В этой статье вы найдёте:

Двигатель ЗМЗ 406. Да будет впрыск!

ЗМЗ 406, на самом деле не так молод, как принято считать. Наработки по оборотистому верхневальному мотору для больших машин были начаты еще в СССР. Уже тогда было понятно, что при всех замечательных качествах семейства моторов и его предшественников нужно двигаться вперед.

Пути было два:

— Оставить старый блок и при сохранении общей схемы двигателя работать над современным обвесом;
— Создавать совершенно новый мотор.

Сторонники первой схемы нашлись в Ульяновске, где позднее будет создан впрысковый . Мотор хороший и очень удобный с точки зрения отсутствия технических проблем его установки на старые машины, что несказанно обрадовало сторонников прогресса в стане владельцев ГАЗ 21 (мотор устанавливается легко и непринужденно, стыкуясь с родным крепежом, КПП и т.д.).
Инженеры ЗМЗ, в свою очередь, выбрали вариант номер два и начали проектировать двигатель с нуля.

Создание

По одной из версий, ЗМЗ 406 и его собратья появились в результате прямого копирования и дальнейших работ по УХУДШЕНИЮ мотора B234i СААБ 9000. Автор этой истории подробно рассказывает о том, как хорош оригинал и какая кривая получилась с него копия, которую в процессе доводки сделали совершенно непригодной к эксплуатации. К сожалению, в этой достаточно широко растиражированной легенде не приводится ни конкретных фамилий, ни документов, ни каких бы то ни было иных проверяемых подтверждений истинности. Пожалуй, единственное, что, действительно, могло бы свидетельствовать в пользу этой версии — внешнее сходство моторов и одинаковый рабочий объем. Подробнее об этой ветке альтернативной реальности можно прочесть на самых разных ресурсах, от УАЗбуки и drive2, до drom и майловского проекта «Ответы». Статья везде приведена одна и та же. Более эта информация не встречается нигде из доступных источников.

Мы же рассмотрим иную историю возникновения этого мотора. Попытка перенести распределительный вал из блока цилиндров в головку предпринималась еще на этапе работы над двигателем ГАЗ 21, однако конструкция получилась не очень надежной, и в серию мотор пошел в нижневальной версии и сохранил эту конструкцию вплоть до двигателя ЗМЗ 402. Проектные работы над новым мотором стартуют в конце 80х годов прошлого века. Времена начинались непростые и потому, разработка и доводка мотора затянулись до начала 90х. В малую серию мотор пошел только в 1992 году. Планы были достаточно амбициозными, и новый двигатель предполагалось предложить не только традиционному партнеру в лице Горьковского завода, но и АЗЛК, БАЗ и даже ВАЗовцам. Однако экономика разваливалась на глазах, заводы выживали с трудом, и о постановке на конвейер новых машин речи не шло. В итоге потребителем новинки стал только ГАЗ.
Крупносерийное производство началось лишь в 1996 году и вышло на значительные объемы только к 1997-му.

Конструкция и особенности

Двигатель бензиновый, четырехцилиндровый шестнадцатиклапанный, рядный с распределенным впрыском топлива и микропроцессорной системой управления. Мощность 145 л.с. при оборотах коленчатого вала 5200. Рабочий объем — 2,28 литра.

