Сегодня самыми массовыми двигателями для «Газели» являются ЗМЗ-406 с рабочим объемом 2,3 литра, которые с 1996 года начали постепенно вытеснять моторы ЗМЗ-402. Еще в 1992 году на Заволжском моторном заводе был открыт цех малых серий, в котором было организовано опытно-промышленное производство двигателей нового семейства ЗМЗ-406. А первые эскизы были сделаны конструкторами при одобрении существовавшего тогда Министерства автомобильной промышленности СССР. Мысль, свербившая мозг многих эксплуатационников с 1970 года - «почему нельзя сделать большой „жигулевский“ мотор для „Волги“ и РАФика?» - получила свое воплощение в чугуне и алюминии. Хотя, конечно, при детальном рассмотрении общего между ними ничего нет, ЗМЗ-406, скорее, просто схож с любым хорошим бензиновым двигателем того времени. И не сильно устарел и сегодня. Он стал первым в России электронно-управляемым впрысковым (инжекторным) двигателем такого класса, да еще и с 16- клапанной двухвальной головкой. Как курьез сегодня вспоминается история с завышенной до 150 л. с. мощностью моторов «Волг» (сколько денег было переплачено на налоги…), но в целом двигатель оказался очень резвым. На нижегородскую полуторку долгое время устанавливали только карбюраторные версии ЗМЗ-4061.10 и ЗМЗ-4063.10, развивающие соответственно 100 и 110 лошадиных сил.

Вопреки ожиданиям мотор сохранил традиционную ремонтопригодность двигателей ЗМЗ. Коленвал шлифуется в три размера через 0,25 мм, блок цилиндров можно растачивать дважды с увеличением на 0,5 миллиметра. Чугуный блок не столь чувствителен к «паленому» антифризу, как алюминиевый у ЗМЗ-402, а отсутствие гильз только прибавило жесткости и устранило возможные утечки охлаждающей жидкости. Специалистам ЗМЗ удалось в начале 90-х прозорливо предположить развитие тенденций с ремонтом двигателей, сложившихся спустя десять лет. Как в воду глядели - мотор ЗМЗ с расточенным в последний размер блоком обычно стоит на «Газели», двигающейся своим ходом на пункт приема металлолома. Все на ней уже изношено, даром никому не нужно, но двигатель еще жив.

Масляное голодание ЗМЗ-406

Как и все современные моторы, семейство ЗМЗ-406 оказалось весьма требовательно к качеству применяемого масла. К сожалению, многие перевозчики пренебрегали рекомендациями завода. Ведь «406-й» мотор более привередлив в масляном меню, чем ЗМЗ-402, который довольствовался стандартной группой масел с кодом API SE и SF, или по нашему с группой эксплуатационных свойств «Г», типа М10Ги, М12Ги, М5з/10Г. Быть может, при более частой периодичности замены масел этой группы качества и хватало бы, но стоит вспомнить, что в конце 90-х на рынке было полным-полно ГСМ крайне низкого качества. Так что «масляные пираты» внесли свой вклад в создание негативного имиджа двигателю ЗМЗ- 406.

При смене марки масла и производителя, и тем более при переходе на масло другой основы, вязкости или качества желательно промыть систему смазки двигателя. Однако у двигателя ЗМЗ-406 под клапанной крышкой, около клапанов и в масляных каналах головки блока остается примерно 300- 350 г масла. Половину из этого количества можно удалить, отвернув пробку в головке около датчиков давления. При переходе на синтетику вместе с затратами увеличиваются и пробеги до следующей замены до 15–20 тысяч км, что немного компенсирует вложения. Ну а многочисленные присадки к маслам лучше не использовать, а положиться на качество основного масла. В нем заложены все необходимые добавки для долговечной работы двигателя.

Для нового семейства, в конструкции которого применили гидротолкатели клапанов и гидронатяжители цепей привода ГРМ, рекомендуется применять масла улучшенного качества с кодом API SG, SH, SJ и не экономить на масляном фильтре. Ведь частички металла или отложения, попадая в узкие каналы или зазоры между сопряженными деталями меньше полмиллиметра закупоривают их, выводят из строя нежные гидравлические устройства. Отказ одного или нескольких гидротолкателей клапанов сразу заметен по характерному звонкому и частому стуку под клапанной крышкой. Конечно, к немедленным и большим разрушениям этот стук не приведет, но долго ездить с такой неисправностью не следует. Ведь пустой гидротолкатель не будет полностью открывать свой клапан, а значит, двигатель потеряет мощность. Кроме того, излишние ударные нагрузки на кулачок распредвала ресурса ему тоже не добавляют. Чтобы устранить стуки, необходима замена гидрокомпенсаторов, а это удовольствие не из дешевых. Те перевозчики, которые не экономили на масле, заливали полусинтетику или синтетику требуемого качества, горя не знали с новыми моторами, особенно если везло с качеством самих гидронатяжителей и гидрокомпенсаторов.

Шаг и ресурс цепи ЗМЗ-406

Увы, поспешный запуск в производство этого мотора не лучшим образом сказался на его качестве и ресурсе. Конечно, были и тогда отдельные экземпляры двигателей, набегавшие по 200 тысяч километров и более, но в основном проблемы возникали гораздо раньше. В то время ахиллесовой пятой нового перспективного мотора оказалась прецизионная плунжерная пара гидронатяжителя цепи привода ГРМ. Их в ЗМЗ-406 два, каждый работает на свою цепь. У тех натяжителей, которые шли на конвейер ЗМЗ, оказался чрезмерно велик шаг перемещения толкателя до очередной фиксации. Он составлял почти три миллиметра, а загрязнение или недостаточная точность обработки прецизионных пар вело к заклиниванию гидронатяжителя. При этом не обеспечивалось в необходимой степени демпфирование колебаний ведомой ветви цепи. Возрастали ударные нагрузки, что вызывало преждевременный износ деталей натяжного устройства и пластмассового башмака. Если водитель не обращал внимания на возникший шум, почти грохот ослабшей цепи, и продолжал движение, то разрушался башмак. А там, как повезет. В лучшем случае цепь перескакивала по зубьям звездочек, сбивались фазы газораспределения, и мотор останавливался. Хорошо, что конструкторы позаботились сделать выборки в поршнях для тарелок клапанов - их не гнуло. В этом случае ремонт сводился к восстановлению установки фаз и замене или «перезарядке» гидронатяжителя. Если цепь обрывалась, то часто еще и деформировалась передняя алюминиевая крышка, приходилось и ее покупать. Из-за такой мелочи срывались рейсы, машина на день-два вставала к забору. Самое обидное - поломки возникали на сравнительно молодом моторе, с пробегом всего-то в 30–40 тысяч километров. Часто установка нового гидронатяжителя давала лишь временный результат, потом опять все повторялось. Умельцы даже стали приспосабливать на двигатели ЗМЗ406 цанговые пружинные натяжители от мотора ВАЗ-2101 - отрегулировать натяжение цепей раз в 15–20 тысяч километров особого труда не составляло. Еще дальше пошла московская фирма «СЕТ», ее конструкторы в конце 90-х разработали свой вариант и установили на заволжский мотор натяжную звездочку вместо пластмассового башмака. Подобная схема применялась на уфимских моторах «Москвича-412», а в 80-х годах спортсмены ставили звездочку на двигатель «Жигулей». В последние пять лет положение с гидронатяжителями изменилось к лучшему. Появились альтернативные производители этого узла, их уже несколько разновидностей. Известно шесть основных конструкций гидронатяжителей для ЗМЗ-406, а всего набирается свыше полутора десятков вариантов, встречаются даже газонаполненные. В 2004 году Заволжский завод отказался от применения пластмассовых башмаков натяжителей, их место заняли звездочки. Получилось довольно надежно, хотя изготовлены они несколько небрежно - подшипник звездочки с большим люфтом, а ее кронштейн, как будто согнут вручную.

МНЕНИЕ

КОНСТАНТИН РУХАНИ исполнительный директор ОАО «ЗМЗ» - В 2008 - 2009 годах мы планируем провести комплекс НИОКР и техно логическую подготовку производства, направленные на дальнейшую модерни зацию бензиновых двигателей семейства ЗМЗ-405 и ЗМЗ-409, в первую очередь,с целью выполнения ими норм Евро-4. Как известно, они вводятся в России с 1 января 2010 года. С июля 2007 годазаводом ведутся опытно-конструкторские работы по дизельным двигателям ЗМЗ 514.32. Для выполнения норм Евро-3 иЕвро-4 мы взамен механическим ТНВД оснастили эти моторы электронно управляемой топливной аппаратуройCommon Rail производства фирмы Bosch. К августу-сентябрю 2008 года планирует ся создать опытные образцы бензиновыхи дизельных двигателей класса Евро-4 и приступить к проведению испытаний. На проведение НИОКР по всем двигателямв 2008 году планируется инвестировать около 130 - 150 млн. рублей. В течение 2009 года будет проведена подготовкапроизводства к выпуску этих двигателей.

