Двигатель G4KJ: характеристики, обслуживание и ремонт

G4KJ – двигатель, относящийся к семейству Theta II. Отличается от более популярного в РФ G4KE использованием системы прямого впрыска. Использовался с 2011 по 2020 г. на легковых автомобилях и среднеразмерных кроссоверах. Конструктивно двигатели G4KJ и G4KE очень близки, основным отличием является топливная аппаратура.

Описание устройства мотора G4KJ

Бензиновый двигатель G4KJ 2,4 имеет рядную компоновку и рассчитан на продольную схему установки. Мог использоваться на автомобилях как с передним, так и с полным приводом. Все машины с G4KJ оснащены гидромеханической коробкой передач (с раздаточным редуктором в случае полного привода).

В процессе производства двигатель несколько раз модернизировали, с 2019 г. началось постепенное вытеснение линейки Theta II семейством Smartstream (или Theta III). Преемником G4KJ стал 2,5-литровый G4KN, также оснащенный системой прямого впрыска и имеющий улучшенные характеристики.

Конструкция двигателя

Двигатель G4KJ оснащен алюминиевыми блоком и ГБЦ с двумя распределительными валами и 16 клапанами. В блоке расположен модуль тонкостенных чугунных гильз, применена открытая рубашка охлаждения. Поскольку использована система прямого впрыска в цилиндры, то на двигателе расположен насос высокого давления с приводом от дополнительного кулачка распределительного вала выпускных клапанов. Механизм ГРМ имеет привод роликовой цепью с автоматической регулировкой натяжения.

Оба распределительных вала оснащены муфтами для плавного изменения фаз, за счет перекрытия клапанов реализована рециркуляция отработавших газов. Применение роликовой цепи объясняется повышенной стойкостью к образованию нагара.

Из-за большого рабочего объема двигатель оснащен блоком балансирных валов, объединенным с масляным насосом в единый модуль с отдельным цепным приводом. Впускной коллектор изготовлен из пластика (имеется система изменения длины впуска), дроссельная заслонка оснащена электронным управлением. В приводе клапанов нет гидрокомпенсаторов, зазоры регулируются при помощи сменных толкателей. Система смазки двигателя G4KJ изначально не оснащалась форсунками для подачи масла на поршни, их ввели в рамках модернизации с целью снижения риска образования задиров. В системе смазки есть небольшая разница с G4KE – увеличены сечения ряда каналов для подачи и отвода масла от нагруженных трущихся пар.

Система прямого впрыска поддерживает многослойное смесеобразование, позволяющее снизить токсичность отработавших газов и улучшить условия работы каталитического конвертера. Давление бензина в момент впрыска доходит до 135 бар, в системе питания имеется электрический насос для подачи топлива из бака к насосу высокого давления. Поршни G4KJ имеют специальную выемку, отличаясь от плоских поршней G4KE. Еще одним отличием G4KJ является установка масляного радиатора, расположенного в основании кронштейна фильтра системы смазки. Свечи зажигания с иридиевым покрытием имеют резьбу М12 (М14 у двигателя G4KE).

Из-за наличия форсунок прямого впрыска топлива есть разница и в головках блока цилиндров. В головке G4KJ имеются три дополнительных точки крепления насоса высокого давления. В крышке предусмотрено отверстие для насоса. Из-за повышенной степени сжатия применены болты ГБЦ с увеличенной примерно на 10% прочностью на разрыв. Несколько уменьшена толщина стенки головки со стороны выпускного коллектора с целью улучшения условий охлаждения. Коленчатый вал G4KJ имеет измененные балансиры и уменьшенный задающий диск датчика числа оборотов – причиной является стремление исключить контакт вала с поршнями.

Двигатель G4KJ оснащен насосом системы охлаждения с повышенной со 185 до 200 л в минуту производительностью, что обеспечивает эффективный теплоотвод. Корпус балансирных валов лишен отверстий для слива масла (имеются в G4KE), однако это не слишком улучшило надежность узла. Для управления работой двигателя используется 32-битная система разработки компании Continental. Особенностью системы является использование постоянного тока напряжением 55 В для работы форсунок системы прямого впрыска.

Технические характеристики

Двигатель G4KJ имеет характеристики, вполне соответствующие конкурентам-одногодкам:

• компоновка, количество цилиндров – рядный, 4;
• рабочий объем – 2359 см³;
• тип топлива – неэтилированный бензин АИ-95 или выше;
• размерность цилиндра – 88х97 мм;
• соотношение хода поршня к диаметру – 1,1;
• последовательность работы цилиндров – 1-3-4-2;
• степень сжатия – 11,3;
• мощность – до 200 сил при 6300 об/мин;
• крутящий момент – не более 251-252 Н*м при 4250 об/мин;
• вес двигателя с навесным оборудованием – около 128 кг;
• соответствие нормам токсичности – Евро-5 у ранних двигателей и Евро-6 у моторов последних лет выпуска.

