Полный обзор неисправностей двигателя УМЗ

С развитием автомобильной промышленности и созданием принципиально нового коммерческого автомобиля «Газель» возникла необходимость оснастить его силовым агрегатом, способным удовлетворить потребности в мощности при перевозке грузов или пассажиров. Конструкторы Заволжского и Ульяновского моторных заводов решили взять за основу двигатель ГАЗ-21, используя все его положительные инженерные решения, и в итоге получилась модифицированная версия двигателя УМЗ-451. Работа над усовершенствованием УМЗ-451 не прекращалась, и на автомобили были внедрены двигатели УМЗ-414 и УМЗ-417, а окончательным вариантом этой серии двигателей стал УМЗ-421. Отличий в вышеуказанной линейке двигателей нет, кроме применения сухих втулок в УМЗ-421, что значительно повысило прочность блока цилиндров. «Мокрые» гильзы цилиндров обеспечивают лучший теплоотвод за счет прямого контакта охлаждающей жидкости с их стенками, но картер двигателя с такими гильзами имеет меньшую жесткость, и в процессе эксплуатации возможны изломы и трещины.

В России наиболее популярные у населения легковые автомобили и внедорожники («Газели» и УАЗ) оснащаются двигателями Ульяновского моторного завода. Производство двигателя было освоено в 1969 году, а его работа была основана на распылении топлива через карбюратор.

Внешний вид двигателя УМЗ-4216

В 2000 году УМЗ-421 был модернизирован, и на нем была внедрена управляемая топливная система с использованием инжекторов. В разработанный двигатель УМЗ-4216 были внесены изменения только путем замены узлов и внешних деталей, а именно:

• был установлен впускной коллектор с добавлением ресивера;

• Специальные отверстия для форсунок расположены в головке блока цилиндров;
• В конструкцию была введена и реализована рампа инжектора;

• Сальник заднего бугеля коленчатого вала, пропитанный графитовой смазкой, заменяется резиновым сальником.

В настоящее время Ульяновский завод прекратил производство всех бензиновых двигателей 80 с карбюратором и начал выпуск бензиновых двигателей АИ-92 и АИ-95, а также двухтопливных бензиновых и газовых двигателей.

Газель с двигателем УМЗ

В следующей таблице приведено краткое описание линейки двигателей УМЗ:

Конструктивные особенности инжекторного двигателя УМЗ

Распределительный вал связан с коленчатым валом через шестерню, изготовленную из текстолита или фторопласта. В обод шестерни запрессована металлическая шайба, которая, пройдя через датчик фаз, определяет положение распределительного вала и посылает сигнал в блок управления. Распределительный вал расположен в нижней части. Движение к клапанам в верхней части головки передается через цельные стержни из алюминиевого сплава. Штанги, соприкасаясь с кулачками распределительного вала внизу и коромыслами вверху, передают движение на стержни клапанов, точно соответствуя профилю кулачков и углам наклона коромысел.

Коромысло имеет профилированную часть внутренней поверхности, которая обращена к стержню клапана и управляет открытием и закрытием стержня. Тепловой зазор между коромыслом и наконечником клапана регулируется с помощью регулировочного винта или установленных компенсаторов. Регулировка теплового зазора выполняется при холодном двигателе, температура которого составляет не менее 20 градусов Цельсия и не более 30 градусов Цельсия. В этом диапазоне температур компенсаторы также регулируются, и процедура регулировки аналогична регулировке без компенсаторов.

Неисправности и способы устранения

Топливная система

Симптомы неисправности топливной системы:

• Двигатель не запускается;
• Непрерывный запуск двигателя;
• Двигатель запускается и затем выключается;
• Недостаток тяги и динамической реакции;
• Повышенный расход топлива;
• Частый визг из-за бедной смеси;
• Вялость при разгоне.

Одной из наиболее распространенных неисправностей топливной системы является неэффективная работа топливного насоса или его полный отказ. Работу бензонасоса можно оценить, подключив манометр к рейке инжектора. При включении топливного насоса игла манометра должна быстро показать 3,8 атм.

Если давление медленно поднимается до 3,8 атм от нулевого положения, то фильтры, установленные в баке на модуле бензонасоса и на раме автомобиля, загрязнены.

Быстрое падение давления до нуля при выключении бензонасоса может быть вызвано несколькими причинами

• Повреждение регулятора давления топлива, который находится под крышкой модуля бензонасоса
• Неисправный обратный клапан на двигателе бензонасоса;
• если есть трещина в гофрированном трубопроводе подачи топлива или если этот трубопровод протекает во впускной разъем двигателя.