Семейное дело

В целом, в сравнении с двигателем ЗМЗ-402 «четырестошестой» более компактный мотор, причем межцилиндровое расстояние, диаметр шеек коленвала и поршневого пальца стали меньше, но при этом не потеряли в ресурсе. Двигатель ЗМЗ-406 стал родоначальником для других моторов семейства, сохраняя унификацию конструкции и технологий. В частности, у всех двигателей ЗМЗ-406, 405 и 409 одинаковая высота блока от оси коленвала до плоскости разъема с головкой, одинаковые шатуны, а разницу в радиусе кривошипа компенсируют изменением расстояния от оси поршневого пальца до днища поршня. Для «Газелей» главное достоинство двигателей ЗМЗ-405 и ЗМЗ-409 рабочим объемом 2,5 и 2,7 литра - больший крутящий момент: 215,8 Н.м и 235,4 Н.м при 4000 об/мин. В сравнении со стариной ЗМЗ-402 он больше на 23 процента. Но на «Газели» устанавливали только моторы ЗМЗ-405, более мощные ЗМЗ-409 по совокупности причин на Горьковский автозавод не поставляют. Установка на «Волги» и «Газели» двигателей Chrysler бразильской сборки - частичная альтернатива моторам ЗМЗ.

Улучшение ресурса ЗМЗ-406: новые веяния

С января 2008 года прекращен выпуск двигателей ЗМЗ-406, хотя они еще долго будут эксплуатироваться на уже выпущенных автомобилях, и со сборочного конвейера сходят моторы, соответствующие нормам Евро-3. Это впрысковые модификации ЗМЗ4052.10 и ЗМЗ-4092.10. Карбюраторные версии выпускают только для вторичного рынка и по заказу для комплектации экспортных поставок в те страны, где экологические требования менее жесткие. Для эксплуатации в России на «Газели» устанавливают только 405-й мотор. Причем кроме системы впрыска топлива двигатели претерпели ряд существенных изменений, направленных на увеличение ресурса.

Старый блок ЗМЗ-405 легко узнать по поперечным прорезям шириной около 2 миллиметров между цилиндрами у поверхности разъема с головкой. Эти протоки в рубашке системы охлаждения улучшали теплоотвод от стенок цилиндров, но при этом снижали жесткость верхней части блока. Даже при затяжке болтов крепления головки блока требуемым моментом стенки цилиндров несколько деформировались. Если же затягивали «на глазок», да еще хорошим воротком, то деформации увеличивались. Изменения геометрии сказывались на ресурсе и на увеличении расхода масла на угар. На двигателе ЗМЗ-406 таких деформаций не наблюдалось, ведь межцилиндровые перемычки 406-го блока, в сравнении с ЗМЗ-405, толще: 14 мм против 10,5 мм.

Для устранения деформаций у нового блока ЗМЗ-405 сделали на 24 мм длиннее резьбовую часть под болты головки, а межцилиндровые протоки спрятаны в глубине блока. Их увидеть можно только в разрезе.

Головка блока с введением норм Евро-3 также подверглась модернизации. С применением электронноуправляемого дросселя отпала необходимость в каналах системы холостого хода и шлангах подогрева дроссельного узла охлаждающей жидкостью. Поэтому-то старую головку на новый блок цилиндров установить не удастся. Тем более что прежнюю прокладку головки блока из безасбестового материала сменила металлическая, импортная фирмы Erling Klinger. Она двухслойная, схожая с теми, что применяют на современных легковых дизелях, при меньшем моменте затяжки болтов обеспечивает надежное уплотнение газовых стыков, а также каналов систем смазки и охлаждения. Толщина новой прокладки почти на миллиметр меньше старой, чтобы компенсировать этот размер, поршни сделали на полмиллиметра ниже.

Не секрет, что отечественные двигатели от многих иномарок отличаются повышенным расходом масла. Конечно, по поеданию масла мотор ЗМЗ-406 не идет ни в какое сравнение с ЗМЗ402. Вот тот действительно был прожорлив. Одна только сальниковая набивка заднего коренного подшипника - дань фордовским традициям, с 1932 года пьет кровь эксплуатационников. Коленвал на ЗМЗ-406 сразу уплотнили манжетными сальниками, причем передний стоит с внешней стороны крышки - при необходимости заменить его не составит труда. Вопреки ожиданиям пессимистов, держат масло, не пускают его в камеру сгорания маслосъемные колпачки клапанов. Они унифицированы с «жигулевскими», за более чем 30 лет их, похоже, научились делать - не дубеют, как прежде. Современные поршневые кольца тоже вносят свой вклад в дело уменьшения расхода масла, последнее время ставят чешского производства кольца фирмы Buzuluk. Сохранить их в целости и не допустить разрушения перемычек на поршнях помогает датчик детонации - корректирует установку зажигания. Хотя наши эксплуатационники и не любят электроники и тем более не доверяют нашей, но все же толк от нее есть.

И все же нет пределов совершенству. Ныне для снижения расхода масла на угар завод изменил технологию и параметры хонингования цилиндров. Чтобы мотор не потел на стыках, уплотненных прокладками, стали применять импортные. Прокладку поддона картера, ранее изготавливаемую из резинопробковой смеси, заменили металлической, фирмы Erling Klinger с эластомерным уплотнительным контуром и Т-образными стыками в местах сопряжения с передней крышкой и держателем сальника. Если при ремонте двигателя новой прокладки не окажется в продаже, можно поставить прокладку старого образца, они взаимозаменяемы. Переднюю крышку двигателя серьезно изменили,

сверху ее крепеж дополнили еще двумя отверстиями для более плотного контакта с головкой блока. К тому же на крышке изготовили площадку под установку автоматического натяжителя поликлинового ремня навесного оборудования. Его ресурс должен составлять около 150 тысяч километров. Такой натяжитель давно пора было сделать - из-за неудачной конструкции старого ролика на замену ремня нужно было тратить три часа. Сложность замены, вопреки ожиданиям, не компенсировалась ресурсом ремня. Импортные служат примерно 40–50 тыс. км, отечественные меньше - от 10 до 30 тысяч километров. Сильный износ наблюдается в зимнее время - изза перепада температур появляются поперечные трещины. Если ремень начинает лохматиться каркасной нитью, то она задевает датчик положения коленчатого вала, а при больших оборотах просто стучит по нему. И тут как повезет: или порвет провода, идущие к датчику, или отказывает сам датчик. В любом случае прекращается работа системы зажигания, и мотор глохнет. С установкой нового ролика изменилась и длина поликлинового ремня, с двигателем без насоса гидроусилителя он был 1220 мм, а стал длиной 1275 миллиметров. На моторах с гидроусилителями ремень подрос до 1413 мм.

Как бы то ни было, но нынешние моторы ЗМЗ для «Газели» - это та самая «синица» в руках перевозчика, которая, несомненно, лучше любого «журавля».

Конечно, медлительность, с которой двигатели избавляли от детских болезней, типично российская, но, обратите внимание, заводских недоработок не так уж и много, а число положительных отзывов эксплуатационников об этих моторах неуклонно растет. Пробег в 300–400 тысяч километров без капремонта перестает удивлять, а ведь эти двигатели уже в годах, их только незначительно коснулась модернизация. Те, что помоложе, должны быть еще крепче. Нет оснований жаловаться на отсутствие запчастей - есть любые и в каждой торговой точке. ГАЗ и ЗМЗ никогда ранее так не заботились об их качестве, а борьба с контрафактом ведется не на словах, а на деле (См. «Рейс» №3 за 2008 г. «Левый уклон»). И при том что требования к дилерам ужесточаются, сеть сервисных центров растет и ширится.

МНЕНИЕ

ЭДУАРД БОГОМОЛОВ начальник управления производственнотехнического обеспечения «Автолайн», Москва - Сейчас автобусов «Газель» с новыми двигателями «ЗМЗ-405» у нас на предприятии совсем не много, поэтому по ним информации почти нет. Чего нельзя сказать о его предшественнике 406-м моторе - маршруток с такими двигателями у нас предостаточно. К сожалению, трудно произвести какое-то сравнение с другими силовыми установками. Да, есть дизельные двигатели, но их выпущено совсем не много, и мы такие «Газели» не закупали, принципиально работая именно с бензиновыми, тем более что они весьма достойно себя зарекомендовали. Ведь зачастую отремонтировать их стоит в десятки раз дешевле, чем, например, двигатели Ford, и по срокам тоже получается быстрее. А ресурсы их в наших условиях сопоставимы и составляют около 300 тысяч километров. Хотя, по официальным заявлениям компании Ford, минимальный пробег их агрегата должен быть от 350 тысяч километров. А отремонтировать вышедший из строя импортный двигатель сможет не каждый механик, при том что «ЗМЗ-406» уже давно научились чинить в любой мастерской.