Блок литой чугунный, цилиндры выполнены проточкой непосредственно в теле блока. Такое решение позволило сделать блок очень жестким, а зазоры в парах трения стали более стабильными. Тем не менее, предусмотрена возможность его ремонтной расточки (допускается три ремонта).
Вентиляция картера закрытого типа, принудительная.
Коленчатый вал из магниевого чугуна вращается в пяти опорах на подшипниках скольжения. Продольные перемещения вала ограничены упорными полукольцами, установленными в выборках третьей коренной опоры. Оба конца вала, на радость автослесарей, уплотнены самоподжимающимися резиновыми либо силиконовыми сальниками.
Поршни литые алюминиевые с двумя компрессионными и одним составным маслосъемным кольцом. Шатуны стальные двутаврового сечения, с разъемной нижней головкой на подшипнике скольжения. Поршневые пальцы плавающего типа, не закрепленные ни в поршне, ни в верхней головке шатуна. Продольное перемещение ограничено лишь стопорными кольцами. Ход поршня уменьшен до 86 мм. Диаметр поршня остался прежним — 92 мм.
Система смазки двигателя ЗМЗ 406 полнопоточная, комбинированная. Втулки, подшипники скольжения и гидротолкатели получают смазку под давлением, а стенки цилиндров смазываются разбрызгиванием. Масляный насос шестереночный, односекционный с достаточно оригинальной конструкцией привода. Традиционно вал масляного насоса приводится или зубчатой передачей от коленчатого вала, или через косозубые шестерни от распредвала, однако инженерам ЗМЗ такие решения показались недостаточно интересными, и они пошли своим путем. Привод вращается от промежуточного вала ГРМ, приводимого цепью. Получилось достаточно громоздко, но в целом достаточно надежно. Мотористы, в основном, считают это новшество вредительством, возможно, они правы. Редукционный клапан открывается при давлении в системе 0,7-0,9 кгс/см2, направляя масло в масляный радиатор, откуда оно стекает в картер двигателя. .
Система охлаждения замкнутого типа, работает под избыточным давлением.

В силу более высокой степени форсировки, двигатель достаточно требователен к качеству моторного масла и нуждается в более серьезном отношении к обслуживанию, чем его предшественники.
Головка блока отлита из алюминиевого сплава. Камера сгорания шатрового типа с четырьмя клапанами на цилиндр. Клапанный механизм получил гидротолкатели, что избавило автолюбителей от необходимости регулировки клапанов. Впускной и выпускной коллекторы разнесены по разным сторонам головки.
Распределительные валы теперь также расположены в головке, их два, один работает с впускными клапанами, второй — с выпускными. Валы литые из чугуна, вращаются на пяти опорах в подшипниках скольжения. Продольное перемещение валов ограничивается пластиковыми упорными полукольцами в передней крышке и передних опорах. Привод валов цепной, двухступенчатый с использованием промежуточного вала. Цепь верхней ступени имеет 70 звеньев, нижней — 90. Натяжение цепей регулируется автоматическими гидронатяжителями с упорными башмаками из износостойкого пластика. В дальнейшем, башмаки были заменены на рычаги со звездами, что увеличило ресурс механизма между ремонтами. Обратите внимание — цепи с разными типами натяжителей не взаимозаменяемые.
Выпускной коллектор чугунный.
Впускной коллектор отлит из алюминия, на нем смонтирован ресивер, к фланцу которого крепится дроссельный узел с тросовым приводом. Дроссель имеет подогрев от магистрали охлаждения двигателя.
Топливо подается в камеры сгорания через индивидуальные форсунки (распределенный впрыск). Управление впрыском электронное.
Система зажигания микропроцессорная. Опирающаяся в работе на показания датчиков двигателя.
В разные годы использовались блоки управления двигателем МИКАС-5.4, МИКАС-7.1, ИТЭЛМА VS 5.6, СОАТЭ. Соответственно, менялись и некоторые датчики, в частности ДМРВ.

Модификации и применяемость двигателей ЗМЗ 406

Двигатель ставился на автомобили:
Волга 3102;
Волга 3110;
Волга 31105;
ГАЗель;
Соболь.
Кроме того, ЗМЗ 406, многими автолюбителями вполне успешно устанавливается под капоты Волг двадцать четвертого семейства. Для этого приходится удалять правый усилитель моторного щита (мешает ресиверу), меняется проводка, в приборной панели ставятся другие указатели или меняется вся панель целиком (крепеж не совпадает, но ничего такого, с чем не справится целеустремленный человек). Также желательна замена бензобака, так как для работы электрического бензонасоса требуется противоотливная чаша, которой нет в баках старого типа, без нее, бензонасос при торможениях и разгонах подхватывает воздух. При замене бака нужно будет подгонять заливную горловину.
Известны случаи установки двигателя и на автомобили УАЗ взамен ЗМЗ 409, однако такая переделка весьма спорна, так как для внедорожника более актуален мотор с выраженным моментом на низах.

