Обзор двигателей ЗМЗ и УМЗ

В России возможно нет человека, не знакомого с автомобилем «Газель». Население страны видит его на дорогах уже на протяжении 25 лет, и не только видит, но и активно пользуется услугами, в части касающихся перевозок грузов, пассажиров. Кроме этого, автомобиль активно эксплуатируется в народном хозяйстве в качестве специализированного транспорта, а также в медицине, МВД, МЧС и других государственных службах. До 2005 года «Газель» оснащалась, в основном, карбюраторными двигателями ЗМЗ-402 Заволжского моторного завода рабочим объемом 2,3 и 2,45 л и рабочей мощностью от 90 до 110 л. с., а также 98-сильный 2,89-литровый карбюраторный двигатель УМЗ-4215 Ульяновского моторного завода, рассчитанный на работу на низкооктановом бензине АИ-80. Впоследствии устанавливались инжекторные двигатели ЗМЗ-405 объёмом 2,5 л, ЗМЗ-406 объемом 2,28 л., а также дизель ГАЗ-560 Steyr и бензиновый мотор Chrysler, объемом 2,4 литра.

Водителям «Газелей» на заметку

Первый автомобиль «Газель» сошел с конвейера в 1994 году, на котором установили карбюраторный двигатель ЗМЗ-402. Конструкция мотора представляет алюминиевый блок цилиндров с их рядным расположением. Применялся распределительный вал, установленный в нижней части блока цилиндров и управляющий движением рокеров клапанов посредством штанг. По существу, это незначительно доработанный ЗМЗ-24Д, устанавливаемый на автомобилях ГАЗ-21 «Волга».

Мотор выпускался в различных модификациях с 1981 по 2006 г.:

1. ЗМЗ 402.10 — используется бензин марки А-92, степень сжатия – 8,2. Эксплуатируется на автомобиле «Волга».

2. ЗМЗ 4021.10 — на этом двигателе снижена степень сжатия 6,7 и рассчитан для эксплуатации с бензином марки А-76.

3. ЗМЗ 4022.10 — двигатель с форкамерно-факельным зажиганием. В конструкцию были внесены значительные изменения, в частности:

• установлена другая головка блока цилиндров;
• изменен впускной и выпускной тракт;
• применен распределительный вал с геометрией кулачков, отличающихся от предшественной модели;
• разработан специальный карбюратор К-156.

В итоге получился конструктивно сложный мотор, с незаметной технико-экономичными показателями и в 1992 году, производство форкамерных двигателей было свернуто.

4. ЗМЗ 4025.10 — аналог двигателя ЗМЗ 4021.10, предназначенный для автомобилей Газель.

5. ЗМЗ 4026.10 — аналог двигателя ЗМЗ 402.10, предназначенный для автомобилей Газель.

Основные характеристики и особенности ЗМЗ-405 (406)

Двигатель ЗМЗ-405 наиболее распространенный на автомобилях «Газель», «Соболь», «Баргузин» начал выпускаться с 2000 года. Первым автомобилем, на котором устанавливался 16-ти клапанный, четырех цилиндровый инжекторный двигатель с верхним расположением двух распределительных валов явился ГАЗ-3111 «Волга» бизнес-класса.

С 2004 года массово устанавливался на автомобилях «Газель» с различными модификациями.

Разработанный ЗМЗ-406 появился в составе автомобиля ГАЗ-3102 «Волга» с установленной инжекторной системой. На автомобилях «Газель» двигатель ЗМЗ-406 работает с использованием карбюратора К-151 и электронной системой управления зажиганием. Блок управления МИКАС 5.4, МИКАС-7.1, ИТЭЛМА VS 5.6 или СОАТЭ на основе полученных сигналов с датчиков положения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости, абсолютного давления и детонации распределяет точное образование искры на электродах свечей и производит на разных режимах двигателя коррекцию угла опережения зажигания. Это наиболее простой вариант использования электронной системы управления, так как блок не участвует в регулировании топливоподачи.

Основные характеристики двигателя ЗМЗ-406:

— конфигурация – рядный;

— блок цилиндров – чугун;

— число цилиндров – 4;

— диаметр – 92 мм;

— объем – 2,28;

— ход поршня – 86;

— степень сжатия – 9,3;

— материал ГБЦ – алюминий;

— максимальная мощность – 145 л.с. при 5200 об/мин;

— годы производства – 1993-2008.

Одной из особенностей 406-го (и 405-го, соответственно) явилось внедрение в систему газораспределительного механизма гидрокомпенсаторов, исключающая регулярную регулировку тепловых зазоров клапанов. Удачная конструкция гидрокомпенсаторов позволила корректно выстраивать зазоры на разных режимах двигателя.