СПИРАЛЬ ЭВОЛЮЦИИ

В 2005 году «Ульяновский моторный завод» (УМЗ) вошел в состав «Группы „ГАЗ“ и продолжает выпускать двигатели для УАЗов и „Газелей“. Собственное моторное производство в условиях жесткой конкуренции позволило „Группе „ГАЗ“ обрести некоторую независимость от поставщиков и получить дополнительную прибыль. Моторы поставляются не только на сборочный конвейер ГАЗа, но и идут в запасные части, а это весьма емкий рынок. Отметим, что цели заменить на конвейере горьковского автозавода моторы ЗМЗ двигателями УМЗ не преследуется. В этом году планируется выпустить всего 20 000 моторов для „Газелей“, около 10% от потребности, и они лишь дополняют существующий ныне набор силовых агрегатов.

Двигатели УМЗ: эпоха 92х92

Из всех устанавливаемых ныне на «Газели» двигателей у ульяновского УМЗ421 самая длинная жизнь. В его основе мотор «Волги» ГАЗ М-21, которую поставили на конвейер еще в 1956 году. Конечно, за это время его несколько раз модернизировали, но до сих пор неизменными остались межцилиндровые расстояния у блока, диаметры коренных и шатунных шеек. А по большому счету: шатуны, распределительный и коленчатый вал, поддон масляного картера, да и внешне блок не спутать ни с одним другим мотором. А начиналось все в конце 60-х, начале 70-х с выпуска «буханок» и «головастиков» УАЗ-451 и УАЗ-452, а также вездеходов УАЗ-469, первоначально на них устанавливали в чистом виде волговский мотор. У них от нагрузок, связанных с ездой по бездорожью, а также от немалой массы коробки передач и раздатки, собранных воедино, трескался и разлетался пополам картер маховика. Концентраторами напряжений служили несколько вентиляционных отверстий, а как модернизировать картер, подсмотрели на двигателе ЗМЗ-24. Одновременно вместо фильтров грубой и тонкой очистки масла, («кастрюля» с картонным сменным элементом соединялась с блоком часто рвущимися шлангами), поставили полнопоточный масляный фильтр от «Жигулей». Это сразу увеличило ресурс двигателя, и такое решение оказалось более удачным, чем даже на ЗМЗ-24, хотя дальнейшую модернизацию вели с оглядкой именно на Заволжский моторный завод. Тогда они еще не были конкурентами. Изменили коленвал - коренные вкладыши стали одинаковой ширины, а их крышки - чугунными, с юбок поршней убрали термокомпенсационную прорезь, ввели закрытую систему вентиляции картера, сделали «круглыми» в сечении коллекторы. Следующая модернизация произошла в конце 80-х, в начале 90-х мотор получил обозначение УМЗ-417. К этому времени в Заволжье перешли на производство двигателей ЗМЗ-402, и головка блока ЗМЗ-24 досталась ульяновцам, появилась возможность поставить двухкамерные карбюраторы, увеличилась мощность. Установили масляный насос повышенной производительности, с большим диаметром шестерен - на всех режимах стало стабильнее давление масла. Благодаря этому «продвинутые» ремонтники перестали подсовывать гайку под пружину редукционного клапана, мотор оказался менее чувствителен к износу в сопряжениях валов.

Все это время на ульяновский моторный передавали несколько устаревшие конструкторские решения и технологии ЗМЗ, и он отставал в модернизации. Но на двигателе УМЗ-417 ульяновские конструкторы все же обогнали коллег-наставников, учитывая низкое качество наших РТИ, они вынесли передний сальник коленчатого вала на внешнюю сторону крышки.

Мотор УМЗ-421: конец набивке

В середине 90-х на конвейер в Ульяновске поставили мотор УМЗ-421. На нем, на радость эксплуатационникам, уже вместо асбестового шнура стоял сальник, и на задней цапфе коленвала ради этого изменили крепление маховика. С точки зрения завода, главным же событием стало применение поршней увеличенного до 100 мм диаметра, на это пошли ради увеличения мощности и крутящего момента. В сравнении с 2,5-литровыми моторами, момент вырос с 170 до 220 Н.м, а мощность - с 90 до 115 лошадиных сил.

В Заволжье к этому времени уже выпускали 16-клапанные моторы ЗМЗ-406, ульяновцам крыть было нечем, тут-то и вспомнили, что на далеком пращуре - двигателе ГАЗ-М21 для КГБ устанавливали «чайковскую» поршневую с «соткой» в диаметре. Но блоки в те времена отливали в «землю» и алюминия не жалели - стенки были очень толстыми, кроме того, гильза устанавливалась по верхнему и нижнему поясу. Блок оставался жестким даже с гильзами увеличенного размера. А нынешнее литье - не чета прежнему - алюминий в дефиците, потому на УАЗ-421 решили отказаться от сменных гильз и залить их в блок навечно. То есть создали новый блок цилиндров. Казалось бы, удобный случай отказаться от древнего и капризного поддона масляного картера с четырьмя прокладками, опустить разъем ниже оси коленвала. Сделать блок жестче и уменьшить вероятность утечек масла. Ан нет, все осталось попрежнему. Еще один просчет выявился при эксплуатации новых моторов, когда приходило время растачивать гильзы. Не на каждом станке оказывался «хобот» нужной длины, если его не хватало, и ход был недостаточным - приходилось выкручивать шпильки головки. На старых моторах со сменными гильзами этого никогда не делали. Надежно вкрутить их обратно после ремонта не всегда удавалось, при затяжке головки часто находилась одна или две, которые выползали из блока. Приходилось снимать головку, нарезать в блоке увеличенную резьбу - если удавалось найти метчики такой длины! А ведь можно было залить в алюминий десять длинных стальных закладных гаек и крепить головку болтами. Еще одна проблема была связана с тем, что в районе газового стыка блока и головки из-за особенностей заливки гильз сверху их бурта находился слой алюминиевого сплава блока. Он выгорал при работе двигателя даже с небольшим детанационным звоном, известно, чем больше диаметр поршня, тем выше склонность к детанации. Пока УМЗ-421 устанавливали только на УАЗики, да еще в исполнении «под 76-й бензин», просчет был незаметен. Какие могут быть пробеги на вездеходах… Самые серьезные испытания ждали мотор после того, как с 1998 года его начали устанавливать на некоторые модификации «Газелей». Здесь наложилось одно на другое: увеличенная нагрузка, большие пробеги и городские пробки, вызывающие перегрев двигателя. В результате имидж мотора у перевозчиков оказался существенно подорван.

Вместе с тем все признавали, что у него просто паровозная тяга с оборотов чуть больше холостых. Это неоспоримое достоинство моторов УМЗ. На этих двигателях, в отличие от заволжских, по-прежнему применен маховик большого диаметра, что позволяет разместить сцепление, способное передавать более высокий крутящий момент. А хорошая моментная характеристика играет первостепенную роль для мотора грузовика. Корзина сцепления, ведущая свою родословную от ГАЗ-51 - жесткая, с периферийными пружинами и вечно болтающимися лапками, давно уступила место современной с лепестковой диафрагменной пружиной. Ныне чаще всего ставят корзину немецкой фирмы «Luk», по мнению большинства перевозчиков, она ходит лучше других.

Не было случая, чтобы эксплуатационники жаловались на привод ГРМ шестернями и тосковали по цепям, а тем более по зубчатому ремню. Шестерен хватает на 300–400 тыс. километров, случаи поломок можно по пальцам пересчитать - зачем искать им альтернативу. Обычно первый, а то и второй капремонт на двигателях ЗМЗ-402 и УМЗ-417 делали без замены распредвала, стаканов-толкателей и шестерен. Единственная проблема, встречающаяся в приводе ГРМ на ульяновских моторах и ранее присущая двигателям ЗМЗ-402 - поломки оси коромысел при ослабших шпильках крепления, срыв мелкой резьбы в регулировочном винте, прекращение подачи смазки к верхнему наконечнику штанги. Незначительно изменив конструкцию, все это можно устранить.

МНЕНИЕ

Игорь Ганин генеральный директор ооо «Зеленоглазое такси», г. Тольятти - В 2004 году мы приобрели десять «Газелей» с двигателями УМЗ-4215, но они показали себя крайне ненадежными. Так, из-за разрушения поршней на двух моторах шатуны пробили блок цилиндров. Списывать это на газовое топливо нельзя, так как «кулак дружбы» показал и мотор, работающий на бензине. Чтобы не терпеть убытки из-за простоя транспорта, было принято решение заменить ульяновские моторы на проверенные временем ЗМЗ402. Сейчас на балансе нашего автопредприятия стоят «Газели», укомплектованные только моторами ЗМЗ-405 и ЗМЗ-406.

Ветер перемен

А тяга к модернизации двигателей у завода появляется, но не по своей воле - конкуренция между производителями легких грузовиков ныне жесткая. «Группу „ГАЗ“, куда с 2005 года входит УМЗ, поджимают не только „европейцы“, „корейцы“ и „китайцы“ с дизельными двигателями (спору нет, в разной степени), соотечественники тоже не гарантируют того спокойствия, что было раньше. „СеверСталь Авто“ собирается серьезно потеснить „Газель“ на рынке своими FIAT Ducato и малотоннажными Isuzu, собранными в Елабуге а в Семенове Нижегородской области налаживают выпуск IVECO Daily (См. „Рейс“ №2 за 2008 год „Новая скважина „Самотлора“).

