Двигатель ЗМЗ-40630А: современное сердце новых «ГАЗелей»
Автомобили «ГАЗель» оснащаются двигателями УМЗ и ЗМЗ, однако в последние годы наибольшее предпочтение отдается силовым агрегатам серии ЗМЗ-406. Одним из самых современных моторов в этой линейке является ЗМЗ-40630А — о его конструкции, характеристиках, особенностях и обслуживании рассказано в статье.
Общий взгляд на двигатель ЗМЗ-40630А
Линейка двигателей ЗМЗ-406 выпускается Заволжским моторным заводом с 1997 года, за это время силовой агрегат получил самое широкое распространение (изготовлено более полутора миллиона штук), известность и популярность среди автомобилистов. Актуальные модификации двигателя далеко ушли от первоначального 406-го мотора, они обладают отличными характеристиками, высокой надежностью и качеством, благодаря и чему завоевали серьезную долю рынка.
ЗМЗ-40630А — одна из последних модификаций двигателя с улучшенными характеристиками. Это карбюраторный четырехцилиндровый рядный двигатель с рабочим объемом 2,3 литра и мощностью 98 л.с., разработанный под применение бензина марки А-92 (АИ-93). Газораспределительный механизм мотора — двухвальный 16-клапанный, оба вала размещены в верхней части ГБЦ. Мотор оснащается современной микропроцессорной системой зажигания. Силовой агрегат комплектуется карбюратором К-151Д, заменившим ранние «Солексы».
В настоящее время мотор ЗМЗ-40630А ставится в качестве силового агрегата на автомобили «ГАЗель» различных модификаций, в том числе на ГАЗ-2705, 27057, 3221, 32212, 322132, 322133, 32214, 32217, 322173, 322174 и другие. Также силовой агрегат ограниченно используется в мотонасосах, генераторных установках и других автономных устройствах.
Конструкция, особенности и комплектация силового агрегата
Двигатель имеет классическую конструкцию, в которой, однако, нашли применение современные решения и технологии.
Блок цилиндров. В двигателе используется литой чугунный (из серого чугуна) блок, выполненный заодно с цилиндрами. То есть, в данном блоке отсутствуют гильзы, что повышает его прочностные качества, упрощает изготовление и обслуживание. Между цилиндрами располагается водяная рубашка, образованная развитыми каналами для циркуляции охлаждающей жидкости. Также каналы выходят в верхнюю привалочную поверхность для соединения с каналами в ГБЦ. В блоке отлито пять опор для монтажа коленвала, которые закрываются индивидуальными крышками на двух болтах.
На тыльной части блока выполнена привалочная поверхность, к которой на болтах монтируется картер сухого сцепления, здесь же устанавливается алюминиевая крышка, которая удерживает уплотнение заднего торца коленвала. Такая же крышка предусмотрена и в передней части. Блок устанавливается на раму автомобиля через две боковые опоры, в качестве третьей опоры выступает картер коробки передач.
Нужно отметить, что верхняя привалочная поверхность блока не шлифуется, поэтому при установке ГБЦ важную роль играет прокладка. Часто автовладельцы при доработке двигателей серии ЗМЗ-406 шлифуют эту поверхность, такое решение помогает улучшить характеристики и надежность силового агрегата.
Непосредственно на блоке располагается штуцер для отбора охлаждающей жидкости в отопитель. Это один из недостатков мотора, потому что жидкость в месте ее отбора имеет невысокую температуру (ниже, чем в ГБЦ), и печка в «ГАЗелях» с данными силовыми агрегатами зачастую работают недостаточно эффективно.
Головка блока цилиндров. В моторе применяется литая ГБЦ из алюминиевого сплава. В каждой камере сгорания выполнено по четыре седла (отлиты из жаропрочного чугуна) под тарелки двух впускных и двух выпускных клапанов. Направляющие втулки всех 16 клапанов — из легированного чугуна, после обработки они намертво запрессованы в головку. Интересно отметить, что при установке седел и направляющих они охлаждаются до -40 ... -45°C, а ГБЦ, напротив, нагревается до 175°C — это обеспечивает максимально плотную установку деталей и надежность всей конструкции.