В приводе газораспределительного механизма для обеспечения синхронного вращения двух распределительных валов используются две цепи – нижняя и верхняя. Нижняя цепь передает вращение от коленчатого вала промежуточному. От промежуточного вала верхняя цепь передает вращение двум распределительным валам – впускному и выпускному. Согласно инструкции завода-изготовителя замена цепей производится через каждые 75 тыс. км пробега, но часто при проверке натяжения выявляется, что пробег для замены можно увеличить и в реальной эксплуатации цепи работаю без замены до 250 тыс. км. Возникают и совершенно противоположные случаи, когда цепи вытягиваются, не достигнув установленного предельно допустимого пробега. Причинами быстрого износа цепей служат использование материала коммерческого производства (контрафактные) и импортного изготовления. Необходимо отметить, что двигатели ЗМЗ-406 и ЗМЗ-405 работают великолепно в случае использования при ремонте оригинальных запасных частей, производимых Заволжским моторостроительным заводом.

Основные характеристики двигателя ЗМЗ-405:

— конфигурация – рядный;

— блок цилиндров – чугун;

— число цилиндров – 4;

— диаметр – 95,5 мм;

— объем – 2,46;

— ход поршня – 86;

— степень сжатия – 9,4;

— материал ГБЦ – алюминий;

— максимальная мощность – 152 л.с. при 5200 об/мин;

— годы производства – с 2000.

Скрытая неисправность мотора ЗМЗ при замене распредвалов и методы устранения

При замене распределительных валов следует особое внимание обратить на производителя, так как приобретая контрафактные и установив их на двигатель с огромной вероятностью можно получить в итоге несбалансированную работу мотора, хлопки, рывки и отсутствие тяги. Это и есть скрытая неисправность, полученная заменой не соответствующих техническим нормам распределительных валов. Скрытой она называется по причине возникающего вопроса владельца автомобиля о неравномерной работе двигателя после проведенного ремонта и заменой совершенно новых запасных частей.

Начинается поиск причин, повлекших несбалансированную работу двигателя и, как правило, перебирается все, начиная от замены свечей зажигания и заканчивая измерением компрессии в цилиндрах. Но при всех поисковых действиях специалисты получают удовлетворительные результаты каждого проверяемого узла, а двигатель продолжает «трясти». В конечном итоге, если срабатывает логика, то при возврате на место старых, «родных» валов работа двигателя входит в нормальный режим.

С целью предотвращения такой неисправности, вызванной установкой не соответствующих распределительных валов необходимо внимательно осмотреть его на предмет обработки рабочих поверхностей и нанесенных маркировок. Для этого нужно знать, что для двигателей семейства ЗМЗ выпускаются валы:

— 406.1006015-10 (устанавливаются на ЗМЗ-4062, ЗМЗ-40522 и ЗМЗ-409);

— 406.1006015 (устанавливаются на ЗМЗ-4061, ЗМЗ-4063).

406.1006015 отличается от 406.1006015-10 высотой подъема толкателя – 8 и 9 мм соответственно, и наличием менее широкой фазы.

Обратить внимание на точки маркировок:

— в литье на промежуточной шейке вала указывается номер изделия «406»

— на переднем торце вала наносится товарный знак «ЗМЗ» и штампы контроллера ОТК

— в литье на промежуточной шейке вала указывается номер модельного комплекта и порядковый номер литейного комплекта

— в качестве отличительной метки для двигателя «4061» на поверхности квадрата сверлится лунка диаметром 10 мм на глубину 2 мм

— в литье на промежуточной шейке вала указывается знак «Р» — обозначение завода-изготовителя заготовки «Руслич»

Результаты исследования контрафактных деталей в цифрах приводить в статье не имеет смысла, так как практически высокоточные измерения сложных профилированных поверхностей в условиях даже самых дорогих автосервисов провести невозможно из-за отсутствия необходимых приборов.