Переход России на нормы Евро-3 потребовал отказа от карбюраторов в системе питания ульяновских моторов, применения электронноуправляемого впрыска топлива. Завод комплектует двигатели УМЗ-4216 топливной аппаратурой фирмы Bosch, и, по заявлениям специалистов, они осилят даже перспективные Евро-4. После модернизации системы питания «Газели» с моторами УМЗ-4216 стали экономичнее, расход составляет 14–16 литров на 100 км при эксплуатации в смешанном режиме, против 16–18 литров у прежней карбюраторной модификации УМЗ-4215. Максимальная мощность двигателя, предназначенного для установки на «Газель», составляет 125 л. с., а крутящий момент - 240 Н.м, что положительно сказалось на динамике груженого автомобиля. Параллельно с улучшением экологических показателей были проведены работы по повышению надежности двигателей, качества сборки и увеличения ресурса. В доводке силовых агрегатов инженерам УМЗ помогали эксперты английской компании «Ultra Motive». Вместе с модернизацией двигателя УМЗ-421 на заводе ведутся работы по доводке конструкции и технологий для постановки в будущем на конвейер нового верхневального 16-клапанного двигателя УМЗ 249 с алюминиевым блоком и сохранением рабочего объема в 2,89 литра. Его выпуск ульяновцы планируют начать в 2010 году.

МНЕНИЕ

Евгений Березин главный конструктор Ульяновского моторного завода - Моторы УМЗ 4216 (Евро-3), прошедшие испытания в 2006 году, отличаются от двигателей Евро-2 точностью диагностирования положения коленчатого вала и пропусков зажигания. Этого удалось достичь благодаря новой конструкции демпфера коленчатого вала с жесткой связью между коленчатым валом и диском синхронизации. В системе управления вместо ненадежного датчика массового расхода воздуха применяется датчик абсолютного давления воздуха с датчиком температуры. Это позволило упростить учет поступающего в двигатель воздуха, в том числе и в случае нарушения герметичности впускной системы. Чугунные гильзы модернизированных моторов теперь выведены до верхней плоскости разъема блока цилиндров, что обеспечило герметичность камеры сгорания на заявленный заводом моторесурс (250 тыс. км). У моторов, выпущенных до конца 2007 года, верхний край гильзы находился ниже плоскости разъема блока цилиндров и ГБЦ. Такое техническое решение было продиктовано технологией обработки плоскости - режущий инструмент лучше работает по однородному материалу. Однако эксплуатация выявила, что газы проникали в стык гильзы и блока, что сказывалось на надежности моторов. Вывод гильзы на уровень разъема значительно повысил герметичность уплотнения головки блока цилиндров, это позволило использовать в качестве топлива сжиженный газ. Среди существенных шагов модернизации отмечу применение поршневых колец чешской компании «Buzuluk» и нанесение на прокладки герметика фирмы «Hehkel». Чтобы снизить расход масла, улучшить условия работы поршневых колец и тем самым увеличить ресурс цилиндро-поршневой группы, вместо традиционного хонингования алмазным бруском на заводе применяется так называемая мягкая обработка поверхности гильзы, при которой на хонинговальные бруски оказывается значительно меньшее давление. Для адаптации работы мотора на газовом топливе внесены изменения и в геометрию поршней, уменьшены зазоры в сопряжении клапан-втулка, а поршневые пальцы изготавливаются методом холодного выдавливания. Шатунные и коренные шейки коленчатого вала закаливаются на немецкой автоматической линии «AEG- Elotherm». Чтобы снизить вероятность возникновения газовых рыхлот в отливках блоков цилиндров, смонтирована и запущена установка дегазации алюминиевых сплавов немецкой компании «Foseko».

ШТАЙР -АЛЬПИЙСКАЯ ЛЕГЕНДА

Eще самые первые владельцы нижегородской полуторки мечтали об экономичном и надежном дизеле для нее. А его по-прежнему нет, хотя производство лицензионных дизелей Steyr освоили в Нижнем еще с 1995 года, сразу переименовав его в ГАЗ-560. Но и по сей день это редкий мотор, малознакомый перевозчикам. Однако есть в России место, где о нем знают все. Два года назад в питерском «Третьем парке» с этими дизелями работало около 800 «Газелей». Согласитесь, отличная статистическая выборка, можно составить достоверный список типичных поломок, при том, что тамошним инженерам и ремонтникам есть, с чем сравнивать. На одних маршрутах с этими «Газелями» работают машины с бензиновыми моторами, и даже с дизелями IVECO и, кроме того, дизельные Ford Transit и Mercedes Vario.

Дизель ГАЗ-560: опыт, сын ошибок трудных

Главная особенность двигателя Steyr M1 - блок цилиндров, объединенный с головкой в моноблок. Блок и головка - одна отливка, без крепежных шпилек или болтов, без всякого разъема и потому без прокладки ГБЦ. Снизу к моноблоку десятью болтами М12 (казалось бы, у дизеля болты должны быть толще) закреплен корпус коренных подшипников коленвала (вал полноопорный), причем эти же болты притягивают и коренные крышки. Сверху моноблока установлен корпус распредвала, привод ГРМ - зубчатым ремнем. Так что совсем без разъемов мотор сделать не получается.

У моноблочной конструкции, в сравнении с двигателями со съемной головкой, есть два достоинства. Первое - более высокая жесткость при одинаковой материалоемкости. Жесткость нужна, чтобы сохранить правильную геометрию у гильз цилиндров. Следовательно, мотор получается более легким, хотя при объеме в 2–2,5 литра разница будет невелика, порядка 10–15 килограммов. Второе преимущество - отсутствие прокладки головки блока, которая время от времени прогорает и на дизелях. То ли вода идет в цилиндры, то ли масло попадает в антифриз, но результат один - надо менять прокладку. Однако обычно с этой работой за 4–6 часов, может быть чуть дольше, успешно справляется более-менее квалифицированный водитель или моторист 3-го разряда. Недостатков оказалось гораздо больше. Сочетание хитроумной австрийской конструкции с российскими особенностями эксплуатации - создало редкую гремучую смесь.

Моноблок был известен еще в начале ХХ века, (вспомните АМО Ф-15, с которых начинался ЗиЛ), но двигатели тогда были большого объема и малофорсированные, не было нужды делать развитые каналы для рубашки выполнен надежными шестернями, а не зубчатым ремнем, как у Steyr M1. Часто именно с заменой ремня у австрийского мотора начинаются проблемы. Ремни, идущие на заводскую комплектацию, довольно долговечны, и периодичность их замены, согласно инструкции ГАЗа, составляет 120 тысяч километров. Но в «Третьем парке» ремни меняют превентивно на 90 тысячах. И все равно с оборванными ремнями притаскивают на веревке две-три машины в день. Одна из причин - на замену нет ремней нужного качества и надежности. На Steyr ставят импортные ремни двух фирм, и у обоих рвется пополам каркас, а вовсе не срезает зубья, как ожидалось. Один из этих ремней более толстый, тот ходит получше, но с трудом натягивается на зубчатый шкив распредвала, а своей тыльной стороной - на шкив водяного насоса. Бывает, вытягивает резьбу из алюминиевого корпуса распредвала, на которой вкручена шпилька натяжного ролика ремня ГРМ, тогда ремень проскакивает на несколько зубьев. Там всего-то резьба М10, для восстановления нарезают М12, она держит надежнее.

МНЕНИЕ

Игорь Сибирев главный инженер оао «Третий парк»,Санкт-Петербург - При эксплуатации на «Газели» лицензи онного дизеля Steyr M1 денег, сэконом ленных на топливе, вряд ли хватит на его дорогостоящие ремонты.

Иномарки не ломаются?

Известно, что на дизелях различных производителей предусмотрена некоторая защита, уменьшающая повреждения двигателя при обрыве ремня. У Volkswagen, при «встрече» клапанов и поршня, на несколько кусков лопается распредвал, но это все равно дешевле, чем менять головку. У чугунных 2,5 литровых двигателей Ford Transit, выпускаемых почти 20 лет, вплоть до начала третьего тысячелетия, только гнулись штанги. Это было очень удачное решение - выровнял их молотком, поставил на место, отрегулировал клапаны, и можно ездить дальше. У Steyr при обрыве ремня, в лучшем случае, пополам лопаются одноплечие рычаги клапанов - рокеры. Каждый стоит около 700 рублей, а их восемь, итого придется только на них потратить 5 600 рублей. Бывает, что ломаются не все рокеры, но если они разлетаются на четвертом цилиндре, приходится снимать корпус распредвала, на остальных трех цилиндрах для замены можно обойтись без этого. Соответственно получается разная трудоемкость. Если без снятия распредвала, то опытный ремонтник может устранить поломку за 1,5–2 часа, в противном случае времени понадобится в два раза больше. Вроде не очень страшный дефект, но крошки от поломанных рокеров попадают в поддон, и оттуда через крупную сетку маслоприемника - в масляный насос. То, что там перемелется, может попасть и к вкладышам коленвала, надрать их. Какой уж там ресурс после этого. Еще хуже бывает, когда обрыв ремня происходит на оборотах коленвала выше средних. Тогда гнутся клапаны, а чтобы добраться до них, приходится снимать двигатель и полностью разбирать его, нарушая приработку многих деталей. Такая поломка может поставить к забору на несколько дней или пару недель машину с пробегом всего-то в 100 тысяч километров. И дело не только в сложности ремонта, одна из причин задержки - нехватка запчастей. Как в былые времена всеобщего дефицита, их на Steyr выделяют по квоте, и если она выбрана, придется искать у других поставщиков, причем цена может вырасти в полтора-два раза.

