания применяется система смазки комбинированного типа: часть деталей смазывается под давлением, часть - разбрызгиванием и окунанием, часть - самотеком. Кроме функций смазывания, масло может выполнять и функции охлаждения. Воздушный поток, проходящий под днищем движущегося автомобиля, обдувает картер двигателя, являющийся резервуаром для масла. Кроме того, на некоторых автомобилях и мотоциклах устанавливают специальные масляные радиаторы, призванные охлаждать масло. Это одновременно предохраняет масло от распада при высоких температурах. Система смазки состоит из следующих основных элементов: поддона картера, масляного насоса с заборником, масляного фильтра, трубок, каналов и отверстий для подачи масла (Рис.).
В поддоне картера, как уже указывалось, хранится масло. По этому признаку систему смазки двигателей легковых автомобилей называют системой смазки с мокрым картером. Уровень масла в картере контролируют с помощью масло измерительного стержня (щупа). На щупе выполнены две риски, соответствующие минимальному и максимальному уровню масла. Ваша задача периодически контролировать уровень масла, не допуская его падения ниже отметки минимума. Для проверки автомобиль должен стоять на ровной горизонтальной площадке, после остановки двигателя должно пройти некоторое время, чтобы масло, циркулирующее по системе, стекло в картер и немного остыло. Масло следует заменять в сроки, указанные предприятием-изготовителем вашего автомобиля. Эти сроки всегда совпадают со сроками очередного технического обслуживания (ТО). Однако если сроки ТО еще не подошли, а вы, проверяя уровень масла, обнаружили его сильную загрязненность (возможно, двигателю пришлось работать длительное время в тяжелых условиях), то масло необходимо заменить досрочно.
Масляный насос шестеренчатого типа создает в системе смазки необходимое давление масла и подает его к трущимся поверхностям (рис. 2.21).
Масляный фильтр очищает масло от загрязнений и частиц, вырабатываемых в результате механического износа. В фильтре установлен перепускной клапан. При повышенной вязкости масла или чрезмерном загрязнении фильтра под действием повышенного давления перепускной клапан открывается и направляет масло мимо фильтра (без очистки). Это позволяет сохранить необходимое давление масла в системе. Масляный фильтр обычно заменяют одновременно с заменой масла двигателя. Вентиляция картера необходима для поддержания в нем нормального давления, а также для удаления паров бензина и газов, прорывающихся из цилиндров (рис. 2.22).
Для чего все это нужно? Дело в том, что повышение давления в картере может привести к выходу из строя уплотнений и, как следствие, утечке масла. А пары бензина и газов, скопившись в картере, загрязняют и разжижают масло, вызывают коррозию (разрушение) деталей двигателя. Вентиляция картера выполняется путем принудительного отсоса указанных газов за счет разрежения, возникающего при такте впуска каждого из цилиндров двигателя. В результате эти газы втягиваются во впускной коллектор и вновь направляются в цилиндры. Теперь несколько подробнее о работе системы смазки. Как только вы запустили двигатель, масло из картера через сетку маслозаборника засасывается шестеренчатым насосом и через фильтр нагнетается в главную магистраль, расположенную в блоке цилиндров. Оттуда оно по каналам в блоке подается к коренным подшипникам коленчатого вала и далее по каналам в щеках вала к шатунным подшипникам. Излишек масла выдавливается через зазоры шатунных подшипников и превращается в масляный туман. С его помощью смазываются стенки цилиндров, поршневые пальцы и другие детали двигателя. Из главной магистрали масло также подается к подшипникам распределительного вала, распределительным шестерням и к полым осям коромысел клапанов. Далее масло самотеком направляется в картер. Постоянное давление в системе смазки поддерживает редукционный клапан (см. рис. 2.21). При повышении давления сверх необходимого он вновь возвращает часть масла во всасывающую магистраль насоса. В двигателях используют специальные моторные масла. Стандартная марка отечественного автомобильного моторного масла включает букву "М" (т.