В верхней части головки предусмотрены колодцы под гидротолкатели (гидрокомпенсаторы), исключающие необходимость регулировки теплового зазора. В центре камеры сгорания выполнено отверстие под установку свечи зажигания. С одной стороны головки предусмотрено четыре прямоугольных окна выпускных каналов, с другой стороны — восемь окон для впускных каналов (по каналу на каждый впускной клапан).
Также в верхней части головки выполнены опоры для установки двух распределительных валов — по пять опор на каждый вал. При этом первые опоры обоих валов закрываются одной общей крышкой, а остальные восемь опор имеют индивидуальные крышки. Все крышки растачиваются уже в сборе с ГБЦ, поэтому их нельзя менять местами, для правильной установки все крышки (за исключением первой) имеют маркировку.
ГБЦ монтируется на блок посредством десяти болтов через термоустойчивую прокладку.
Следует отметить, что на ЗМЗ-40630А используется общая для всех модификаций двигателя головка, поэтому перед установкой она дорабатывается. В частности, отверстие под установку датчика фаз (используется в инжекторных модификациях) закрывается заглушкой, также закрываются и отверстия под форсунки, расположенные между впускными каналами.
Кривошипно-шатунный механизм. Основу механизма составляет литой полнопротивовесный коленчатый вал, изготовленный из высокопрочного чугуна. Вал имеет пять опор и восемь противовесов (по два на каждую шатунную шейку), диаметр опорных шатунных шеек составляет 56 мм, коренных — 62 мм. Установка коленвала на опоры, а также монтаж шатунов на валу осуществляется через вкладыши (подшипники скольжения). На носке вала посредством шпонок устанавливается звездочка для привода ГРМ, здесь же располагается шкив привода механизмов двигателя, объединенный с диском синхронизации и демпфером. В задней части коленвал с помощью шести болтов соединен с чугунным маховиком.
Подача смазочного материала к подшипникам в коленчатом вале осуществляется через масляные каналы. Масляные каналы в шейках — сквозные, имеют выход с двух сторон, они соединены с каналами, просверленными наискосок в шейках и щеках. Причем данные каналы имеют большой внутренний объем, поэтому скопившегося в них масла хватает для эффективной смазки в моменты «масляного голодания» двигателя (например, при резких поворотах). Выходы каналов в щеках закрыты резьбовыми пробками, которые позволяют прочищать каналы при ремонте двигателя.
Поршни на ЗМЗ-40630А — литые, изготовлены из кремнистого алюминиевого сплава. В днище поршня выточены специальные углубления под тарелки клапанов, предотвращающие поломку деталей при аварийном нарушении фаз газораспределения. Поршни оснащаются двумя компрессионными и одним маслосъемным кольцами. Важно отметить, что ось отверстия под палец в поршне расположена ассиметрично, что требует правильного расположения поршней в двигателе. Для обеспечения правильности установки в поршне имеется надпись «ПЕРЕД» - эта сторона поршня должна быть обязательно обращена к передней по ходу движения автомобиля части двигателя.
Поршни шарнирно монтируются на коленвал с помощью стальных шатунов. Верхняя головка шатуна стандартная неразборная, с впрессованной втулкой из оловянистой бронзы. Нижняя часть шатуна — разборная, причем у всех шатунов индивидуальные крышки, которые нельзя переставлять. В шатуне выполнены масляные каналы, обеспечивающие подачу масла внутрь поршня для его охлаждения.
Газораспределительный механизм. Как уже было сказано, в ГРМ работает два распределительных вала, они отлиты из чугуна, при этом поверхности кулачков при отливке отбеливается для повышения прочности. Валы опираются на головку в пяти точках, причем их первые опорные шейки обладают большим диаметром (42 мм), чем все остальные (35 мм) — это обеспечивает правильность их установки. Валы изготовлены таким образом, что оси их кулачков смещены относительно осей гидрокомпенсаторов, такое решение обеспечивает вращение последних для равномерного износа и лучшей работы.
Привод распределительных валов — цепной, двухступенчатый. То есть, одна цепь располагается на звездочке коленвала и звездочке промежуточного вала, а вторая — между звездочкой промежуточного вала и звездочками распредвалов. На всех входящих в привод звездочках выбиты метки для точной установки и регулировки фаз газораспределения. Натяжение цепей обеспечивается гидронатяжителями, которые не нуждаются в регулировке. Промежуточный вал также служит для передачи крутящего момента на масляный насос.