Вообще основные проблемы доставляет именно моноблок. В среднем на маршрутке до капремонта Steyr ходит 200–300 тысяч километров, если повезет - чуть больше. Для сравнения, дизели у более тяжелого Ford Transit ходят минимум в два раза лучше, в том же «Третьем парке» есть автомобиль, отработавший без капиталки более миллиона. Быть может, на «Волге» с одним хозяином Steyr прослужит дольше, но на «Газели» - именно так.

Марка автомобилей ГАЗ известна во всем мире. В последние десятилетия в качестве силовой установки на основной продукции этого автомобильного гиганта устанавливается 406 двигатель производства Заволжского моторного завода. Конструкция этого силового агрегата отрабатывалась в течение нескольких лет. Начало было положено в конце прошлого века, именно тогда была сформулирована основная концепция ЗМЗ 406. Сегодня – это перспективный энергонасыщенный агрегат, способный развивать мощность до 150 л. с. (110 кВт).

Технические характеристики двигателя ЗМЗ-406

ПАРАМЕТР	ЗНАЧЕНИЕ
Тип конфигурации	рядный
Объем, куб. м	2.28
Диаметр цилиндра, мм	92
Количество цилиндров	4
Клапанов на цилиндр	4
Ход поршня, мм	86
Материал блока цилиндров	чугун
Степень сжатия, атмосфер	9.3
Материал ГБЦ	алюминий
Топливная система	инжектор или карбюратор
Блок управления	Микас
Тип топлива	Бензин
Система смазки	комбинированная, с автомат. регулированием температуры
Мощность, л.с/об.мин	145/5200
Крутящий момент, Нм/об.мин	200,9 /4500
Топливо	92
Экологические нормы	Евро 3
Расход топлива на 100 км, л
- город	13.5
- трасса	-
- смешанный	-
Расход масла на 1000 км, гр	до 100
Вес, кг	192

Четырехцилиндровый двигатель с рядным расположением цилиндров, выполнен по классической схеме, характерной для силовых установок заволжского моторного завода, именно так можно начать характеристику 406 мотора. Рабочий объем составляет 2,28 л.

Камера сгорания отличается центральным расположением свечи зажигания. ГРМ ЗМЗ 406 выполнен довольно оригинально, что позволило компактно расположить основные элементы системы питания.

Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности составляет 5200 оборотов в минуту, а максимальный крутящий момент наблюдается при значительно меньших оборотах, которые составляют 4000 об. в мин. Минимальные обороты в районе 750-800 об/мин 406 двигатель поддерживает на холостом ходу.

Особенности конструкции 406 двигателя производства ЗМЗ

В качестве прототипа для проекта был взят мотор от спортивного автомобиля «Сааб-900». Первые бензиновые двигатели ЗМЗ-406 появились в начале восьмидесятых годов прошлого столетия.

У ЗМЗ-406 есть некоторые особенности:

1. Блок отлит из чугуна. Он, конечно, тяжелее алюминиевого, но использование этого металла позволяет отказаться от сменных гильз (цилиндров). В связи с этим жесткость конструкции увеличилась.
2. В верхней части установлены два ГРМ ЗМЗ 406 (газораспределительные валы системы впуска-выпуска). Каждый из валов отвечает либо за впуск свежего заряда рабочей смеси, либо – за выпуск отработавших газов.
3. В головке для каждого цилиндра имеются по четыре клапана. То есть на весь четырехцилиндровый установлено шестнадцать клапанов. Такое количество повышает эффективность продувки цилиндра при выпуске отработавших газов и увеличивает коэффициент наполнения цилиндров свежей рабочей смесью.
4. Особое новшество было использовано впервые именно на этом силовом агрегате – гидронатяжитель цепи. Он позволил поддерживать оптимальное натяжение в приводе ГРМ ЗМЗ 406. Это техническое решение потом повторилось в десятках других конструкций. Но ГРМ ЗМЗ 406 был первенцем в отечественном двигателестроении, где это было применено.
5. Для данного двигателя были продуманы опции по уменьшению хода поршня, которая составляет всего 86 мм, в то время как диаметр цилиндра – 92 мм. Такой подход позволил повысить степень сжатия до 9,3. Это весьма высокое значение. Но в теории утверждается, что с ростом степени сжатия растет и КПД силовой установки. Короткоходовое перемещение поршня способствует лучшему наполнению.
6. ЗМЗ 406 решена по традиционной схеме. Охлаждающая жидкость перемещается помпой ЗМЗ 406 через блок, головку блока и радиатор.
7. Есть и особенность – использован плоский поликлиновой ремень, исключающий вероятность неожиданного обрыва.
8. Термостат ЗМЗ 406 позволяет организовать циркуляцию по малому кругу в период прогрева мотора, а при достижении температуры прогрева термостат открывается, пуская охлаждающую жидкость по большому кругу.
9. Шкив коленвала ЗМЗ 406 передает крутящий момент на вал помпы ЗМЗ 406, которая подает охлаждающую жидкость и в печку автомобиля, поддерживая в холодное время года оптимальный микроклимат в кабине.
10. Датчик температуры охлаждающей жидкости помогает водителю вести постоянный контроль за температурой.
11. Двигатель 406 не лишен и системы смазки. Шестеренчатым насосом моторное масло перемещается из поддона картера, под давлением подается на очистку, где в масляном фильтре ЗМЗ 406 удаляются примеси размером более 40 мкм. Очищенное масло принудительно подается в каналы коленчатого вала ЗМЗ 406, движутся внутри коренных и шатунных шеек, обеспечивая стабильную смазку в этих узлах, испытывающих громадные знакопеременные нагрузки. Часть масла под давлением движется и дальше, смазывая поршневой палец. Потом же масло попадает и на поверхность поршня. Поршень взаимодействует с зеркалом цилиндра двигателя ЗМЗ 406 посредством масляной пленки, образующейся в зоне контакта.

Отличие инжекторной и карбюраторной топливной системы

В течение первого десятилетия выпуска ЗМЗ 406 двигатель карбюратор отвечал за приготовление рабочей смеси. Сейчас же выпускается инжекторная модификация этого мотора.

Использование инжектора облегчила запуск, улучшила приемистость и снизила расход топлива. В чем же здесь причина?

Из теории ДВС известно, что повышение производительности карбюратора зависит от частоты вращения коленчатого вала. Повышение расхода горючей смеси идет по мере нарастания этого показателя. Резкое нажатие на педаль акселератора приводит к тому, что в карбюраторе ЗМЗ 406 увеличивается относительное содержание паров бензина. Коэффициент избытка воздуха несколько снижается, что ведет к росту крутящего момента и повышению частоты вращения коленчатого вала.

Двигатель ЗМЗ 406 инжектор работает несколько иначе. Здесь помогает микропроцессор, который четко реагирует на положение педали управления. При необходимости повышения оборотов и легком нажатии на педаль осуществляется впрыск большего количества топлива в цилиндр. Временной промежуток между нагрузкой и ее коррекцией в любом инжекторном двигателе сокращается в несколько раз. Это повышает приемистость, позволяет улучшить динамику Газели или Волги (в зависимости на каком автомобиле установлен ЗМЗ 406 инжектор).

Главной причиной высокой работоспособности инжекторной системы по сравнению с карбюраторной является отсутствие жиклеров, которые регулярно забиваются.

Это вело к необходимости периодической продувки, а часто и механической прочистки отверстий малого диаметра. Конечно, если в дороге инжекторная система откажет, то самостоятельно её починить сумеет не каждый водитель.

Тюнинг двигателя

Тюнинг ЗМЗ 406 – это способ изменить выходные данные. Очень многие водители ищут пути повышения показателей своих автомобилей.

Кого-то не устраивает имеющаяся мощность, других смущает прожорливость мотора, третьи просто желают отличиться, выбирая ту или иную опцию, которую хотят оптимизировать.

Первое, чем занимаются специалисты по силовым установкам – это повышение мощности:

1. Можно просто расточить цилиндр и использовать поршни большего диаметра. Но этот путь чреват снижением прочности блока.
2. Чаще идут другим путем – форсируют увеличивая подачу воздуха за счет турбин с механическим приводом или используя турбонаддув.

