Знакомимся с двигателем 2.4 GDI. Или чем Kia Optima лучше Camry?
Я не раз замечаю, как практически все автообзорщики, блогеры и ремонтники, так нахваливают новые Kia Optima, убеждают, что они лучше Toyota Camry, Ford Mondeo, сами ездят на Optima. Вот только никто не задумывается, какой «подарочек» подготовили корейские инженеры владельцам Оптимы с мотором 2.4 GDI. Так почему Оптима лучше Камри? А потому что на Камри скучно ездить! Вы не будете знать, что такое эвакуатор, непомерный масложор и остальные «прелести», о которых я вам сейчас расскажу. Поехали!
Данный двигатель относится к линейке «Theta», серии G4KJ, с системой непосредственного впрыска «GDI». Его можно встретить не только на Kia Optima, но также и на Sorento, Cadenza, и автомобилях Hyundai: Sonata, Santa Fe и Grandeur. Мотор начали устанавливать на автомобили, начиная с 2009 года. Рабочий объём 2.4 литра, диапазон мощности, в зависимости от комплектации может варьироваться от 180 до 200 л.с. Двигатель без турбонаддува, атмосферный с 16-ю клапанами без гидрокомпенсаторов и цепным приводом ГРМ. Вспомогательные агрегаты приводятся двумя ремнями: первый вращает компрессор кондиционера и генератор, а второй вращает помпу. Головка блока цилиндров, изготовлена из алюминия, который выдерживает высокую температуру и гораздо легче весит. Клапанная крышка пластиковая, что не есть хорошо, но это также облегчает общую массу двигателя. На каждый распредвал установлены фазовращатели, кроме того впускной распредвал оснащён инновационным фазовращателем, с электрическим актуатором. Впускной коллектор выполнен полностью из пластика, и оснащен планкой с лопастями, для изменения объёма наполнения и длины впускного тракта с электроприводами. Такие технологические решения действительно позволили добиться такой мощности и высокого крутящего момента. Расход топлива с коробкой автомат может приятно удивить: 12 л/100 км в городских условиях, 6,3 л/100 км за городом и 8,3 л/100 км в смешанном цикле. На этом все плюсы и закончились. Теперь о наболевшем.
Пластиковая клапанная крышка, это самая ненадежная деталь, так как под воздействием высоких температур, крышку часто «ведёт», из из-под неё постоянно будет «сопливить» масло, особенно, где колечки свечных колодцев — будет свечи заливать. Красота! Идём дальше.
Впускной коллектор пластиковый и на выходе установлены заслонки, которые изменяют геометрию потока всасываемого воздуха. Это уже не новость, так как такая система известна давно. Также, внутри коллектора есть дополнительные заслонки, которые изменяя свою геометрию, изменяют наполнение коллектора. Каждая группа заслонок имеет свой привод. Привод осуществляется при помощи электрического сервопривода. К сожалению, внутреннюю заслонку я не имею возможности вам показать наглядно.
В самой головке блока, а именно в месте стыковки с впускным коллектором, в каждом окне можно наблюдать специальные вставки в виде пластин, которые разделяют поток входящего воздуха, улучшая наполняемость цилиндров. Однако в результате применения системы непосредственного впрыска, сёдла клапанов, сами клапана и полость вокруг, сильно закоксовываются.
Эта грязь никуда не девается, а просто нарастает. Со временем эти отложения появляются на лопастях изменения наполняемости впускного коллектора и сильно загрязняют дроссельную заслонку. Если при распределённом впрыске, клапана очищались за счет того, что форсунки «били» топливом прямо на них, то в данном моторе форсунки осуществляют впрыск в камеру сгорания, и соответственно нагар на клапанах будет образовываться. Вот вам и непосредственный впрыск!
Демонтировав впускной коллектор, нашему взору открывается топливная рампа. Кстати здесь своеобразная система подачи топлива: один насос стоит в баке и подаёт топливо в ТНВД, который расположен сверху на ГБЦ и уже от него идёт магистраль высокого давления к рампе с форсунками.
Форсунки из-за непосредственного впрыска также будут сильно загрязняться — имейте это ввиду.
Система изменения фаз газораспределения тоже кроет в себе сюрприз. На впускном распредвале установлен не всем привычный гидравлический актуатор, а электрический. Это своего рода электромуфта. То есть на фазовращатель через сальник надевается электромуфта. На её внутренней стороне мы наблюдаем медные дорожки, а на крышке обыкновенный щёточный узел. Я до сих пор не понимаю смысл этой конструкции. Вы представьте, какой там происходит износ? Щётки быстро стираются, на дорожках формируются задиры, и контакт сначала становится всё хуже, а потом вообще пропадает. Вот вам и первая болезнь — неравномерная работа двигателя, особенно на холостых оборотах. Я уже молчу о том, что внутри крышки из-за трения щёток собирается угольная пыль, которая только ускорит износ, так как ей некуда больше деваться. Я уже молчу, что будет, если туда попадёт масло.