е. моторное), цифр у или дробь, которая определяет класс автомобильного моторного масла либо классы (для все сезонных автомобильных моторных масел) вязкости. Летом используют более вязкое масло, зимой - менее вязкое. Чем больше цифра в маркировке, тем более вязкое масло. Например, М-12Г 1 - летнее, М-8Г 1 - зимнее. Существуют и все сезонные масла, которые можно использовать круглый год. Далее в маркировке автомобильного моторного масла присутствуют одна или две буквы, указывающие уровень эксплуатационных свойств и область применения автомобильного моторного масла. Например, М-бз/ 12Г 1, где буква "Г " означает, что масло все сезонное, предназначено для форсированных двигателей, 1 - для бензиновых двигателей. В состав этих автомобильных моторных масел добавляют композиции отечественных или импортных присадок. Об этом сообщает индекс после первой цифры. В нашем случае индекс "з" информирует о наличии загущающих присадок. За рубежом принято классифицировать масла по вязкости по системе, разработанной Обществом автомобильных инженеров США (Society of Automotive Engineers - SAE). На полках автомагазинов вы увидите канистры с маслами, имеющими маркировку 5W-40,10W-40 и т.п. В такой маркировке первое число и буква "W" (Winter - зима) свидетельствуют о принадлежности масла к так называемому зимнему, низкотемпературному классу вязкости. Первая цифра указывает, насколько легко масло будет прокачиваться по системе смазки, т.е. как быстро поступит к рабочим поверхностям деталей, и сколько энергии аккумуляторной батареи будет затрачено на привод стартера (вязкость при 40 °С). Чем меньше первая цифра, тем легче пуск двигателя на морозе. Летом же масло должно быть более вязким, чтобы сохранять смазывающую способность. Чем больше вторая цифра, тем выше вязкость масла в летний период. Число, которое указано после тире, - это летний (высокотемпературный) класс вязкости, соответствующий вязкости масла при рабочей температуре мотора (при 100 °С). То есть такое масло можно использовать и зимой и летом - оно все сезонное. Первая цифра информирует об эксплуатационных свойствах масла в зимний период, вторая в летний. Масла автомобильных двигателей могут быть минеральными, синтетическими и полусинтетическими. Смешивать их нельзя. При переходе с одного вида масла на другой систему смазки необходимо промыть специальной жидкостью.
Рис. Система смазки двигателя УМЗ-4216: 1 - масляный насос; 2 - редукционный клапан; 3 - датчик сигнальной лампы аварийного; давления масла; 4 - датчик указателя давления масла; 5 - масляный радиатор; 6 - полнопоточный фильтр очистки масла
Система смазки двигателя - комбинированная: под давлением и разбрызгиванием. В систему смазки входят масляный насос 1 с маслоприемником и редукционным клапаном 2 (установлен внутри масляного насоса), масляные каналы, масляный фильтр 6 с перепускным клапаном, картер, указатель уровня масла, крышка маслоналивной горловины, датчик указателя давления масла 4, датчик-сигнализатор аварийного давления масла 3. Масло, забираемое насосом из картера, поступает через маслоприемник по каналам в корпусе насоса и наружной трубке в корпус масляного фильтра. Далее, пройдя через фильтрующий элемент фильтра очистки масла 6, масло поступает в полость второй перегородки блока цилиндров, откуда по сверленому каналу в масляную магистраль - продольный масляный канал. Из продольного канала масло по каналам в перегородках блока подается на коренные подшипники коленчатого вала и в опоры распределительного вала. Масло, вытекающее из пятой опоры распределительного вала в полость блока между валом и заглушкой, отводится в картер через поперечное отверстие в шейке вала.
На шатунные шейки масло поступает по каналам от коренных шеек коленчатого вала. В ось коромысел масло подводится от задней опоры распределительного вала, имеющей кольцевую канавку, которая сообщается через каналы в блоке, головке цилиндров и в четвертой основной стойке оси коромысел с полостью оси коромысел. Через отверстия в оси коромысел, масло поступает на втулки коромысел и далее по каналам в коромыслах и регулировочных винтах на верхние наконечники штанг толкателей.