Первый путь проще, но следует учесть, что требуется создать механизм с высоким передаточным отношением – обороты турбины находятся на уровне 10-15 тысяч оборотов в минуту. Такой привод, форсируя мотор, создавая тюнинг ЗМЗ 406, выполнить трудно. Чаще идут по пути использования турбокомпрессора.

Турбокомпрессор для работы использует энергию отработавшего газа. ЗМЗ 406 турбо на выхлопной части устанавливается вход для газа в систему турбонаддува. На одном валу с турбиной имеется и компрессор, который нагнетает чистый заряд воздуха в цилиндры двигателя ЗМЗ 406. Наполнение растет. Пропорционально увеличивается цикловая подача топлива, что ведет к увеличению количества рабочей смеси в цилиндре, а, соответственно, растет и давление газов, что ведет к росту крутящего момента. Далее растет и мощность.

В теории ДВС изложено, что рост мощности при турбонаддуве сопровождается и снижением удельного расхода топлива. ЗМЗ 406 тюнинг таким способом позволяет улучшить не только динамику авто, но и улучшить его экономичность.

В восьмидесятые годы прошлого столетия прорабатывалось еще одно направление наддува – это динамический наддув, суть которого сводилась к подбору параметров впускной системы так, чтобы частота пульсаций потока воздуха на впуске соответствовала резонансной частоте самой системы.

Предлагались математические модели, позволяющие рассчитать оптимальные диаметры и длины системы впуска. Ряд специалистов устанавливали и механические резонаторы, которые посредством специальных мембран передавали импульсы из системы выпуска в систему впуска. Такой путь позволяет не изменять двигатель 406 кардинально, но в то же время добиваться повышения мощности и снижение удельного расхода топлива.

Двигатель ЗМЗ 406 можно доработать и проще. Достаточно отшлифовать впускные и выпускные каналы в системе питания. Эта оптимизация при комбинации двигатель ГАЗель 406 позволяет добиться улучшения динамики. Комбинация же ЗМЗ 406 на УАЗ со шлифованными каналами приятно удивит пользователя, автомобиль приятно напомнит энергонасыщенную легковушку.

Популярные ошибки автомобилистов

Погоня за повышением мощности у некоторых автомобилистов сводится только к переделке двигателя ЗМЗ 406. Но не все переделки хороши. А некоторые вредны, в этом и заключается тюнинг наоборот или антитюнинг:

1. В интернете ходят слухи, что повысить мощность двигателя можно, уменьшив массу маховика. При этом авторы упирают на то, что маховик отбирает мощность и увеличивает вес двигателя. На самом деле маховик накапливает энергию, которую этот двигатель получает в такте «рабочий ход» для совершения остальных циклов в четырехтактном двигателе. При увеличении числа цилиндров относительная масса маховика уменьшается, но это происходит из-за изменения числа рабочих ходов за один оборот коленвала, так как в работе участвуют большее количество поршней. В идеале, если довести количество рабочих цилиндров до бесконечности, то маховик вообще не понадобится.
2. Есть специалисты, которые рекомендуют ставить завихрители воздуха во впускной системе. Но такие спецы не понимают, что при движении потока воздуха наблюдается турбулентный режим течения. Турбулентность по определению – это движение с вихревым потоком, что более 150 лет назад доказал Бернулли. Лишние помехи только сократят объем заряда воздуха и уменьшат мощность, что скажется и на экономичности двигателя.
3. В последнее время появились и идеи подогревать воздух на впуске – мол, двигатель 406 инжектор прибавит в мощности. Но это неверно. Плотность заряда воздуха при нагревании и неизменном давлении снижается. Следовательно, снижается и его общее количество. А это ведет к тому, что падает давление при сгорании смеси, мощность вместо роста падает.
4. Еще встречаются авторы, которые уже более сорока лет твердят о том, что во впускной тракт ЗМЗ 406 инжектор следует подавать капельками воду. Но вспомним, что конструкторы ищут пути разделить топливо и воду, чтобы процесс горения шел интенсивнее. Вода, попадая внутрь цилиндра при высокой температуре, начнет вызывать интенсивную коррозию. При сгорании топлива в отработавшем газе имеется окись углерода и водяной пар. Те, кто эксплуатирует моторы довольно давно, знают, что двигатель ЗМЗ 406 не нуждается в использовании путей ухудшающих его надежность.
5. Еще появлялась группа «специалистов», которые рекомендуют оптимизировать двигатель заменой гидронатяжителя цепи. Они ратуют за установку электронатяжителя, при этом схему порочного устройства у них следует выкупать за немалые деньги. Это уже абсурд – платить за то, чтобы угробить силовую установку.

Поэтому, слушая советы разных специалистов, следует помнить, что конструкторы на разбираются в своем деле гораздо лучше обывателей. Они не зря отказываются от многих идей, которые испортят двигатель.

На каких авто используется двигатель ЗМЗ-406

Современный двигатель Заволжского моторного завода 406-й модели устанавливается на легковые автомобили ГАЗ-3110 «Волга» и грузовые 3302.

Моторный и автомобильный заводы нижегородской области проводят постоянный мониторинг своей продукции, собирают информацию об эксплуатации произведенной техники.

Конечно, иногда возникают определенные конфликтные ситуации.

Они связаны с тем, что водители обращаются по вопросам:

• троит двигатель Газель;
• не видны метки ГРМ;
• отказывают форсунки;
• выходит из строя помпа;
• ЗМЗ поршневая;
• подтекает масляный фильтр;
• нестабильно работает термостат;
• не выдерживаются основные технические характеристики и другие.

Производители всегда стараются оказать помощь через свои сервисные центры, которые разбросаны по всей России и СНГ.

Производство	Заволжский моторный завод
Годы выпуска
Материал блока цилиндров
Система питания	Карбюратор
Количество цилиндров
Клапанов на цилиндр
Ход поршня, мм
Диаметр цилиндра, мм
Степень сжатия
Объем двигателя, см 3
Мощность двигателя, л.с./об.мин
Крутящий момент, Нм/об.мин
Экологические нормы
Вес двигателя, кг
Масло в двигатель	5W-30,5W-40,10W-30,10W-40,
Рабочая температура двигателя, град.

Основными конструктивными особенностями двигателей являются верхнее (в головке цилиндров) расположение двух распределительных валов с установкой четырех клапанов на цилиндр (двух впускных и двух выпускных).

Эти технические решения позволили повысить максимальную мощность и максимальный крутящий момент, снизить расход топлива и уменьшить токсичность отработавших газов.

Для повышения надежности на двигателе применен чугунный блок цилиндров без вставных гильз, имеющий высокую жесткость и более стабильные зазоры в парах трения, уменьшен ход поршня до 86 мм, снижена масса поршня и поршневого пальца, применены более качественные материалы для коленчатого вала, шатунов, болтов шатунов, поршневых пальцев и др.

Привод распределительных валов - цепной, двухступенчатый, с автоматическими гидравлическими натяжителями цепей; применение гидротолкателей клапанного механизма исключает необходимость регулировки зазоров.

Применение гидравлических устройств и форсировка двигателя требуют высокого качества очистки масла, поэтому в двигателе применен полнопоточный масляный фильтр повышенной эффективности («суперфильтр») однократного использования. Дополнительный фильтрующий элемент фильтра исключает попадание неочищенного масла в двигатель при пуске холодного двигателя и засорении основного фильтрующего элемента.

Привод вспомогательных агрегатов (насоса охлаждающей жидкости и генератора) осуществляется плоским поликлиновым ремнем.

На двигателе устанавливается диафрагменное сцепление с эллипснонавитыми накладками ведомого диска, имеющими высокую долговечность.

Микропроцессорная система управления зажиганием позволяет корректировать угол опережения зажигания, в том числе по параметру детонаций при изменяющихся режимах работы двигателя, что позволяет обеспечить необходимые показатели - мощностные, экономические и токсичности отработавших газов.

Сцепление газ 3221

Сцепление на автомобиле однодисковое, сухое, фрикционное, привод – гидравлический.

Рисунок 4. Сцепление

1 – главный цилиндр привода выключения сцепления; 2 – картер сцепления; 3 – маховик; 4 – фрикционные накладки ведомого диска; 5 – нажимной диск;

6 – опорные кольца; 7 – пружина педали; 8 – диафрагменная пружина;

9 – подшипник выключения сцепления; 10 – шток главного цилиндра;

11 – педаль; 12 – первичный вал коробки передач; 13 – поролоновые кольца;

14 – муфта выключения; 15 – шаровая опора вилки; 16 – кожух; 17 – вилка;

18 – шток рабочего цилиндра; 19 – соединительная пластина; 20 – рабочий цилиндр; 21 – прокачной штуцер; 22 – демпферная пружина; 23 – ведомый диск.

Сцепление состоит из алюминиевого картера, муфты выключения с подшипником и вилкой, ведущего диска в сборе (корзины), ведомого диска, главного и рабочего цилиндров, соединенных между собой шлангом и трубкой.

Ведущий диск (корзина) состоит из кожуха, в котором установлены диафрагменная пружина, опорные кольца и нажимной диск. Пружина, закрепленная на кожухе, краями давит на нажимной диск.