Модуль бензонасоса

Неисправность модуля бензонасоса часто связана с отсутствием напряжения питания, обеспечиваемого модулем коммутации. Реле находится под капотом, на задней стенке моторного отсека (буквально под лобовым стеклом). Поскольку реле бензонасоса установлено в одном блоке с двумя другими реле вентилятора охлаждения и главным реле, владелец автомобиля часто сталкивается с проблемой их поиска.

Это можно сделать различными способами:

Метод-1. Выполняется с помощником без присутствия контрольной лампы. Этот метод работает путем определения действия катушки реле. Испытуемый прикладывает кончики пальцев ко всем трем реле, а ассистент включает зажигание. Два реле, главное реле и реле бензонасоса, будут активированы одновременно, и тестер почувствует это по щелчку соленоидов. Через 5-8 секунд реле бензонасоса отключится со щелчком, который также будет ощущаться пальцем испытателя.

Способ 2 — Выполняется с посторонней помощью и с использованием пилотной лампы. Подключите один из контактов контрольной лампы к «земле», а другой — к клемме «87» питающего напряжения на противоположной стороне печатной платы. Помощник включает зажигание, и контроллер определяет, что одно из трех реле активировано пилотной лампой. Через 5-8 секунд после включения этого реле, когда индикаторная лампочка гаснет, это реле бензонасоса. На главном реле индикаторная лампочка будет гореть постоянно до выключения зажигания, в то время как лампочка на реле вентилятора не загорится.

Этот способ более удобен, так как одновременно определяет реле бензонасоса и диагностирует наличие напряжения питания по сигнальной лампочке.

Способ 3: Этот способ выполняется без посторонней помощи. Метод предназначен для идентификации реле бензонасоса по схеме с цветными проводами. Во всех автомобилях ГАЗЕЛИ (двигатель ЗМЗ, УМЗ) от разъема реле бензонасоса идет белый провод (клемма «87»).

Реле бензонасоса (слева)

Если обнаружено, что провода непрерывны, а напряжение и земля на разъеме бензонасоса присутствуют, рекомендуется извлечь модуль бензонасоса из бака и тщательно проверить все доступные контакты на предмет подгорания. Иногда неисправность можно сразу определить по оплавленному состоянию двигателя.

Проверка топливного насоса указывает на нормальную работу, но двигатель не запускается или выходит из равновесия при запуске.

В этом случае необходимо проверить целостность жгута проводов, соединяющего форсунки с магистралью, и проверить наличие плюсового напряжения на всех разъемах форсунок, а также поступающие импульсы включения при прокрутке стартера.

Отсутствие импульсов на разъемах инжекторов и одновременное отсутствие искры на свечах зажигания указывает на неисправность датчика времени, сигнал которого может быть обнаружен диагностическим оборудованием.

Движение автомобиля сопровождается рывками или провалами

Внезапное или кратковременное срабатывание стартера, замеченное во время движения, чаще всего вызвано неисправным моментом зажигания. Из-за инерции сгорания топлива короткие и резкие толчки, вызванные неисправностью топливной системы, невозможны, поэтому основное внимание следует уделить проверке свечей зажигания, проводов зажигания и правильности работы катушки зажигания. Самостоятельно, без диагностического оборудования, невозможно проверить неисправности свечей зажигания, неисправности высоковольтного провода или межвиткового замыкания в катушке зажигания. Проблема может быть решена путем замены деталей системы зажигания, которые, как известно, не вызывают проблем.

То, что видит техник при поиске рывков автомобиля во время движения.

Процессы искрообразования для воспламенения топливной смеси в цилиндрах происходят с огромной скоростью, другими словами, это эфемерные процессы, и записать («поймать») момент исчезновения искры возможно только с помощью специализированного оборудования — осциллографов, которые могут записывать информацию кадр за кадром, за определенный и очень короткий период времени (в миллисекундах и микросекундах).

Нормальное искровое зажигание Неисправность — отсутствие искры

На левом рисунке показана осциллограмма нормально работающей искры. Слева включается коммутация в первичной цепи катушки зажигания и происходит зарядка, которая, достигнув определенного момента времени, высвобождает накопленную энергию на электроды свечи зажигания в виде высоковольтного пробоя, достигающего 10,0 киловольт. Пробой мгновенно сменяется искрой (горизонтальная линия), которая работает при напряжении 2,0 киловольта. Фаза искрового зажигания заканчивается колебанием затухающей волны, что свидетельствует о правильной работе катушки зажигания (остаточное высокое напряжение).

На рисунке справа осциллограф регистрирует ту же форму волны до тех пор, пока разряд не разрушится, но затем горизонтальной фазы искры больше нет. Это рывок автомобиля в движении.

Подергивания в автомобиле с двигателем UMZ могут также возникать при неисправности датчиков синхронизации, при этом лампочка неисправности на приборной панели может не загораться. В этом случае проще заменить датчики синхронизации.