 Возможные неисправности двигателей ЗМЗ 406 (405)

1. Двигатель не запускается или запускается с продолжительным вращением стартера. В этом случае проверить давление топлива в рампе форсунок. Давление в рампе со обратным сливом при включении зажигания должно достигать 3 атм, в рампе, не имеющей обратного слива – 3,8 атм. Необходимо также убедиться в исправности датчика температуры охлаждающей жидкости.
2.  Двигатель неожиданно (возможно после щелчка) стал работать не сбалансированно и появился шум цепи привода распределительных валов. Возникшая проблема может быть связана с заклиниванием гидронатяжителя цепи, что приводит к провисанию ее и перескоку звена на звездочке.
3. Повысился расход моторного масла. Обратить внимание на выхлоп в глушителе. Если на выхлопе наблюдается обильное выделение дыма, то возможно повреждены маслосъемные колпачки. Причиной высокого расхода может явиться и отсутствие герметичности между крышкой клапанов и лабиринтного маслоотражателя.
4. Возникающие провалы при резком ускорении вызывают катушки зажигания, у которых произошло межвитковое замыкание.
5. Если после дождя двигатель «затроил», то необходимо проверить в свечных колодцах наличие воды.

Двигатели внутреннего сгорания УМЗ

Класс ветеранов отечественного машиностроения, в части касающихся производства силовых установок для автомобилей «Волга», «Газель», бортовых, а также цельнометаллических уазиков и большого ряда автомобилей «УАЗ».

Восьми клапанный двигатель УМЗ-4216 Ульяновского моторного завода является разработан карбюраторных двигателей УМЗ-421 и ЗМЗ-410. Распределительный вал находится в нижней части блока цилиндров, где движение коромысел приводится посредством действия сталеалюминевых штанг.

Продолжение модернизации привело к реализации управляемой топливной системы с применением форсунок. В итоге в разработанном двигатель УМЗ-4216 изменился только заменой внешних узлов и деталей, а именно:

• установлен впускной коллектор с добавлением ресивера;
• в головке блока предусмотрены специальные отверстия для форсунок;
• внедрена и реализована в конструкции рампа форсунок;
• задний веревочный сальник коленчатого вала, пропитанный графитовой смазкой заменен резиновым сальником.

Основные характеристики и особенности УМЗ-4216

Основные характеристики двигателя УМЗ-4216:

• конфигурация – рядный;
• блок цилиндров – чугун;
• число цилиндров – 4;
• диаметр – 100,0 мм;
• объем – 2,89;
• ход поршня – 92;
• степень сжатия – 8,8;
• материал ГБЦ – алюминий;
• максимальная мощность – 106,8 л.с. при 3500 об/мин;
• годы производства – с 2000.

Характерные неисправности УМЗ-4216

Характерные неисправности двигателя УМЗ-4216 в сравнении с двигателем ЗМЗ-405 определяются их малым количеством. Главным превосходящим преимуществом при эксплуатации двигателей УМЗ и ЗМЗ на газе является устойчивость к прогоранию клапанов перед ЗМЗ-405. Показатель устойчивости к прогоранию при использовании газового топлива (пропан, метан) сводится практически к нулю на УМЗ-4216, в то время как на двигателе ЗМЗ-405 вероятность прогорания составляет ориентировочно 70%, что создает владельцу атмосферу непредвиденных затрат на ремонт и простой автотранспорта.

Одной из важных характерных неисправностей 4216 является «троение» двигателя, связанное с некорректными тепловыми зазорами клапанов и решается это элементарным регулированием. В случае установленных гидрокомпенсаторов неисправность «троения» устраняется регулированием положения плунжеров, чисткой гидрокомпенсаторов, заменой их новыми или переходом на штанги без их наличия.

Остальные неисправности типовые – это низкое давление топлива, износ свечей зажигания и высоковольтных проводов и т.д.

Итоговое сравнение двигателей ЗМЗ-405 и УМЗ-4216

Рассмотрев характеристики двигателей ЗМЗ-405 и УМЗ-4216 можно сделать итоговый сравнительный анализ, учитывая положительные и отрицательные стороны каждого:

• Конструкция газораспределительного механизма имеет свои плюсы и минусы. На ЗМЗ двух вальная система, находящаяся в жесткой связи головки блока с блоком цилиндров через цепную передачу. На УМЗ механизм газораспределения не связывает ГБЦ с блоком цилиндров, так как передающая шестерня находится в нижней части блока цилиндров. Благодаря такой конструкции ГРМ двигателя УМЗ демонтаж ГБЦ значительно упрощен.
• Установленные гидрокомпенсаторы на ЗМЗ работают устойчиво, в то время как на УМЗ вызывают неисправности, в результате, как вынужденная мера требуется производить замену штанг и регулировать тепловые зазоры вручную.
• Двигатель ЗМЗ мощнее и приёмистый, но в противовес УМЗ обладает неплохой тяговой характеристикой.
• При работе на газе (пропан, метан) УМЗ выносливее в сравнении с ЗМЗ. Клапаны часто «горят» на ЗМЗ.