В 1997 году моторный завод в Ульяновске приступил к сборке двигателей повышенной мощности. Первым образцом был карбюраторный УМЗ 4215, а спустя год инженеры создали двигатель 4216, снабженный инжекторной подачей топлива и подпадающий под стандарт Евро 2. Серийный выпуск начался в 2003, а в 2012 на рынок вышла модификация базовая модификация 42164 и разновидности, соответствующие требованиям Евро 4.
Смонтированный на коммерческую ГАЗель двигатель 4216:
Устройство двигателя
УМЗ-4216 – бензиновый инжекторный двигатель с электронным управлением зажиганием и впрыском. Количество цилиндров – 4, рабочий объем двигателя 4216– 2.89 литра. Агрегат в базовой версии способен выдавать мощность до 107 лошадиных сил.
Основой для разработки выступил двигатель ЗМЗ-21. Новый образец УМЗ обладает схожим конструктивом:
- расположение клапанов мотора – верхнее;
- цилиндровый блок выполнен из легкого алюминия;
- привод ГРМ – шестеренчатый;
- компоновка распредвала нижняя;
- по 2 клапана в цилиндре двигателя.
Конструктивно похож и масляный картер, отштампованный из стали.
Картер двигателей «Газель Бизнес» 4216 и родственных модификаций:
Как и во всех двигателях УМЗ, имеющих цилиндры 100 мм. в диаметре, гильзы запрессованы в БЦ и выпрессовке при ремонте не поддаются. В случае износа цилиндров придется менять весь блок целиком.
Основные элементы двигателя 4216:
- алюминиевый БЦ, куда впрессованы упомянутые выше гильзы из чугуна;
- БЦ:
- ГБЦ, также алюминиевая;
- маховик с зубчатым венцом;
- коленчатый вал с шатунными (4 шт.) и коренными (5 опор) шейками;
- поршни, оснащенные единственным маслосъемным и двумя компрессионными кольцами;
- масляный насос
- шатуны двигателя;
- толкатели и штанги;
- вкладыши двигателя, шатунные и коренные;
- шкив коленчатого вала, ступицы;
- прокладки и сальники двигателя;
- текстолитовая шестерня распредвала и металлическая – коленчатого вала.
Двигатель в снятом состоянии:
Коленвал посредством шестерен приводит в действие ГРМ. Штанги и толкатели передают поступающее от распределительного вала движение на коромысла, которые задействуют клапаны впуска и выпуска.
Управление двигателем – электронное. Контролирует работу двигателя электронный блок МИКАС, получающий сигналы от ДПДЗ, датчика положения валов, сенсоров детонации и давления.
Схема датчиков из официального мануала:
Устройство двигателя УМЗ 4216
Устройство двигателя УМЗ 4216 схоже для всех версий, несмотря на различия в системах. За основу конструкции взят алюминиевый блок цилиндров с отлитыми чугунными гильзами диаметром 100 мм. Головка блока также алюминиевая. Между блоками установлена асбестовая прокладка 1,5 мм с металлическим армированием.
Похожая статья ЗМЗ 406 двигатель: карбюратор и инжектор, характеристики ДВС
Кривошипно-шатунный механизм состоит из чугунного пятиопорного коленвала, стальных шатунов и алюминиевых поршней. Вкладыши коренных подшипников не защищены грязеуловителями, как шатунные, поэтому изнашиваются первыми. На юбки поршней в зоне контакта с гильзой нанесён микрорельеф для удерживания смазки. Компрессионные кольца поршней имеют разные покрытия: на верхнее, бочкообразное, нанесён пористый хром, на второе, коническое, — фосфатное соединение. Маслосъёмное кольцо чугунное с радиальным расширителем в виде браслетной пружины.
Для адаптации к жестким экологическим требованиям Евро-4, инженеры установили в УМЗ 4216 электронную дроссельную заслонку, новые форсунки, изменили конструкцию впускного и выпускного коллекторов и т.д. Поменялась и электронная схема двигателя. Рассмотрим подробно отдельные системы.