Существует несколько модификаций ЗМЗ 406:

ЗМЗ 4062.10 — впрысковый мотор для работы на бензине А92. Степень сжатия — 9,3. Предназначен для установки на легковые автомобили.
ЗМЗ 40621.10 — модификация двигателя 4062.10, соответствующая экологическим нормам ЕВРО-2.
ЗМЗ 4063.10 — карбюраторная версия мотора, предназначенная для установки на легкие коммерческие грузовики и микроавтобусы. Мощность снижена до 110 л.с.
ЗМЗ 4061.10 — карбюраторный двигатель для легкого коммерческого транспорта. Снижена до 8 степень сжатия, для работы на бензине А80. Мощность — 100 л.с.

Обобщение

На сегодняшний день, мотор выпущен тиражом более полутора миллионов, он является самым распространенным в России двигателем для легкого коммерческого транспорта.
ЗМЗ 406 изначально проектировался как основа для целого семейства новых моторов для самой разнообразной техники. В него конструктивно заложен огромный потенциал для модернизации и постройки на его базе двигателей с различными характеристиками. Так он послужил основой для создания моторов семейств ЗМЗ 409 и ЗМЗ 405.

К недостаткам семейства можно отнести:

проседание клапанных седел при длительной эксплуатации мотора на переобедненной смеси или на газовом топливе;
громоздкий механизм ГРМ, имеющий не очень большой ресурс (главным образом, нарекания вызывает система натяжения приводных цепей; впрочем, на сегодняшний момент существует сразу несколько наборов от различных производителей, позволяющих усовершенствовать данный узел);
также много критикуют блок управления от СОАТЭ с его ненадежным ДМРВ (особенно часто проблемы возникают при использовании газового топлива);
и главная проблема, присущая также и остальным современным моторам ЗМЗ — очень низкое качество запасных частей, некоторые из них производятся по технологиям, применение которых в данном случае недопустимо.

В целом же ЗМЗ 406 — очень надежный и ремонтопригодный двигатель, часто переживающий кузов машины, на которую установлен. Конечно, он более сложен, требует своевременного ухода и качественного масла, а многие его узлы уже нельзя чинить «на коленках молотком». Однако, при наличии соответствующего инструмента, не вызывает особых проблем, а запасные части доступны повсеместно.

Двигатель «3M3-406», в карбюраторном и инжекторном вариантах, серийно выпускался на Заволжском моторном заводе с 1996-го по 2008 год. Он устанавливался на автомобили Горьковского автозавода: легковые «Волги», лёгкие грузовики и микроавтобусы – «ГАЗели» и «Соболи».Это бензиновый, четырёхцилиндровый, рядный шестнадцатиклапанный двигатель с газораспределительным механизмом DOHC.

Мотор «3M3-406» не так уж «молод», как это повсеместно считается. Первые разработки по этому оборотистому и верхневальному варианту, призванному прийти на замену 402-му заволжскому мотору, были сделаны ещё во второй половине восьмидесятых годов. Было решено, несмотря на все замечательные качества двигателя , его успешность и востребованность, двигаться вперёд.

Существовало два пути, рассмотренных специалистами завода: оставить старый блок и, сохранив общую схему двигателя, поработать над современным его обвесом; либо создавать совершенно новый мотор. Оба варианта в итоге нашли своё воплощение. Первый – в Ульяновске, где был создан впрысковый «УМЗ-421» – надёжный и удобный (в том числе, и в смысле отсутствия технических проблем с установкой на старые машины, в частности, «ГАЗ-21»).

На Заволжском же моторном заводе фактически был создан совершенно новый мотор. Надо сказать, что попытки перевести распределительный вал из блока цилиндров в головку предпринимались здесь ещё на этапах работы над мотором для «ГАЗ-21». Однако та конструкция получилась не совсем надёжной, и в серийное производство мотор пошёл всё-таки в нижневальном варианте, сохранив эту конструкцию и до «3M3-402».

Впервые в отечественном машиностроении в конструкции «3M3-406» были применены: 4 клапана на каждый цилиндр, гидротолкатели, 2-х ступенчатый цепной привод двух распределительных валов, электронная система управления впрыском топлива и зажиганием.