Да и в целом, просто представьте, как устроена защита фазовращателей. Если раньше было не так сложно снять переднюю плиту, чтобы проверить состояние цепи ГРМ и натяжителя. Теперь же, нужно разбирать крышку фазовращателя на впуске, а уж потом можно кое-как снять переднюю плиту, ведь мотор смещён и находится очень близко к подушке.
Очень хорошо, что конструкторы установили сюда втулочно-роликовую цепь ГРМ — она меньше шумит и ходит дольше. За это мой низкий поклон. Как утверждает завод-изготовитель, цепь на этом агрегате установлена на всё время и не нуждается в замене, но на деле её приходится менять каждые 100-150 тыс. км, в зависимости от её состояния.
Хочу обратить внимание на помпу. Крыльчатка теперь с завода идёт пластиковая. И я знаю не понаслышке, что болезнь таких крыльчаток в том, что она любит рассыпаться, и как потом после этого будет циркулировать охлаждающая жидкость? А никак.
Теперь давайте посмотрим на масляный насос с балансирами упрощённого типа. Отмечаю, что на ранних версиях подобных моторов устанавливались масляные насосы более сложные, с большим количеством балансиров и более сложной системой стенок и переходов. В корпусе было два насоса, один основной, другой подкачивающий, здесь же, мы видим самую простую вариацию насоса, где есть лишь один редукционный клапан, два вала с балансирами и шестернями, играющими роль забора, и нагнетания давления масла в систему. И больше ничего! То есть первая вариация насоса была сказочно сложно, а вторая сказочно простой. Вот такая корейская вундервафля номер два. =)
А приводится сие чудо корейской инженерии, отдельной пластинчатой цепью с простым натяжителем: палец с пружиной.
Переходим к блоку цилиндров и шатунно-поршневой группе. Внутри блока можем заметить заводские масляные форсунки и это друзья очень хорошо, ведь те нагрузки, которые испытывает данный двигатель, просто колоссальные и без плохой смазки, а тем более под давлением, двигатель долго не проходит. Он и так очень сильно страдает, в конце статьи я подведу итог, и коснусь темы максимального ресурса, а пока продолжаем знакомиться.
Итак, форсунки масляные есть — хорошо. Поршня облегчённого типа, и сравнивая их с ранней версией мотора — 4G69 от Mitsubishi, то здесь производители оставили широкую юбку, за что им огромное спасибо. Антифрикционный материал присутствует, но он сильно не спасает от больных мест мотора, которых в нашем случае достаточно много. Кто не знал, ранее Kia, Hyundai и Mitsubishi входили в альянс моторостроения, а сама система GDI была придумана и разработана компанией Mitsubishi, поэтому предшественником данного мотора был 2.4-литровый 4G69, который встречался только на автомобилях Mitsubishi, а G4KJ это уже собственная разработка концерна Kia и Hyundai.
Маслосъёмные кольца на поршнях G4KJ коробчатого типа. По сравнению с наборными, их эффективность очень низкая, так как при знакопеременных нагрузках, движение поршня может меняться, ведь грубо говоря он «гуляет» в цилиндре. В этот момент кольцо снимает масло лишь одним своим ребром. Соответственно когда оно сотрётся, на высоких оборотах мотор будет кушать масло, а угарные газы будут проникать внутрь блока цилиндров, разжижая масло. Также обратите внимание на угол альфа, изображённый на рисунке. При знакопеременных нагрузках, когда поршень может изменить свою ось движения, скажем так, немного наклонившись и прижавшись к одной из стенок цилиндров больше, на наборных кольцах этот угол будет меньше и можно сделать вывод, что эффективность больше. А у коробчатых одно ребро снимает лишь часть масла, а остатки уже «доснимает» компрессионное кольцо.
Шатунные и коренные вкладыши также облегчены и имеют малый ресурс, поэтому их «жизнь» напрямую зависит от качества масла, которое будет заливать водитель. Для тех, кто уже сталкивался с моторами линейки «Theta», не секрет, что частая причина капиталки двигателя происходит из-за проворота вкладышей, а это результат плохого и главное сильно «жидкого» масла. Коленвал не ремонтопригоден, об этом свидетельствует и регламентация завода, в которой они не рекомендуют шлифовать коленвал и ставить ремонтные вкладыши, тем более завод их и не выпускает. Поэтому если после подобной трагедии с капиталкой мотора, чтобы потом ездить долго и счастливо, покупайте новый коленвал и устанавливайте заводские вкладыши.