Впускные и выпускные клапаны производятся из специальных легированных жаропрочных сортов сталей, причем для повышения надежности выпускного клапана по окружности его тарелки (по фаске) дополнительно наплавлен слой из хромоникелевой стали. Тарелки клапанов имеют разный диаметр, у впускных — 37 мм, у выпускных — 31,5 мм. Стержни клапанов располагаются в чугунных направляющих втулках, их прижим обеспечивается двумя пружинами разного диаметра и с противоположной намоткой. Привод всех клапанов от кулачков распредвалов обеспечивается гидркомпенсаторами.
Система смазки силового агрегата — традиционной схемы, в ней сочетается смазка трущихся поверхностей под давлением (за счет закачки масла насосом) и разбрызгиванием. Для тонкой очистки масла от загрязнений используется полнопоточный одноразовый фильтр. Циркуляция масла обеспечивается классическим шестеренчатым масляным насосом, смонтированным непосредственно в поддоне. Насос монтируется на крышке третьего коренного подшипника. Объем смазочного материала — 6 литров.
В данном силовом агрегате реализована система вентиляции картера, разрежение для ее действия отбирается от впускной трубы. Причем на оборотах и нагрузках система функционирует неодинаково: на холостых оборотах просочившиеся в картер газы отсасываются непосредственно в карбюратор (выходят к дроссельным заслонкам), при большой нагрузке — через отдельную трубку поступают к воздушному фильтру, на всех остальных режимах — по обоим путям.
Система охлаждения двигателя каких-то особенностей не имеет, однако при его установке в «ГАЗели» микроавтобусы и фургоны часто применяется схема с двумя отопителями. В этом случае в систему охлаждения включается два радиатора отопителя, а также дополнительный электрический насос для подачи охлаждающей жидкости к удаленному (дополнительному) отопителю.
Система питания двигателя тоже стандартная, оснащается двумя фильтрами (фильтром-отстойником и фильтром тонкой чистки), топливным насосом Б-9В диафрагменного типа с возможностью ручной прокачки, воздушным фильтром сухого типа и двухкамерным карбюратором К-151Д.
Также в двигателе предусмотрена система рециркуляции отработанных газов, которая включается только на прогретом моторе, работающем под нагрузкой.
Привод агрегатов двигателя (водяного насоса, генератора и насоса гидроусилителя руля) осуществляется надежным поликлиновым ремнем, крутящий момент отбирается от закрепленного на носке коленвала шкива. Натяжение ремня обеспечивается регулируемым натяжным роликом.
Наконец, в силовом агрегате используется современная микропроцессорная система зажигания. Ее основу составляет электронный модуль, обеспечивающий изменение работы зажигания на различных режимах. В систему включено несколько датчиков, в том числе датчик детонации.
Вопросы эксплуатации и обслуживания двигателя ЗМЗ-40630А
Эксплуатация и техническое обслуживание двигателя не имеет каких-то особенностей, работы проводятся согласно сервисной карте и инструкции. Отметим лишь самые основные моменты:
• Двигатель НЕ нуждается в регулировке тепловых зазоров клапанов, в регулировке натяжения цепей ГРМ, а также в подтягивании болтов ГБЦ;
• Периодически необходимо производить регулировку фаз газораспределения;
• Уровень масла проверяется ежедневно, либо каждые 300-500 км пробега;
• Каждые 10 тысяч км пробега производится замена масла, а заодно и масляного фильтра;
• Ежедневно следует применять уровень жидкости в системе охлаждения;
• В системе жидкостного охлаждения допустимо применение только антифризов;
• После первых 5000 км пробега (после обкатки) следует проверять общее состояние двигателя.
Обычно первое ТО проводится после 2000-2500 км пробега (это период обкатки), ТО-1 — каждые 10 тысяч км пробега, ТО-2 — каждые 20 тысяч км пробега. Некоторые работы по обслуживанию проводятся каждые 40 тысяч км пробега. Также рекомендуется производить сезонное техническое обслуживание.
Двигатель ЗМЗ-40630А показал себя с самой лучшей стороны, благодаря использованию традиционной карбюраторной системы питания он имеет меньшую стоимость и высокую надежность, обеспечивает отличные технические характеристики и стабильность работы на различных режимах. При своевременном обслуживании, применении качественных расходных и запасных частей, и при щадящей эксплуатации двигатель будет работать на протяжении многих лет, эффективно решая задачи вашего бизнеса.