Для ряда рынков сбыта предлагалась дефорсированная до 180 сил модификация (крутящий момент снижался до 231 Н*м). Одним из важных отличий G4KJ является повышенная степень сжатия. Применение прямого впрыска позволяет снизить температуру воздуха, подаваемого в цилиндры. Соответственно, снижается риск детонационного сгорания и появляется возможность увеличения степени сжатия. Одновременно повышается требовательность к топливу – использование АИ-92 для G4KJ крайне нежелательно.

Номер двигателя

Заводской номер двигателя G4KJ нанесен на стандартном для линейки Theta II месте – на вертикальной площадке возле линии стыка блока с коробкой передач. Поскольку блок выполнен из алюминия, то проблем с коррозией номера нет.

На маркируемой площадке всегда указывается модель двигателя, помимо порядкового номера есть закодированная информация о месте и годе производства мотора.

Расход топлива

Использование системы прямого впрыска обеспечивает улучшение характеристик двигателя с одновременным небольшим снижением расхода топлива. По заявлениям производителя,G4KJ обеспечивает экономию примерно 10% топлива по сравнению с моторами аналогичного объема с распределенным впрыском бензина. В таблице приведены паспортные данные о расходе для ряда моделей автомобилей с G4KJ. Реальный расход топлива всегда оказывается на 10-15% выше, что типично для любого автомобиля.

Ресурс и надежность

Ресурс G4KJ нередко переваливает за 350-400 тыс. км, причем владельцы не отмечают никаких проблем с мотором. Одновременно есть случаи, когда двигатели уходили в капитальный ремонт при пробегах 50-70 тыс. км из-за проворота вкладышей (на рынке Северной Америки проводилась отзывная кампания из-за этой проблемы). Основной способ увеличения ресурса – переход на насос от G4KD без блока балансирных валов с профилактической заменой вкладышей коленчатого вала.

Плюсы и минусы двигателя

На какие машины ставился силовой агрегат G4KJ

Двигатель G4KJ встречается на автомобилях (в основном для рынка Северной Америки):

• Hyundai Grandeur или Azera с кузовами HG и IG выпуска с 2011 по 2019 гг.;
• Hyundai SantaFe с кузовами DM и TM выпуска с 2012 по 2020 гг.;
• Hyundai SonataVII LF и VI YF выпуска с 2011 по 2019 гг.;
• Hyundai Tucson 3 TLвыпуска с 2015 по 2021 гг.;
• Kia Cadenza или K7 с кузовами VG и YG выпуска с 2011 по 2019 гг.;
• Kia KX7 I поколения выпуска с 2017 по 2021 гг.;
• Kia Optima или K5 с кузовом TF выпуска с 2010 по 2016 гг.;
• Kia Sportage с кузовом QL выпуска с 2016 по 2021 гг.;
• Kia Sorento с кузовами XM и UM выпуска с 2012 по 2020 гг.

Регламент обслуживания ДВС

Использование системы прямого впрыска изменило требования к маслу – для G4KJ требуется масло с вязкостью 5W-20 и соответствующее API не ниже SL. Использование маловязкого масла обеспечивает снижение потерь на трение и увеличивает КПД двигателя.

Замена масла по регламенту производится через 15 тыс. км. С учетом реалий эксплуатации и скорости деградации масла замену лучше проводить чаще – через 6-7 тыс. км при преимущественно городском цикле движения и через 8-9 тыс. км при частых поездках по трассе. Полный объем системы смазки составляет 5,8 л, при обслуживании из двигателя G4KJ сливается примерно 4,8 л масла.

Использование роликовой цепи позволило увеличить ее долговечность, замена нередко требуется после пробега 250-300 тыс. км. Случаи перескока цепи из-за растяжения не зафиксированы, в теории в таком случае произойдет контакт клапанов с поршнями. Проверка зазоров клапанов требуется через 90 тыс. км, хотя регулировка может потребоваться ближе к 200-250 тыс. км. Зазоры выставляются путем подбора толкателей. Таким образом, регламент обслуживания двигателя G4KJ ничем не отличается от остальных представителей семейства Theta II.

Проблемы и недостатки двигателя G4KJ

Основной проблемой G4KJ (как и G4KE) является проворот вкладышей из-за масляного голодания. Причиной является заклинивание редукционного клапана из-за стружки, образующейся при контакте балансирных валов с корпусом. Проблема может возникнуть при любом пробеге, в странах Северной Америки проводилась отзывная кампания. В РФ практикуется профилактическая замена насоса на узел от 2-литрового двигателя G4KD, в котором отсутствуют балансирные валы.