Провал часто вызван неисправной катушкой зажигания, что можно определить, заменив катушку самостоятельно или обратившись к специалисту с помощью специального диагностического оборудования.

Обороты плавают и могут произвольно повышаться

Когда все цилиндры двигателя УМЗ работают в волновом цикле, т.е. одновременно увеличивают свою мощность и одновременно уменьшают свою мощность, можно наблюдать плавание оборотов в широком диапазоне. Следует отметить, что предполагается увеличение или уменьшение числа оборотов (дискретность) в диапазоне от минус 40 до плюс 40. Значение выше допустимого предела указывает на неисправность, которая чаще всего вызвана неучтенным потоком воздуха во впускной коллектор. Воздух может засасываться с нижней стороны форсунок, уплотнительные кольца которых со временем кристаллизуются, другими словами «затвердевают» и, соответственно, теряют герметичность. В результате неучтенный воздух попадает во впускной трубопровод через изношенные уплотнительные кольца, и соотношение топливо-воздух нарушается. Нарушение соотношения топливо-воздух приводит к оборотам поплавка и их регулярному увеличению и последующему уменьшению.

Самостоятельно проверить наличие утечек воздуха сложно, а советы «экспертов» искать утечки с помощью воды или очистителя карбюратора на подозрительных отверстиях нереальны. Вода и аэрозоль из карбюратора на горячем двигателе мгновенно испаряются, и невозможно создать пленку, которая временно скроет предполагаемую утечку, особенно если таких утечек много (четыре инжектора, прокладка впускного коллектора, резиновые трубопроводы).

Эффективным способом проверки утечек воздуха является заполнение впускного коллектора дымом с помощью диагностического дымогенератора. С помощью этого устройства можно обнаружить даже очень маленькие утечки воздуха, даже в самых труднодоступных местах.

Генератор дыма

Увеличился расход топлива, понизилась мощность и часто троит

В случае одновременных неисправностей, связанных с уменьшением мощности двигателя, увеличением расхода топлива и несбалансированной работой двигателя, первую причину следует искать в правильной работе механизма привода клапанов, который в двигателе УМЗ очень чувствителен к тепловому зазору клапанов. Владелец должен помнить, на каком пробеге была проведена процедура регулировки зазора клапанов и именно на этом пробеге, а не зимой или летом. Регулировка зазора клапанов на двигателе УМЗ выполняется в соответствии с инструкциями производителя, и ее периодичность рекомендуется каждые 10 000 км пробега.

Трудный запуск двигателя УМЗ на холодную

Проблема холодного пуска является проблематичной как для специалистов, так и для владельца автомобиля. Ситуация возникает из-за того, что автомобиль приезжает на диагностику с горячим двигателем, а горячий двигатель заводится нормально. Холодный двигатель не может быть проверен самим владельцем из-за отсутствия диагностического оборудования.

Тем не менее, существует несколько важных причин, по которым двигатель УМЗ трудно запустить в холодное время:

• низкая компрессия в цилиндрах;
• низкое давление топлива в рампе инжектора;
• зазоры тепловых клапанов выходят за пределы спецификации;
• Изношенные электроды свечей зажигания;
• утечка из форсунок;
• неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости;
• Утечка и смешивание газа (пропан, метан) с бензином при запуске;
• Неисправность датчика абсолютного давления;
• Неисправность DNFT (если он входит в комплект поставки);
• Наличие воды в резервуаре.

Следует отметить, что некоторые из вышеперечисленных неисправностей специалисты обнаруживают и при горячем двигателе, но даже после их устранения проблема остается открытой до следующего холодного запуска.

Рекомендации для длительной работы двигателя УМЗ без ремонта

В отличие от 16-клапанного двигателя ЗМЗ-405, двигатель УМЗ-4216 (и аналогичные серии) работает безупречно, долговечен и устойчив к работе на газе (пропан, метан). Конечно, после модернизации и установки гидрокомпенсаторов двигатель часто стал проситься на диагностику. Гидрокомпенсаторы, установленные на штоках ГРМ, являются единственным слабым звеном этого двигателя, но легко решаются заменой штоков и регулировочных винтов без гидрокомпенсаторов.

Что касается остального, то при соблюдении требований по техническому обслуживанию двигатель будет работать стабильно и с достаточной динамикой.

Своевременная регулировка зазоров термоклапанов, очистка воздушного канала корпуса дроссельной заслонки, химическая очистка форсунок с одновременной раскоксовкой CGP, периодическая профилактика протирания влаги в топливном баке (изопропиловый спирт, медицинский, технический), замена всех фильтров, имеющихся в комплекте — вот залог успешной эксплуатации коммерческого транспорта.