Ведомый диск состоит из ступицы со шлицевым отверстием и двух дисков, к одному из них приклепаны пластинчатые пружины. К ним с обеих сторон крепятся фрикционные накладки.

Пластинчатые пружины, имеющие изгибы, способствуют лучшему прилеганию диска и дополнительно сглаживают рывки в трансмиссии при включении сцепления.

Для более плавной передачи крутящего момента при трогании автомобиля или переключении передач в окнах дисков установлены демпферные пружины.

Ведомый диск прижимается к маховику двигателя нажимным диском корзины. Через фрикционные накладки, усиливающие трение, крутящий момент передается на ведомый диск и, далее на первичный вал коробки передач, с которым ведомый диск связан шлицевым соединением.

Для временного отсоединения двигателя от трансмиссии служит привод выключения сцепления. При нажатии на педаль сцепления, поршень главного цилиндра сцепления перемещается вперед.

Вытесняемая жидкость по трубке и шлангу поступает в рабочий цилиндр, выдвигая из него поршень со штоком.

Шток действует на хвостовик вилки, которая поворачивается на шаровой опоре, другим концом перемещая по крышке подшипника коробки передач муфту выключения сцепления. Подшипник муфты нажимает на концы лепестков диафрагменной пружины. Деформируясь, пружина перестает действовать на нажимной диск, который в свою очередь «отпускает» ведомый, и передача крутящего момента прекращается.

Снаружи механизм сцепления закрыт алюминиевым картером. Картер шестью болтами и двумя усилителями крепится к блоку цилиндров двигателя. С другой стороны в картер ввернуты четыре шпильки для крепления коробки передач.

Картер имеет посадочное место для рабочего цилиндра сцепления и окно для установки вилки. Для увеличения жесткости на нижней части картера сцепления устанавливается усилитель.

Силовой агрегат семейства ЗМЗ-406 представляет собой бензиновый двигатель внутреннего сгорания, который выпускается ОАО «Заволжский Моторный Завод». Разработку начали в 1992 году, а в серийное производство мотор поступил в 1997-м. На нем впервые применили систему впрыска топлива.

Двигатель ЗМЗ-406 имел широкое применение и устанавливался на автомобилях Горьковского завода (ГАЗ-3102, 31029, 3110 и модельного ряда семейства «Газель»).

Флагманом семейства стал мотор ЗМЗ-4062.10 объемом 2,28 литра и мощностью 150 «лошадей».

Силовая установка ЗМЗ-4062.10 предназначена для комплектации легковых автомобилей и микроавтобусов. А моторы ЗМЗ-4061.10 и ЗМЗ-4063.10 - для комплектации грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности.

Описание двигателя

Предварительно мотор проектировался под новомодные системы питания и зажигания, которые управлялись микропроцессором.

Данный двигатель был впервые оснащен четырьмя клапанами на каждый цилиндр, с гидротолкателями и двумя распредвалами с двойным цепным приводом. Также были установлены электронная система подачи топлива и электронное зажигание.

Четыре цилиндра имеют рядное расположение, водяную рубашку охлаждения и управляемый впрыск топлива.

Порядок работы поршней: 1-3-4-2.

ЗМЗ-406 инжектор работает на бензине А-92. Ранее производилась карбюраторная версия двигателя 4061, которая работала на семьдесят шестом бензине. Она имела ограничения в плане выпуска.

Агрегат неприхотлив в обслуживании. Он имеет высокую степень надежности. Позже на его базе были разработаны установки ЗМЗ-405 и 409, а также дизельный вариант мотора с маркировкой ЗМЗ-514.

К недостаткам двигателя можно отнести громоздкость привода газораспределительного механизма, что объясняется его невысоким качеством исполнения и рядом технологических недоработок.

Технические характеристики ЗМЗ-406

Данный силовой агрегат производился с 1997 по 2008 г. Картер цилиндров изготовлен методом литья из чугуна, он имеет рядное положение цилиндров. Масса двигателя равна 187 килограммам. Оснащается карбюраторной системой подачи топлива либо инжектором. Рабочий ход поршня составляет 86 миллиметров, а диаметр цилиндра - 92 миллиметра. При этом рабочий объем двигателя составляет 2286 сантиметров кубических и способен развивать мощность в 177 "лошадок" при 3500 оборотах в минуту.

Карбюраторный мотор

ЗМЗ-406 карбюратор (402-й мотор) выпускался с 1996 года и успел зарекомендовать себя как простой и надежный агрегат. Данное устройство развивает мощность 110 лошадиных сил. Расход топлива автомобиля на этом двигателе зачастую зависит от манеры вождения и условий эксплуатации. Система питания карбюраторного агрегата довольно надежна. При своевременном обслуживании и нормальной эксплуатации, с применением качественного смазывающего материала и бензина, он может пройти до 500 тысяч километров пробега без серьезных поломок. Конечно, за исключением расточки коленвала, которая необходима этому агрегату раз в 250 тысяч километров.

Система зажигания

На двигателях ЗМЗ-406 зажигание осуществляется путем воспламенения топливной смеси с помощью микропроцессорной системы. Для всех рабочих режимов двигателя электроника устанавливает необходимый угол опережения воспламенения. Также она выполняет функцию регулировки рабочего процесса экономайзера принудительного холостого хода. За счет работы этой системы двигатель отличается своими высокими экономическими показателями, ведется контроль нормы токсичности отработанных газов, исключается момент детонации и повышается мощность силового узла. В среднем автомобиль "ГАЗель" расходует порядка 8-10 литров бензина на 100 километров пути при средних нагрузках. Однако если перевести его на пропан или метан, "аппетит" машины возрастает почти в два раза.

Режим диагностики зажигания

При включении зажигания автомобиля автоматически вступает в работу система диагностики мотора ЗМЗ-406 (карбюратор ЗМЗ-405 - не исключение). Факт исправной работы электроника сигнализирует световой датчик. Он должен потухнуть при запуске двигателя.

В том случае, если диод продолжает светиться, это указывает на неисправность элементов и деталей электронной системы зажигания. В таком случае поломку следует немедленно устранить.

Инжекторный мотор

По техническим характеристикам и составным деталям двигатель с инжекторной системой питания не особо отличается от карбюраторного аналога 405-й модели.

При должной эксплуатации этот агрегат не менее надежен и практичен нежели с карбюратором, а вдобавок имеет и свои преимущества:

• Стабильные холостые обороты.
• Низкий уровень вредных выбросов в атмосферу.
• Коэфициент полезного действия ЗМЗ-406 инжектор имеет значительно выше, нежел аналог с карбюратором, так как топливная смесь подается своевременно и в нужном количестве. Соответсвенно, экономия топлива налицо.
• Повышение экономии топлива.
• Не нуждается в длительном прогреве двигателя в зимний период.

Единственным минусом инжекторного мотора является дороговизна в ремонте и обслуживании системы.

Провести диагностические и ремонтные работы не представляется возможным без специального оборудования и диагностических стендов. Поэтому осуществить самостоятельный ремонт двигателя ЗМЗ-406 инжектор - достаточно хлопотное дело. Зачастую при возникновении поломок в системе впрыска автолюбителю приходится пользоваться услугами специализированных центров по обслуживанию топливной аппаратуры, что может стоить недешево и занять довольно длительное время. Для того чтобы как можно реже сталкиваться с данной проблемой, необходимо своевременно производить замену топливных фильтров и заправлять автомобиль качественным бензином.

Головка блока

Все модификации двигателей оснащались одной головкой, которая соответствовала требованиям "Евро 2". С введением дополнительных требований "Евро 3" она была доработана и усовершенствована. Она не взаимозаменяема с предыдущей моделью.

В новой головке отсутствуют проточки системы холостого хода, теперь их функции возложены на электронный управляемый дроссель. Передняя стенка детали оснащена отверстиями для крепления защитного кожуха цепи, а с левой стороны расположены отливы для монтажа кронштейнов ресивера системы впуска. Деталь имеет запрессованные вставки из чугуна и направляющие втулки клапанов. Последние не нуждаются в периодической регулировке, так как их привод осуществляется с помощью цилиндрических толкателей с гидрокомпенсаторами. Модернизированная головка ЗМЗ-406 снизилась в весе на 1,3 килограмма. Устанавливая ее на двигатель, используют металлическую многослойную прокладку головки блока.

Блок цилиндров

Усовершенствуя двигатель ЗМЗ-406, инженеры смогли доработать картер и модернизировать процесс отливки. Так, удалось оснастить блок протоками в отливке между цилиндрами. Благодаря этому данный элемент стал жестким, а крепление головки осуществляется за счет более глубоких резьбовых отверстий и удлиненных болтов. В нижней части картера имеются отливы, образующие опоры коленвала вместе с крышками коренных подшипников. Крышки отлиты из чугуна и крепятся к блоку при помощи болтов.

Распределительный вал

Распредвал ЗМЗ-406 изготовлен путем отлива из чугуна с последующей обработкой и закалкой. Валы приводятся в движение за счет цепной передачи. На двигателе установлены два вала, профили кулачков которых имеют одинаковый размер.