Теперь самое главное — это ресурс данного силового агрегата. Даже диллер даёт гарантию на автомобиль с 2.4 GDI 150 тыс. км. Что такое 150 тыс. км? Ну это совершенно не о чём! Почему мотор долго не ходит? Начнём с самой меньшей из проблем — перебои в работе двигателя, в частности на холостых оборотах. Я говорю за лёгкие вибрации без жёстких стуков и подёргиваний агрегата на своих подушках. Эти перебои связаны непосредственно с «дивной» конструкцией впускного фазовращателя, а это может быть износ щёток, контактных пластин или не дай Боже попадание масла внутрь. Следующий момент связан с закоксовыванием дроссельной заслонки и лопастей внутри впускного коллектора из-за системы непосредственного впрыска. Чтобы до такого как на приведённых мной фото не доходило, придётся время от времени всё чистить от нагара и делать адаптацию заслонки. Мой совет хотя бы каждые 15 тыс. км пробега. Желательно заглянуть и внутрь электрического актуатора фазовращателя на впуске — посмотерть состояние щёток и пластин. А каждые 80-90 тыс. км не забываем о том, что гидрокомпенсаторов нет и нужно отрегулировать тепловые зазоры клапанов.
И самое нелепое, из-за чего водители попадают на капиталку двигателя и потом «плюются» на этот мотор — это масло, МАСЛО! Хотите отдавать «бешеные» деньги на ремонт, продолжайте лить низкокачественные, жидкие масла типа 0w20, 5w20 и так далее. Лейте только 5w40. Не 5w30, а 5w40! Подробнее за масла и какое лучше лить, чтобы мотор служил верой и правдой, я посвятил отдельную статью, обязательно ознакомьтесь!
А всё почему? Из-за непосредственного впрыска, мотор сильно нагружен. Это своего рода бензиновый дизель. Масляного насоса как такового нет, это просто две шестерни с балансирами и редукционным клапанов в корпусе. Мотор уже «голодает». Это хорошо заметно на «убитых» моторах по состоянию трущихся поверхностей. Самые уязвимые это 3-й, а особенно 4-й цилиндр, на которые поступает недостаточно, по требуем меркам, количество смазки. Сильно стираются шейки коленвалов вместе с вкладышами. Вот вам и причина их проворота. Также в постелях распредвала возле 3-го и 4-го цилиндров сильно изнашиваются шейки самих распредвалов и бугеля. Со временем, накопившийся абразив собирается в поддоне и затем насосом разносится во все уголки трущихся деталей, которые начинают изнашиваться ещё быстрее, особенно на высоких оборотах.
Предоставляю на всеобщее обозрение фото поддона двигателя, который приехал на капиталку на 88 тыс. км пробега. У мотора провернуло вкладыши 3-го и 4-го цилиндров. Мотор крутили, перегревали, и лили слишком «жидкое» масло. В результате пришлось шлифовать шейки распредвалов и восстанавливать постели. Коленвал выбросили и восстановили постели коренных подшипников. Масляный насос практически заклинил от абразива, скопившегося от износа деталей, но до того момента он успел снабдить все трущиеся детали маслом с продуктами износа. Насос под замену, цилиндры на расточку с последующей гильзовкой. Автор этого снимка сказал, цитирую: «Пещера семи гномов наверное так не переливалась, как этот поддон». Поэтому качество масла и его вязкость играют немаловажную роль. А помимо плохой смазки, водители ещё любят полихачить «наваливая» большие обороты, мотор ведь сильный. Да только он с такими проблемами явно спасибо им не скажет. А вы ещё представьте какой «надёжный» мотор получается, когда на этот двигатель устанавливают турбонаддув. Да-да, есть такой агрегат с гордым названием G4KE, но это уже совсем другая история.
Подводя итоги, я скажу, что это очень нагруженный мотор, очень капризный и к качеству топлива, и к смазке, и к обращению с ним. Чтобы не остаться «с носом», советую учесть мои советы и делать всё качественно и вовремя. Только тогда можно быть уверенным, что «железное сердце» вашего автомобиля будет надёжным и прослужит достаточно долго. Из плюсов это действительно хорошие динамические характеристики и приятный расход топлива на 100 км пробега.