Питающая группа
Питание включает в себя устройства подачи:
- воздуха: ресивер, впускной коллектор и дроссельная заслонка;
- топлива: форсунки, установленные на топливной рампе.
Для управления питанием используется электронный блок, который получает необходимую информацию с датчиков:
- давления;
- коленвала;
- распредвала;
- температуры охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха;
- кислорода — лямбд-зонда.
ЭБУ рассчитывает длительность и фазы впрыска на основе данных в разных режимах работы двигателя: по частоте вращения коленвала, разряжения в ресивере и т.д. Для корректировки топливоподачи используются показания датчиков температуры и давления. Датчик массового расхода воздуха в двигателе отсутствует — одним дорогим компонентом меньше.
Фазированный впрыск в конкретный цилиндр реализуется с помощью датчика распредвала — датчика фазы. Сигнал от электронного блока поступает в цепь катушек зажигания с необходимым опережением, которое корректируется по частоте вращения вала, нагрузке, положению дросселя, по сигналу с датчика детонации.
В УМЗ 4216 Евро-4 регулятор холостого хода отсутствует, поскольку используется электронное регулирование. Форсунки и дроссель отечественного производства заменили на компоненты Delphi, что помогло добиться качественного распыления топлива и точную дозировку смеси.
Механизм распределяющий газы
Распределительный вал в УМЗ 4216 выполнен из чугуна с пятью опорными шейками и шестернёй привода маслонасоса. Вал расположен под блоком цилиндров и приводится от коленвала двумя косозубыми шестернями, что увеличивает надёжность привода в сравнении с цепью или ремнём. Усилие от распредвала передаётся через штанги и толкатели на коромысла, которые управляют клапанами.
В УМЗ 4216 известна проблема некорректной работы датчика фаз. Для уменьшения осевых перемещений вала, инженеры установили полиамидный упорный фланец взамен стального, что исправило неполадку.
Клапана двигателя выполнены из стали: впускные — из хромистой, выпускные — из жаростойкой. На клапанах установлены внешняя и внутренняя пружины с разным направлением витков. Во время обслуживания мотора необходимо регулировать тепловой зазор, чистить клапана от нагара и притирки.
Зазор выставляется на холодном двигателе УМЗ 4216, согласно порядку работы цилиндров в инжекторе: 1-2-4-3. Для выпускных клапанов 1 и 4 цилиндров зазор должен равняться 0,3 — 0,35 мм, на остальных — 0,35 — 0,4 мм.
Штанги с гидравлическими компенсаторами
С 2010 года УМЗ устанавливает в 4216 двигатель дюралюминиевые штанги с гидрокомпенсаторами для автоматического регулирования зазоров. Кроме снижения трудоёмкости по обслуживанию, использование гидрокомпенсаторов уменьшает расход топлива, повышает ресурс агрегата и обеспечивает тихую работу мотора.
Похожая статья Технические характеристики двигателя ГАЗ 560 Штайер
Вентиляция поддона
Система вентиляции отработанных газов работает за счёт разряжения во впускной системе ДВС, задействуя большую или малую ветвь вентиляции. Регулятор разряжения в виде мембраны с пружиной отвечает за отделение масляных капель газов и предотвращение попадания грязи в картер.
Исправность работы регулятора проверяют с помощью водяного пьезометра, измеряя разрежение в картере. В норме уровень не должен превышать 50 мм водяного столба, иначе регулятор необходимо промыть и прочистить.
Группа смазки
Масло в мотор УМЗ 4216 подаётся под давлением и разбрызгиванием. Смазка засасывается через маслоприёмник и после фильтрации поступает в магистраль. Масляный фильтр установлен на блоке цилиндров. При его засорении редукционный клапан перенаправляет смазку, минуя фильтр.
При замене масляного фильтра нужно смазать резиновый уплотнитель маслом и закрутить фильтр руками. После заправки двигателя маслом, его нужно завести на 30 с и выключить. Если следов протечки нет, то проверяют уровень масла через 3 минуты после остановки движка.