До малого серийного производства двигатель «3M3-406» добрался только в 1992-м году. Им начали комплектовать «Волги» всех существовавших модификаций. Планы насчёт будущего нового мотора были амбициозными: предполагалось поставлять «3M3-406» не только на ГАЗ, но и на АЗЛК, и даже на ВАЗ. Однако в условиях полного развала экономики этим планам не суждено было осуществиться.

Единственным потребителем двигателей «3M3-406» так и остался Горьковский автомобильный завод. А основной частью машин, которые были укомплектованы мотором данной модели, стали грузовые «ГАЗели» и «Соболи», и, конечно же, микроавтобусы данных марок. Благодаря наращиванию объёмов производства этих машин, «3M3-406» в 1996 году был запущен в массовое серийное производство, а в следующем, 1997-м году предприятие вышло на очень значительные объёмы его выпуска.

На сегодняшний день, двигатель «3M3-406» выпущен общим тиражом более полутора миллионов единиц. Он является пока самым распространённым в России и СНГ двигателем для лёгкого коммерческого транспорта. При этом, «3M3-406» – вовсе не узко специализированный силовой агрегат. Он изначально был спроектирован как основа для целого семейства новых моторов, годящихся на самую разнообразную технику. В нём конструктивно заложен большой потенциал для модернизации и постройки на его базе двигателей с различным диапазоном характеристик. В частности, хоть «3M3-406» и не производится больше, он послужил основой для создания более мощных и современных инжекторных моторов семейств «3M3-409» и «3M3-405», а также для дизеля «3M3-514» и его модификаций.

Модификации мотора «3M3-406»

«3M3-4062.10» – инжекторный мотор для работы на бензине А-92. Обладает степенью сжатия – 9,3. Мощность – 150 л.с. Для легковых автомобилей и микроавтобусов.
«3M3-40621.10» – модификация двигателя «3M3-4062.10», соответствующая экологическому стандарту «Евро-2».
«3M3-4063.10» – карбюраторный вариант мотора, предназначенный для установки на лёгкие коммерческие грузовики и микроавтобусы. Мощность – 110 л.с.
«3M3-4061.10» – карбюраторный двигатель для лёгкого коммерческого транспорта. Снижена до 8 степень сжатия, для работы на бензине «А-80». Мощность - 100 л.с.

Конструкция и особенности устройства «3M3-406»

Рабочий объём любого варианта силового агрегата «3M3-406»составляет 2,28 литра (2,3). Основными конструктивными особенностями двигателя «3M3-406» являются: верхнее (в головке цилиндров) расположение двух распредвалов, установка по 4 клапана на каждый цилиндр (2-х впускных и 2-х выпускных).

Блок цилиндров

Блок цилиндров – литой чугунный. Цилиндры сделаны проточкой, непосредственно в теле блока. Данное решение обеспечило блоку бо́льшую жёсткость, и зазоры в парах трения являются очень стабильными. Предусматривается также и возможность ремонтной расточки двигателя (допустимо сделать три ремонта).

На верхней плоскости блока цилиндров двигателя «3M3-406» расположены 10 резьбовых отверстий «М14х1,5» для закрепления головки цилиндров. В нижней части блока «3M3-406» расположены 5 опор коренных подшипников коленвала.

Головка блока цилиндров отливается из алюминиевого сплава. Камера сгорания –шатрового типа, с 4-мя клапанами на каждый цилиндр. Клапанный механизм снабжён гидротолкателями, что избавляет владельцев от необходимости регулировки клапанов. Впускной и выпускной коллекторы являются разнесёнными по разным сторонам головки.

Как уже было отмечено, новшеством конструкции «3M3-406» стало то, что распределительные валы теперь также расположились в головке. Их 2, и один работает с впускными клапанами, другой – с выпускными. Валы,отлитые из чугуна, вращаются на пяти опорах в подшипниках скольжения. Продольное перемещение распределительных валов ограничено пластиковыми упорными полукольцами в передней крышке и передних опорах.