Осевое смещение кулачков составляет один миллиметр по отношению к гидротолкателям. Этот фактор способствует вращению элементов гидроприводов при работающем двигателе, что существенно влияет на износ рабочей поверхности толкателя и делает его равномерным.

Цепной привод валов имеет гидравлические натяжители, которые работают от давления масла в смазывающей системе. Детали действуют на цепи непосредственно через пластиковые башмаки, которые крепятся на осях. На двигателях ЗМЗ-406 после модернизации для повышения практичности и долговечности стали применять вместо башмаков звездочки. Последние фиксируются на поворотных рычагах. Крепежные оси звездочек взаимозаменяемы с осями башмаков. Вместо удлинителя оси башмака натяжения верхней цепи стали использовать проставку, крепление которой к блоку осуществляется болтами.

Двигатель ЗМЗ-406 оснащается цепями привода распределительных валов. Их нет возможности заменить цепями, которые устанавливали на более ранние версии моторов.

Поршни

Они отливаются из сплава алюминия и имеют проточки под два кольца компрессионных и одно маслосъемное. Во время работы днище поршня охлаждается маслом через масленку в верхней головке шатуна.

Сферическая рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца имеет слой покрытия хромом, что способствует лучшей притирке кольца. Второй элемент покрыт слоем олова. Маслосъемное кольцо - комбинированного типа, оно состоит из расширителя и двух стальных дисков. Крепление поршня к шатуну осуществляется при помощи пальца, фиксируемого на два штопорных кольца.

Коленчатый вал

Отлит из чугуна с последующей обработкой и закалкой поверхности шеек токами высокой частоты. Устанавливается в блоке на пяти коренных подшипниках.

Перемещение коленвала соответственно оси ограничивается штопорными полукольцами, которые размещены в проточных пазах опоры и крышки третьего коренного подшипника. На валу находятся противовесы в количестве восьми штук. К задней части вала крепится маховик, в отверстии которого впрессована распорная втулка и подшипник качения первичного вала коробки переключения передач.

Масло

Силовая установка ЗМЗ-406 оснащена комбинированной системой смазки. Под действием давления происходит процесс смазки поршневых пальцев, шатунных и коренных подшипников коленвала, смазываются опорные точки распределительных валов, гидропривод клапанов, промежуточный вал и ведомая шестерня масляного насоса. Все другие детали и элементы мотора смазываются посредством разбрызгивания масла.

Масляный насос - шестеренчатого типа, имеет одну секцию и приводится в действие от промежуточного вала через винтовые шестерни. Система смазки оснащена масляным радиатором и полнопроточным фильтром очистки.

Вентиляция картера закрытого типа, с принудительным отводом газов.

Итак, мы привели подробное описание всех узлов, агрегатов и систем двигателя. Схема ЗМЗ-406 находится на фото выше.

Двигатель рядный четырехцилиндровый, оборудован комплексной микропроцессорной системой управления впрыском топлива и зажиганием (КМСУД).

Блок цилиндров отлит из серого чугуна. Между цилиндрами имеются каналы для охлаждающей жидкости.

Цилиндры выполнены без вставных гильз.

В нижней части блока находятся пять опор коренных подшипников коленчатого вала. Крышки коренных подшипников изготовлены из ковкого чугуна и крепятся к блоку двумя болтами.

Крышки подшипников растачиваются совместно с блоком, поэтому их нельзя менять местами. На всех крышках, кроме крышки третьего подшипника, выбиты их порядковые номера.

Крышка третьего подшипника совместно с блоком обработана по торцам для установки полушайб упорного подшипника.

К торцам блока болтами привернуты крышка цепи и сальникодержатель с манжетами коленвала.

Снизу к блоку крепится масляный картер.

Сверху на блоке установлена головка блока цилиндров, отлитая из алюминиевого сплава.

В ней установлены впускные и выпускные клапаны. На каждый цилиндр установлены по четыре клапана, два впускных и два выпускных.

Впускные клапаны расположены с правой стороны головки, а выпускные - с левой.

Привод клапанов осуществляется двумя распределительными валами через гидравлические толкатели.

Применение гидротолкателей исключает необходимость регулировки зазоров в приводе клапанов, так как они автоматически компенсируют зазор между кулачками распределительных валов и стержнями клапанов.

Снаружи на корпусе гидротолкателя имеется канавка и отверстие для подвода масла внутрь гидротолкателя из масляной магистрали.

Гидротолкатель имеет стальной корпус, внутри которого приварена направляющая втулка. Во втулке установлен компенсатор с поршнем.

Компенсатор удерживается во втулке стопорным кольцом. Между компенсатором и поршнем установлена разжимная пружина.

Поршень упирается в донышко корпуса гидротолкателя.

Одновременно пружина поджимает корпус обратного шарикового клапана.

Когда кулачок распределительного вала не нажимает на гидротолкатель, пружина прижимает через поршень корпус гидротолкателя к цилиндрической части кулачка распределительного вала, а компенсатор - к стержню клапана, выбирая при этом зазоры в приводе клапанов.

Шариковый клапан в этом положении открыт, и масло поступает в гидротолкатель.

Как только кулачок распределительного вала повернется и нажмет на корпус толкателя, корпус опустится вниз и шариковый клапан закроется.

Масло, находящееся между поршнем и компенсатором, начинает работать как твердое тело.

Гидротолкатель под действием кулачка распредвала движется вниз и открывает клапан.

Когда кулачок, поворачиваясь, перестает давить на корпус гидротолкателя, он под действием пружины перемещается вверх, открывая шариковый клапан, и весь цикл повторяется снова.

В головке блока с большим натягом установлены седла и направляющие втулки клапанов.

В нижней части головки блока выполнены камеры сгорания, в верхней – расположены опоры распределительных валов.

На опорах установлены алюминиевые крышки. Передняя крышка является общей для опор впускного и выпускного распределительных валов.

В этой крышке установлены пластмассовые упорные фланцы, которые входят в проточки на шейках распределительных валов.

Крышки растачиваются совместно с головкой блока, поэтому их нельзя менять местами. На всех крышках, кроме передней, выбиты порядковые номера.

Распределительные валы отлиты из чугуна. Профили кулачков впускного и выпускного валов одинаковые.

Кулачки смещены на 1,0 мм относительно оси гидротолкателей, что при работе двигателя заставляет их вращаться.

Это уменьшает износ поверхности гидротолкателя и делает его равномерным. Сверху головка блока закрыта крышкой, отлитой из алюминиевого сплава.

Поршни также отлиты из алюминиевого сплава. На донышке поршня выполнены четыре углубления под клапаны, которые предотвращают удары поршня по клапанам при нарушении фаз газораспределения.

Для правильной установки поршня в цилиндр на боковой стенке у бобышки под поршневой палец отлита надпись: «Перед». Поршень устанавливают в цилиндр так, чтобы эта надпись была обращена к передней части двигателя.

На каждом поршне установлены два компрессионных и одно маслосъемное кольца.

Компрессионные кольца отлиты из чугуна. Бочкообразная рабочая поверхность верхнего кольца покрыта слоем пористого хрома, что улучшает приработку кольца.

Рабочая поверхность нижнего кольца покрыта слоем олова. На внутренней поверхности нижнего кольца имеется проточка. Кольцо должно устанавливаться на поршень этой проточкой вверх, к днищу поршня.

Маслосъемное кольцо состоит из трех элементов: двух стальных дисков и расширителя.

Поршень крепится к шатуну с помощью поршневого пальца «плавающего типа», т.е. палец не закреплен ни в поршне, ни в шатуне.

От перемещения палец удерживается двумя пружинными стопорными кольцами, которые установлены в канавках бобышек поршней.

Шатуны стальные кованые, со стержнем двутаврового сечения. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка.

Нижняя головка шатуна с крышкой, которая крепится двумя болтами.

Гайки шатунных болтов имеют самостопорящуюся резьбу и поэтому дополнительно не стопорятся.

Крышки шатунов обрабатываются совместно с шатуном, и поэтому их нельзя переставлять с одного шатуна на другой.

В нижнюю головку шатуна устанавливают тонкостенные шатунные вкладыши. Коленчатый вал отлит из высокопрочного чугуна. Вал имеет восемь противовесов.

От осевого перемещения его удерживают упорные полушайбы, установленные на средней шейке. К заднему концу коленчатого вала прикреплен маховик.

На шатунах и крышках шатунов выбиты номера цилиндров. Для охлаждения днища поршня маслом в стержне шатуна и верхней головке выполнены отверстия.

Масса поршней, собранных с шатунами, не должна отличаться более чем на 10 г для разных цилиндров.

В нижнюю головку шатуна устанавливают тонкостенные шатунные вкладыши. Коленчатый вал отлит из высокопрочного чугуна.

Вал имеет восемь противовесов. От осевого перемещения его удерживают упорные полушайбы, установленные на средней шейке. К заднему концу коленчатого вала прикреплен маховик.

В отверстие маховика вставлены распорная втулка и подшипник первичного вала коробки передач.