Все остальные детали (клапан - его стержень и торец, валик привода масляного насоса, кулачки распределительного вала) смазываются маслом, вытекающим из зазоров в подшипниках и разбрызгиваемым движущимися деталями двигателя. Емкость системы смазки 5,8 л. Масло в двигатель заливается через маслоналивную горловину, расположенную на клапанной крышке и закрываемую крышкой с уплотнительной резиновой прокладкой. Уровень масла контролируется меткам "П" и "О" на стержне указателя уровня. Уровень масла следует поддерживать между метками "П" и "О".
Масляный насос шестеренчатого типа установлен внутри масляного картера. Ведущая шестерня 4 закреплена на валике 2 штифтом. На верхнем конце валика сделан паз, в который входит пластина привода масляного насоса. Ведомая шестерня 5 свободно вращается на оси, запрессованной в корпус насоса. Редукционный клапан не регулируется. Необходимая характеристика по давлению обеспечивается характеристикой пружины: для сжатия пружины до длины 24 мм необходимо усилие в пределах 54±2,45 Н (5,5±0,25кгс).
Рис. Редукционный клапан: 1 - направляющая втулка; 2 - валик в сборе; 3 - корпус; 4 - ведущая шестерня; 5 - ведомая шестерня; 6 - пластина масляного насоса; 9 - стопорная пластина; 10 - болт; 11 - сетка с каркасом; 12 - болт; 13 - редукционный клапан; 14 - пружина редукционного клапана
Рис. Система охлаждения двигателей для автомобилей "ГАЗель": 1 - радиатор отопителя; 2 - кран отопителя; 3 - головка блока цилиндро...
Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости должна поддерживаться в пределах плюс 80°-90 °С. Допустима непродолжительная работа двигателя при температуре охлаждающей жидкости 105 °С. Такой режим может возникнуть в жаркое время года при движении автомобиля с полной нагрузкой на затяжных подъемах или в городских условиях движения с частыми разгонами и остановками.
Поддержание нормальной температуры охлаждающей жидкости осуществляется при помощи двухклапанного термостата с твердым наполнителем ТС-107-01, установленного в корпус.
При прогреве двигателя, когда температура охлаждающей жидкости ниже 80 °С, действует малый круг циркуляции охлаждающей жидкости. Верхний клапан термостата закрыт, нижний клапан открыт. Охлаждающая жидкость водяным насосом нагнетается в рубашку охлаждения блока цилиндров, откуда через отверстия в верхней плите блока и нижней плоскости головки блока цилиндров жидкость попадает в рубашку охлаждения головки, далее в корпус термостата и через нижний клапан термостата и патрубок соединительный - на вход водяного насоса. Радиатор при этом отключен от основного потока охлаждающей жидкости. Для более эффективного действия системы отопления салона при циркуляции жидкости по малому кругу (такая ситуация может поддерживаться достаточно долго при низких отрицательных температурах окружающего воздуха) в канале выхода жидкости через нижний клапан термостата имеется дроссельное отверстие диаметром 9 мм. Такое дросселирование приводит к повышению перепада давления на входе и выходе радиатора отопления и более интенсивной циркуляции жидкости через этот радиатор. Кроме того, дросселирование клапана на выходе жидкости через нижний клапан термостата уменьшает вероятность аварийного перегрева двигателя в случае отсутствия термостата, т.к. шунтирующее действие малого круга циркуляции жидкости при этом существенно ослабляется, поэтому значительная часть жидкости пойдет через радиатор охлаждения. Дополнительно для поддержания нормальной рабочей температуры охлаждающей жидкости в холодное время года на автомобилях УАЗ перед радиатором имеются жалюзи, с помощью которых можно регулировать количество воздуха, проходящего через радиатор.
При повышении температуры жидкости до 80 °С и более открывается верхний клапан термостата, а нижний клапан закрывается. Циркуляция охлаждающей жидкости идет по большому кругу.
Для нормального функционирования система охлаждения должна быть полностью заполнена жидкостью. При прогреве двигателя объем жидкости увеличивается, избыток ее выталкивается за счет повышения давления из замкнутого объема циркуляции в расширительный бачок. При снижении температуры жидкости (например, после прекращения работы двигателя) жидкость из расширительного бачка под действием возникающего разрежения возвращается в замкнутый объем.