Привод валов – цепной, 2-хступенчатый, с использованием промежуточного вала. В цепи верхней ступени – семьдесят звеньев, в нижней –девяносто. Натяжение цепей регулируется автоматическими гидронатяжителями с упорными башмаками из износостойкого пластика. В последующем башмаки были заменены на рычаги со звёздами, что увеличило рабочий ресурс механизма между ремонтами. Цепи с разными типами натяжителей не являются взаимозаменяемыми.

Кривошипно-шатунный механизм

Вентиляция картера – принудительная, закрытого типа. Коленчатый вал, выполненный из магниевого чугуна «ВЧ60», вращается на подшипниках скольжения, в пяти опорах. Его перемещения в продольной плоскости ограничены упорными полукольцами, которые установлены в выборках 3-ей коренной опоры. Оба конца коленвала, на радость автослесарям, уплотнены самоподжимными резиновыми или же силиконовыми сальниками.

Поршни в двигателе «3M3-406» – алюминиевые, литые, с 2-мя кольцами компрессионными и 1 – кольцом составным маслосъёмным. Шатуны стальные, 2-таврового сечения, с разъёмной нижней головкой на подшипнике скольжения. Поршневые пальцы – плавающего типа, не закреплённые ни в поршне, ни в верхней головке шатуна. Продольное перемещение ограничивается стопорными кольцами. Ход поршня составляет 86 мм. Диаметр – 92 мм.

Система смазки

Мотор «3M3-406» оборудован полнопоточной, комбинированной системой смазки. Втулки, подшипники скольжения и гидротолкатели смазываются под давлением, а стенки цилиндров – разбрызгиванием. Масляный насос – шестерёночного типа, односекционный, с оригинальной конструкцией привода. Обычно вал масляного насоса приводится либо зубчатой передачей от коленвала, либо посредством косозубых шестерней от распределительного вала. А в «3M3-406» – привод вращается от промежуточного вала ГРМ, вращаемого цепью. Возможно, это громоздко, но надёжно. Редукционный клапан раскрывается при давлении в системе 0,7-0,9 кгс/см2, и направляет масло в масляный радиатор. Оттуда оно стекает в картер двигателя.

В силу более высокой степени форсировки, двигатель достаточно требователен к качеству моторного масла и нуждается в более серьёзном отношении к обслуживанию, чем его предшественники.

Система охлаждения

Система охлаждения – замкнутого типа, работающая под избыточным давлением, по традиционной схеме. Охлаждающая жидкость перекачивается помпой через блок, головку блока и радиатор. Термостат «TC 107-01» позволяет выполнять циркуляцию по малому кругу во время прогревания мотора, а при достижении температуры прогрева термостат открывается, пропуская охлаждающую жидкость по «большому кругу». Шкив коленчатого вала «3M3-406» передаёт крутящий момент на вал помпы, которая подаёт охлаждающую жидкость также и в печку автомобиля, с поддержанием при холодных погодных условиях хорошего микроклимата в кабине.

Система подачи топлива

Впускной коллектор является отлитым из алюминия. На нем закреплён ресивер, к фланцу которого присоединён дроссельный узел с тросовым приводом. Дроссель оборудован подогревом от магистрали охлаждения двигателя.
Подача топлива в камеры сгорания осуществляется через индивидуальные форсунки (тип впрыска – распределённый). Управление впрыском – электронное.
Система зажигания на «3M3-406» микропроцессорного типа. Она настраивается в зависимости от показаний датчиков двигателя. За годы выпуска в производстве двигателя «3M3-406» использовались блоки управления двигателем «МИКАС-5.4», «МИКАС-7.1», «ИТЭЛМА VS 5.6», «СОАТЭ». Соответственно, менялись и некоторые датчики, в частности «ДМРВ».

Различия в карбюраторных и инжекторных «3M3-406»

В карбюраторных «3M3-406» использовались карбюраторы модели «К-151». Увеличение степени сжатия до 9,3 (вместо 8,2 на двигателе модели «3M3-402») за счёт камеры сгорания с центральным расположением свечи; применение системы распределённого (поочередного, в соответствии с порядком работы цилиндров) впрыска топлива во впускную трубу электромагнитными форсунками, вместо карбюраторного питания, обеспечило повышение мощности и максимального крутящего момента, по сравнению с 402-м мотором и карбюраторным «3M3-406». А также одновременно способствовало снижению расхода топлива и уменьшению токсичности отработанных газов.