Группа охлаждения
Система охлаждения в УМЗ 4216 имеет следующее устройство:
- водяной насос приводится ремнём от генератора и коленвала, а затем подаёт жидкость в блок цилиндров;
- термостат распределяет охлаждающую жидкость по двигателю;
- вентилятор приводится ремнём от натяжного ролика и коленвала. Отключение происходит автоматически от электромагнитной муфты.
Электромагнитная муфта — слабый элемент в УМЗ 4216. Заклинивание муфты приводит к плавлению проводов и короткому замыканию, тем более, что жгуты проводов проложены не продуманно. Для решения проблемы инженеры поменяли поставщика муфт и усилили кронштейны крепления. В дальнейших планах завода — установка муфты новой конструкции.
Водители решают проблему с электромуфтой самостоятельно, устанавливая вместо неё вентилятор с электродвигателем.
Технические характеристики УМЗ 4216
Как уже упоминалось, двигатель УМЗ 4216 — четырехцилиндровый инжекторный бензиновый агрегат на 8 клапанов. Производителем в качестве основного горючего заявлен бензин 92, но разрешается и применение бензина с октановым числом 95 (как дополнительного).
Технические характеристики двигателя УМЗ 4216:
| Наименование характеристики мотора | Значение |
| Объем агрегата (рабочий) | 2.89 литра. |
| Максимальная мощность двигателя | 107 сил (может быть до 123, зависит от модели) |
| Крутящий момент (макс.) | 235 Н*м при 2200-2500 об/мин. |
| Цилиндров на двигатель | 4 |
| Порядок задействования цилиндров в рабочем цикле | 1-2-4-3 |
| Топливо | Бензин, неэтилированный Регуляр-92 (основное, можно 95, Премиум и Евро) |
| Расход на сотню | Номинально 11 литров в городском режиме, около 10 – по трассе (фактически цифры могут различаться) |
| Подача смеси в цилиндры | Инжектор |
| Управление подачей | Электронное |
| Система охлаждения двигателя | Замкнутого типа, жидкостная, циркуляция хладагента — принудительная |
| Вес вместе со сцеплением и электрооборудованием | 172 килограмма |
Расход бензина, заявленный производителем – величина не абсолютная и может существенно увеличиваться в зависимости от сезона эксплуатации автомобиля, загрузки, стиля езды. Например, средний расход топлива «ГАЗели Бизнес» двигатель УМЗ 4216 в реальности показывает около 13—15 литров в городе.
Недостатки поломки и проблемы двигателя УМЗ 4216
Основные проблемы 4216 двигателя связаны с конструктивными недоработками и неполадками в системе управления:
- большой расход топлива возникает при загрязнении воздушного фильтра и форсунок. При наличие регулятора холостого хода, проверяют его работу, меняют патрубки. Проводят диагностику ЭБУ;
- стуки в двигателе появляются из-за повышенного зазора между коромыслом и клапаном. Также шум указывает на износ шатунного подшипника, задиры на юбке поршня, износ головки шатуна и толкателя;
- при расходе масла свыше 150 г на 100 км ставят новый фильтр, меняют масло, маслоотражательные колпачки, сальники и уплотнители. Смазка может просачиваться через прокладки крышек толкателей;
- повреждение патрубка радиатора приводит к перегреву двигателя, деформации алюминиевой ГБЦ и прогоранию прокладки;
- в редукционных стартерах часто отказывают пластиковые шестерни, которые сложно найти;
- неисправность блока управления или датчиков приводит к отказу электробензонасоса, неполному открытию дроссельной заслонки, перебоям в работе цилиндров и детонации на полной мощности;
- штатная проводка низкого качества часто плавится в зоне расположения лямб-зонда. Вибрации двигателя приводят к перетиранию провода и короткому замыканию.