Второй проблемой двигателя являются вкладыши коленчатого вала, которые несколько раз модернизировались. Наиболее надежны вкладыши раннего типа, выполненные с покрытием из баббита (традиционная конструкция). При регулярном обслуживании и использовании качественного масла вкладыши выдерживают пробеги 250 и более тыс. км. Затем стали применяться вкладыши с медной подложкой и керамическим покрытием, которые оказались ненадежными и могли заявить о себе при пробегах 50-100 тыс. км.

На части двигателей (начиная с 2016 г.) ставился регулятор фаз с электрическим приводом, не блещущим долговечностью из-за слабой герметичности – попадание масла во внутренние полости приводит к отказу регулятора. При отказе регулятора фиксируется ошибка синхронизации валов G4KJ.

Применение прямого впрыска увеличивает интенсивность образования нагара на клапанах – в затягиваемом в цилиндры воздухе нет бензина, который смывает частички масла (оно неизбежно присутствует в картерных газах). Соответственно, требуется периодическая чистка клапанов – для удаления нагара используется скорлупа грецкого ореха.

Процедура чистки G4KJ не отличается от обслуживания любого другого двигателя, оснащенного прямым впрыском бензина. Есть нарекания на долговечность каталитического конвертера, особенно у моторов выпуска до 2017 г.

Также отмечается склонность к разрушению облегченных кулачков распределительных валов двигателя G4KJ – как следствие использования низкокачественного масла и нарушения регламента замены. Задиры в цилиндрах мотора возникают из-за контакта с юбкой поршня и частиц нагара, причем дефекты никак не влияют на угар масла и ресурс двигателя G4KJ. Тонкостенный блок боится перегрева, который приводит к деформации зеркал цилиндров и увеличенному расходу масла. Для G4KJ расход масла в пределах 0,3-0,5 л на 1000 км является нормой по причине тонких маслосъемных колец.

Этапы ремонта силового агрегата

Двигатели 2,4 G4KJ чаще всего попадают в ремонт из-за проворота вкладышей, что является следствием зависания редукционного клапана масляного насоса. Перед началом работ мотор снимают с автомобиля. Двигатель устанавливают на кантователь и начинают разбирать – сначала снимают навесное оборудование, поддон, демонтируют клапанную и лобовую крышки. После снятия цепей привода распределительных валов и масляного насоса осуществляют полную разборку двигателя.

Все детали проходят цикл мойки с последующей проверкой геометрии. Как правило, коленчатый вал после проворота вкладышей подлежит замене. Блок цилиндров двигателя G4KJ поддается ремонту с установкой новых гильз. Проводится полная разборка головки с чисткой впуска от нагара, типичного для двигателей с прямым впрыском. После сборки мотор ставят на автомобиль и проводят пробный пуск – при отсутствии нареканий машину выдают владельцу с рекомендациями по дальнейшей эксплуатации.

Увеличение мощности двигателя

Потенциал увеличения мощности у двигателя G4KJ отсутствует, переход на модифицированную прошивку не даст ощутимого результата. Максимум результата – улучшение отклика на педаль газа и повышение эластичности на малых и средних оборотах. Установка турбины на G4KJ не имеет смысла – в силу использования прямого впрыска двигатель имеет высокую степень сжатия. Для перевода на наддув придется менять поршни в попытке снизить степень сжатия – стоимость доработки будет несопоставимой с итоговым результатом, да и надежность такого мотора будет сомнительной.

Цена двигателя G4KJ нового и б/у

Двигатель Hyundai G4KJ серийно не производится, на рынок запчастей поставляются моторы без навесного оборудования или шорт-блоки. Стоимость нового оригинального блока начинается от 125 тыс. руб. В продаже нередко встречаются китайские двигатели в сборе, которые заявляются как новые. При этом на литых деталях отсутствуют различные маркировки, типовые для продукции Hyundai-Kia. Стоимость таких двигателей G4KJ начинается от 190 тыс. руб.

Если владелец автомобиля не хочет ставить новый мотор сомнительного происхождения, то G4KJ можно купить на разборке. Цена двигателей начинается от 155 тыс. руб. за экземпляры, ввезенные в РФ из-за рубежа. Перед покупкой важно убедиться в исправности агрегата, а перед установкой на автомобиль желательно заменить насос и вкладыши коленчатого вала.

Двигатель G4KJ с системой прямого впрыска имеет ряд конструктивных отличий от более распространенного в РФ мотора G4KE с распределенным впрыском и был создан с прицелом на рынок Северной Америки. Двигатель отличается улучшенными характеристиками. Проблемы 2,4-литровых моторов семейства ThetaII одинаковы и не зависят от системы впрыска. При регулярном обслуживании и превентивной установке насоса без балансирных валов двигатель может пройти свыше 300 тыс. км до капитального ремонта.