Для укрепления надёжности моторов «3M3-406» после перехода на инжектор, в условиях эксплуатации при бо́льшей мощности и бо́льших оборотов коленвала на моторе и был внедрён чугунный блок цилиндров без вставных гильз, имеющий высокую жёсткость и более стабильные зазоры в парах трения; ход поршня снизили с 92 мм до 86 мм, уменьшили вес поршня и поршневого пальца, применили более качественные материалы для коленвала, шатунов, болтов шатунов, поршневых пальцев и прочих деталей.

Конструкция привода распределительных валов двигателя – цепная двухступенчатая, с автоматическими гидравлическими натяжителями цепей; в клапанном механизме внедрены гидротолкатели, которые избавляют от надобности в регулировке зазоров.

Применение гидравлических устройств, внушительная степень форсировки двигателя «3M3-406» подразумевают высокое качество очистки моторного масла. Поэтому в моторе используется полнопоточный масляный фильтр с дополнительным фильтрующим элементом, который исключает попадание неочищенного масла в двигатель при запуске холодного двигателя, и при засорении основного фильтрующего элемента.

Привод вспомогательных агрегатов (водяного насоса и генератора) осуществляется более надёжным плоским поликлиновым ремнём.

На двигателях«3M3-406» использовано диафрагменное сцепление с так эллипснонавитыми накладками ведомого диска. Такая конструкция отличается значительной износостойкостью и исключительной долговечностью.

Комплексная система управления включает ещё и также функции управления системой зажигания, позволяя чрезвычайно точно дозировать подачу топлива, корректировать угол опережения зажигания, в том числе и по параметру детонации, при изменяющихся режимах работы мотора. Это позволяет обеспечить оптимальные мощностные, экономические и токсические показатели.

Технические характеристики и параметры «3M3-406» в цифрах

Рабочий объём – 2,28 л;
Порядок работы цилиндров: 1-3-4-2;
Диаметр цилиндра – 92 мм, ход поршня – 86 мм;
Межцилиндровое расстояние (расстояние между осями соседних цилиндров блока) – 106 мм;
Высота блока (расстояние между верхней плоскостью блока и осью коленчатого вала) – 299 мм;
Степень сжатия – 9,3;
Количество клапанов – по 4 на цилиндр, 2 – впуск, 2 – выпуск, итого 16 кл. на мотор;
Мощность – 100 л.с., при 4500 об/мин; 110л.с. при 4500 об/мин; либо 145 л.с. при 5200 об/мин, в зависимости от модификации (см. раздел выше);
Крутящий момент, Нм/об.мин – 177/3500, 186/3500, 201/4000 (аналогично);
Минимальные обороты, поддерживаемые на холостом ходу – 750-800 об/мин;
Диаметр расточки опор коленчатого вала (под коренные вкладыши) – 67 мм;
Расход топлива – 13…15 литров на 100 км в смешанном цикле;
Расход масла на угар – 0,3% от расхода топлива;
Масса незаправленого двигателя со сцеплением и электрооборудованием – 185, 187 или 192 кг, в зависимости от модификации;

В 2004 году. В новом автомобиле произошли существенные изменения, но много чего осталось от предшественника. В частности, на новую «Волгу» с самого начала устанавливали двигатели ЗМЗ 402 и ЗМЗ 406.

Двигатель ЗМЗ 402 в разрезе

В дальнейшем линейка моторов на 31105 сменилась – с 2006 года в серию пошли модели «сто пятой» с «Крайслеровским» двигателем объемом 2,4 литра, также добавился силовой агрегат ЗМЗ 405 объемом 2,5 л.

Странно, что вообще этот ДВС оказался на новой машине – нельзя же одним и тем же мотором оснащать автомобили так много лет. Впервые этот двигатель серийно стал устанавливаться на переходную в 1985 году, и с того времени не претерпел практически никаких изменений. Тем не менее, на он шел с завода в 2004 и 2005 году.