Похожая статья Технические характеристики двигателя Мерседес ОМ 366 la 4 210ps
В двигателях УМЗ 4216 2008 г. выпуска стоял генератор на 70 А и АКБ на 55 Ач, что оказалось недостаточным для «ГАЗелей». Зимой не всегда удавалось завести машину, поскольку у батареи хватало сил лишь на несколько оборотов вала. В последующие модели установили генераторы на 90 А и аккумуляторы на 66 Ач.
До капремонта, по заявлению завода, 4216 двигатель ходит 250 — 300 тысяч километров. Чтобы мотор отслужил положенный срок, необходимо соблюдать регламент обслуживания и правила эксплуатации.
Типичные неисправности
Завод УМЗ заявляет о ресурсе двигателей линейки 4216 в 250 тыс. до необходимости капремонта. На практике неисправности проявляются раньше.
Основные проблемы, с которыми приходится сталкиваться владельцам коммерческих авто с двигателем УМЗ из рассматриваемой серии:
- высокий расход масла на угар через поршневые кольца;
- подтекания масла;
- стук клапанов двигателя;
- отказ электронных датчиков;
- перегрев двигателя по разным причинам.
К преждевременным поломкам обычно приводят:
- нарушения правил эксплуатации – водитель излишне «крутит» двигатель и перегружает его, или превышает максимально допустимую загрузку машины;
- езда в тяжелых условиях трассы;
- неправильное, неквалифицированное или несвоевременное техническое обслуживание;
- использование плохого топлива, смазки или охладителя.
Брак в серии 4216 относительно редок, поэтому неисправность чаще всего бывает связана с действительной поломкой, а не заводской недоработкой, хотя и такие случаи имеются.
Другие возможные проблемы:
- Двигатель «сопливит» маслом, жидкость появляется на деталях.
Возможная причина – износ заднего сальника коленвала. Проблема часто проявляется при долгой езде на оборотах более 2500, 4216-й не предназначен для работы на очень высоких оборотах. Замена сальников проблему полностью устраняет.
- Вибрации двигателя, мотор «дергает» на холостом ходу или в движении.
Проблема возникает из-за неравномерности попадания горючей смеси в цилиндры. Ее причинами могут быть неисправности в системе зажигания (свечи, катушки и т.д.) или впрыске (например, засоренная форсунка). Машина потребляет много топлива, на приборной панели может загораться лампочка Check, а в ЭБУ записывается ошибка пропуска зажигания. В этом случае требуется комплексная диагностика.
- Двигатель стучит.
Чаще всего причиной становятся разрегулированные клапаны. Для решения проблемы следует провести регулировку. Эта процедура относится к штатным и в норме должна проводиться каждые 15 тысяч пробега. Помимо клапанов, проблему можно частично решить путем установки гидрокомпенсаторов.
Если клапаны в порядке, следует проверить состояние шатунных вкладышей и распредвала.
- Вибрация двигателя.
Обычно мотор начинает вибрировать из-за проблем с зажиганием или физическим износом подушек. Возможна также разбалансировка кривошипно-шатунного механизма.
- Перегрев двигателя.
Проблемы зажигания и систем подачи топлива
Эти неполадки считаются характерными для двигателей с инжектором серии 4216.
- Авто не входит в режим самодиагностики.
Причина – сбои в ЭБУ или диагностических.
- После активации зажигания не гаснет Check.
Возможные причины – сбой ЭБУ, цепей управления или управляющей системы в целом.
- Не запускается бензонасос после поворота ключа зажигания.
Вероятная причина – выход насоса из строя, проблемы с ЭБУ, цепями питания или реле насоса.
- Стартер «не крутит» двигатель.
Возможно, разряжен аккумулятор, вышел из строя дроссель или сам стартер, или имеется поломка в управляющих/питающих цепях стартера.
- Двигатель запускается не с первого раза, обороты плавают, мотор глохнет, из выхлопа выходит дым черного цвета.
Причина – неисправность датчика синхронизации или увеличение зазора между синхродатчиком и зубцами синхронизационного диска коленвала.
- Двигатель не стартует «на горячую», температурный датчик показывает температуру ОЖ выше 70 градусов.