Замена масляного фильтра в моторе ЗМЗ-402

Но у ДВС ЗМЗ 402 все же были свои преимущества. Во-первых, у него более низкая цена, и автомобиль в комплектации с ним, соответственно, дешевле. Во-вторых, автовладельцев подкупала простота мотора. За столько лет производства силовой агрегат многими собственниками был изучен вдоль и поперек, и ремонтировали его иной раз чуть ли не в поле.

Из всех , 402-ой мотор самый маломощный и низкооборотистый. У него есть свои характерные неисправности, которые чаще всего встречаются:

Течь масла с заднего коренного подшипника (с сальниковой набивки);
Повышенный угар масла через поршневые кольца;
Обрыв шестигранного привода масляного насоса;
Выпадение седел клапанов в головке блока цилиндров.

Если со многими недостатками еще как-то можно было мириться, то выпадение седла клапана становилось настоящей катастрофой для автовладельца.

Разборка двигателя ЗМЗ 402

Седло чаще всего крошилось на мелкие кусочки и разлеталось по всем цилиндрам. В результате приходилось менять головку блока и поршневую группу, в обязательном порядке тщательно прочищать впускной коллектор и карбюратор. Выпадение седла – это технологическая недоработка завода, на любых других моторах такое почти не встречается. Кстати, 3М3 402 на «Волге» 31105 являлся единственным двигателем, имевшим карбюраторную систему, все остальные ДВС оснащались топливной системой инжекторного типа.

Несомненным плюсом 402-ого является то, что в него можно лить практически любое моторное масло. Таксисты в целях экономии доходили до того, что заправляли мотор самым дешевым «Камазовским» маслом и автолом М8. Причем доливку делали тем маслом, что было под рукой.

Оставалось только удивляться, как этот движок еще работает – при разборке нередко после такой эксплуатации можно было наблюдать не только нагар на всех внутренних деталях 402-ого, но и свернувшуюся консистентную смазку типа «солидол».

ЗМЗ 406

К тому времени, как мотор ЗМЗ 406 появился на «Волге» 31105, он уже был хорошо проверен на предыдущей модели 3110, и зарекомендовал себя в основном с положительной стороны. ДВС 406 серийно стал устанавливаться на «Волге» 3110 с 1997 года, и при меньшем объеме (2,3 л) имел большую мощность и лучший крутящий момент. Правда, в связи наличием электронной системы управления у ЗМЗ 406 добавились новые проблемы – нередко выходили из строя датчики и ЭБУ, происходили обрывы и замыкания в подкапотной проводке.

Так выглядит готовый к установке двигатель ЗМЗ 406

Некоторые неисправности можно было определить по кодам ошибок при включении зажигания, но уже рядовому пользователю транспортного средства разобраться с электроникой самостоятельно было не под силу. Диагностику в основном автовладельцы «Волги» с 406-ым мотором проходят на специализированной станции техобслуживания.

У 406-ого были свои «болячки»:

Относительно быстро изнашивались цепи и другие детали газораспределительного механизма;
Часто заклинивали гидронатяжители цепи ГРМ;
Периодически выходили из строя электрические выносные бензонасосы;
При малейшем перегреве прогорала прокладка головки блока, да и саму головку нередко коробило.

В конструкции ЗМЗ не продумана конструкция натяжения цепей ГРМ. Удлинитель верхнего башмака цепи имеет большую нагрузку, и нередко обламывается.

Цепь ГРМ на двигателе ЗМЗ 406

Его обламывание доставляет массу проблем:

Во-первых, его остатки приходится высверливать из блока цилиндров;
Во вторых, обрываются цепи, и приходится производить трудоемкий ремонт.

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:

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.
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.
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.
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.
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.
ЗМЗ 406 решена по традиционной схеме. Охлаждающая жидкость перемещается помпой ЗМЗ 406 через блок, головку блока и радиатор.
Есть и особенность – использован плоский поликлиновой ремень, исключающий вероятность неожиданного обрыва.
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.
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.
Датчик температуры охлаждающей жидкости помогает водителю вести постоянный контроль за температурой.
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:

Можно просто расточить цилиндр и использовать поршни большего диаметра. Но этот путь чреват снижением прочности блока.
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.

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.

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.