Возможные неполадки – нет давления топлива в магистрали, давление слишком низкое или, наоборот, высокое, вышел из строя РХХ, датчик коленвала, блок управления, или при монтаже перепутали цепи управления катушек.
Необходимо тщательно проверить все эти узлы. Так, давление топлива может пропасть по банальной причине пустого бака или воздушной пробки в магистрали. Низкое давление возникает при засорении топливных каналов и фильтра, появлении подсоса во впускном тракте, неисправном регуляторе давления бензина или негерметичных бензопроводах. Слишком высокое давление может появляться по причине сломавшегося регулятора давления, засоренного трубопровода слива или поломки бензонасоса.
- Коленвал в холостом режиме вращается слишком быстро.
Причины: дроссельная заслонка закрывается не до конца, раскалибровался датчик температуры ОЖ, не закрывается канал РХХ.
- Сбои в работе цилиндра, или полный отказ такового.
Причины: неисправность бронепровода или наконечника, нарушение зазора свечи, нагар на ней, или полная поломка свечи зажигания, проблемы питания/управления форсункой, засорение или поломка последней. Изредка неисправность возникает по причине сбоев ЭБУ.
- Сбоят/перестают работать два цилиндра сразу.
Возможные причины: неисправность катушек зажигания (или их питающих и управляющих систем), сбой ЭБУ.
- Нестабильная работа на холостом ходу.
Вероятные неисправности, ведущие к этому: подсос на впуске, в вентиляции картера двигателя или тормозной системе, попадание воды в бак, дребезг контактов ДПДЗ.
- Внезапные провалы оборотов двигателя при разгоне.
Ошибка возникает из-за проблем с зажиганием или дребезгом контактов ДПДЗ.
- Двигатель не может выйти на максимальную мощность.
Причины: заслонка дросселя открывается не до конца, засорен топливный фильтр, раскалиброван ДПДЗ, загрязнен воздушный фильтр, сломался датчик абсолютного давления или сбоят высоковольтные цепи двигателя.
- Аномально высокий расход горючего, выброс CO.
Ведущие к этому проблемы: выход из строя сенсора абсолютного давления, разгерметизация форсунок, подсос воздуха, слишком высокое давление в топливной магистрали (см. выше).
- Аномально высокий выброс двигателем CH.
Как правило, это возникает по причине неисправных высоковольтных цепей.
- Детонация двигателя.
Возможно, залит некачественный бензин (с нарушенным соотношением фракций, низким октановым числом, или разбавленный водой). Также проблема может крыться в нарушенной экранировке кабелей датчика детонации, раскалибровке датчика или сбое ЭБУ.
Отзывы владельцев
Те, кто передвигается на личных и служебных машинах с мотором УМЗ 4216, эти двигатели, в основном, хвалят. Основные преимущества, по мнению автолюбителей:
- доступность по цене как самого двигателя, так и деталей для ремонта;
- высокая ремонтопригодность из-за простоты устройства;
- достаточно умеренный, для своих характеристик, расход горючего;
- хорошая тяговитость мотора.
Многие опытные автовладельцы даже занимаются самостоятельным ремонтом, в целом, сервисные операции достаточно просты и могут быть проведены едва ли не в полевых условиях. Сложность может вызвать только инжектор – его устройство, ремонт и регулировка принципиально сложнее, если сравнивать с карбюраторными аналогами, и требует специальных знаний и оборудования.
Но есть и отрицательные отзывы. Основные жалобы:
- склонность двигателя к перегреву;
- поломки датчиков с последующим «троением», потерей тяги и прочими проблемами;
- высокий расход масла – жидкость подтекает, по словам водителей, «изо всех щелей».
В массе жалобы связаны с тем, что водителю попался экземпляр двигателя с браком, который, хоть и не так часто, но бывает. Типичные заводские недоработки двигателя серии 4216:
- возникает подсос воздуха из-за растрескавшегося впускного коллектора;
- падает давление масла из-за бракованного насоса;
- отказ электромагнитной муфты охлаждения и дальнейший перегрев.
Нередки случаи, когда владельцы, столкнувшись с проблемами, дорабатывают двигатель сами. Например, для борьбы с перегревом ставится трехрядный медный радиатор, которым заменяют штатный элемент охлаждения: медь лучше справляется со своими задачами. Еще один популярный метод – оснащение двигателя электрическим вентилятором, тумблер управления которым выводится в кабину. Если датчик ОЖ показывает критическую температуру, человек за рулем активирует дополнительное принудительное охлаждение.
Автомобилисты отмечают, что полная переборка двигателя устраняет основную массу «родовых болезней», при условии, что работа проведена грамотно и с использованием качественных оригинальных деталей.
Отзывы на двигатель
Водители отмечают главное преимущество двигателя УМЗ 4216 Евро-4 в способности держать высокий крутящий момент на низких оборотах. Это придаёт мотору тяговые характеристики, которые необходимы для грузовиков и микроавтобусов: хорошую приемистость, преодоление подъёмов, грузоподъёмность.
Из недостатков двигателя указывают небольшую скорость — 85 — 90 км/ч, большой расход топлива, возможные утечки масла и некачественную проводку.
Компании по перевозке грузов выбирают транспорт с моторами УМЗ 4216 из-за низкой цены и хорошей репутации завода. Ульяновцы умеют делать агрегаты для армейских вездеходов, а значит хорошо представляют, какие конструктивные требования предъявляет коммерческий транспорт. Так, например, привод ГРМ шестернями наиболее надёжное решение, чем ремень с натяжителями и успокоителями.
Альтернативы
Если водителю «попалась» машина с бракованным двигателем, постоянно ремонтировать который желания нет, можно попытаться заменить его другим, подходящим для автомобиля. Для «свапа» двигателя существуют разные варианты, но в основном решившиеся на замену выбирают двигатель ЗМЗ-405. Такой выбор обусловлен несколькими причинами:
- неприхотливость двигателя к качеству топлива;
- надежность – двигатель ломается нечасто;
- он доступен по цене, если сравнивать с импортными аналогами;
- машине требуется минимум переделок для работы с этим двигателем;
- в продаже присутствует множество б/у двигателей 405, 406 в хорошем состоянии, по цене в несколько раз дешевле нового. И даже небольшой ремонт контрактного двигателя выйдет дешевле, чем покупка «свежего» агрегата.
В «ГАЗели-Бизнес» на заводе сейчас штатно ставят турбодизельный силовой агрегат Cummins, но вариант замены на него рассматривается редко, из-за дороговизны и высокой чувствительности американского двигателя к качеству топлива, с которым в России имеются традиционные проблемы.
Двигатель 4216: отзывы владельцев
Хорошее мнение у потребителей о моторах УМЗ-4216 сложилось не только из-за отличной тяги и быстрого набора оборотов. Многие владельцы автомобилей «ГАЗель» хвалят их и за плавность разгона. Первые впечатления от этого мотора у потребителей обычно бывают просто отличными. Однако в дальнейшем с этим двигателем начинаются, пусть и не слишком серьезные, но все-таки проблемы. К примеру, очень часто после пробега в 15-20 тыс. км на моторе начинают потихоньку выходить из строя датчики.
Многие потребители считают, что конструктивно (если не считать большого количества навесного оборудования) двигатель 4216 (фото его представлено на странице) мало чем отличается от старого 402 того же производителя. Разница между этими агрегатами заключается в основном лишь в том, что:
- на УМЗ-4216 гильзы не вставляются, а вварены в блок сверху;
- увеличен объем и установлены датчики инжектора.
От модели 4215 этот мотор отличается прежде всего тем, что конструкторы «укрепили» его деталями зарубежных производителей. К примеру, в двигателе 4216 используются свечи зажигания импортного производства. Срок эксплуатации этого мотора удалось увеличить путем установки датчика положения дроссели и топливной форсунки.
