Что за «проходимец» без дизеля? Недоразумение. Ползти по грязи или песку, пробираться по лесной чаще с бензиновым мотором неловко. Производитель много лет ищет УАЗу достойную силовую установку. Но всё как-то неуклюже. Другое дело .

ДЕТИ ГРАНТА

Сначала была польская дизельная наддувная «Андория»: 2,4 л, 86 сил - помните? Недурной, в основе английский мотор, только дорогой. Его покупали бы, будь на него запчасти. На смену ему в 2005-м пришло наше чудо - дизельный ЗМЗ-514. Тут и запчасти повсюду, и недорогие генераторы, стартеры, сцепление, подушки силового агрегата, форсунки, а еще и сеть станций развитая. Отлично! Да вот беда, дизель ломался в руках «колхозников».

Чуть перегрелся - и увело головку. Раз в неделю не заглянул под днище - распрощался с опорами силового агрегата, подержал высокие обороты - оборвал ремень, загнул клапаны… Избави бог прицеп потянуть и нагрузить его покрепче: дизелек вкладыши раздавит!

Конструкторов не хулю: они решали спущенную сверху задачу соорудить из бензинового мотора ЗМЗ‑406 дизель. А качественно сделать это невозможно. Скажем, чтобы получить те же характеристики, что у бензинового мотора, коленчатый вал придется нагрузить в полтора раза больше. Значит, нужно увеличить диаметр и длину шеек, иначе вкладыши расплющит. А хорошо бы еще и радиус кривошипа увеличить, ведь дизель - моментный мотор. Но куда? Блок уже есть, «колено» тоже. Получите ЗМЗ-514 - полный компромисс.

Такой мотор подошел бы легкой машине, например «Ниве», но парни из Тольятти ищут себе пару с родословной. Поэтому опытные джиперы, владеющие 514-м, обращаются с ним крайне нежно. Даже снимают железную крышу и сиденья, чтобы заволжскому дизелю жизнь облегчить.

ПО-СОСЕДСКИ

Однако внедорожный люд стонать не привык и начал искать альтернативу дизелю. Ульяновская компания «Дартех» заслала гонцов в соседний Китай, где есть крупное предприятие: в год отгружает на внешний и внутренний рынки 500 тысяч лицензионных дизелей, в том числе и «Исудзу».

Заказали образец - 92-сильную наддувную «четверку» F-Diesel 4JB1T. Разобрали, обмерили и признали годной для монтажа на УАЗ. Адаптировали все датчики двигателя для работы с контрольными приборами, подогнали крепления силового агрегата и передали чертежи китайцам для изготовления плиты-переходника под наши коробку передач и сцепление.

Испытания дизель выдержал уверенно. Проверяли и в обыденной жизни, и в очень жестких условиях - «по мотивам» популярных в Ульяновской губернии трофи-рейдов, в которых надо ехать быстро, но по уши в грязи и с лебедкой. На финише показал время не хуже, чем у боевых аппаратов.

После «Дартех» наладил мелкую серию УАЗов - от «буханки» до «Патриота» - с такими моторами.

МЕДЛЕННО, НО УВЕРЕННО

Я опробовал машину на ходу. Трудовую историю дизеля-работяги не скрыть. Рычагом коробки надо орудовать быстро, чувствовать грань тяги на каждой ступени. Но привыкаешь сразу. Темп в городе на уровне, не уступит легковушкам в столице губернии. На пятой передаче могу двигаться без надрыва и на шестидесяти, и разогнаться, не жмурясь, до ста двадцати. Тянет! Сцепление туговато, но работает плавно, о подгазовке можно забыть. Потому маневрировать на парковке с этим дизелем так же просто, как с автоматической трансмиссией.

В лесных далях УАЗ - словно сохатый. Ломает чащу и едет там, где и ступить страшно.

В лес мы попали в начале зимы и уткнулись в еще не замерзшую колею. «Включай пониженную - и можешь даже не газовать», - посоветовал мне спутник, инженер компании. Страшновато: если ввалимся без разгона, встанем и утонем. Лезть за тросом лебедки в грязную жижу из снега и льда - перспектива малоприятная: на ногах ботиночки с тонкой подошвой. Да деваться некуда - окунаюсь в болотце. Сердце замирает, но быстро отходит. Мотор, сочно посапывая на двух тысячах, уверенно тянет. Колеса подламывают лед, умудряются чем-то зацепляться в грязи, и машина ползет по колее как ни в чем не бывало. Туфли остались чистыми… С бензиновым такое не прокатило бы.

СТОИТ ЛИ?

«Дартех» выпустил за год более двух десятков машин с моторами F-Diesel. Нареканий от владельцев не поступало. Утверждают, что даже в Японии, на Хоккайдо, катается такой автомобиль и хозяин вполне себе доволен. Цена «УАЗа-Хантер» с китайским мотором - 650 тысяч рублей. Дорого? Пожалуй. Ведь заводской УАЗ с бензиновым двигателем стоит всего 400 тысяч, с дизелем - 450 тысяч. При расходе солярки 8 л на сотню экономия на топливе погасит переплату в 250 тысяч рублей лишь к 90 тысячам километров пробега. Но с бензиновым не получить тех внедорожных качеств, которые дает дизель.

Двигатели ЗМЗ-514 предназначены для установки на автомобили УАЗ с колесной формулой 4х4 и полной массой до 3 500 кг и эксплуатации при температурах окружающего воздуха от минус 45°С до плюс 40°С, относительной влажности воздуха до 75 % при температуре плюс 15°С, запыленности воздуха до 1 г/м 3 , а также в районах, распложенных на высоте до 4 000 м над уровнем моря.

На настоящий момент (2016г.) в линейке дизельных двигателей ЗМЗ есть две модели: ЗМЗ-5143.10 с механическим ТНВД и ЗМЗ-51432.10 CRS системой топливоподачи Common Rail

Внешний вид двигателя ЗМЗ-5143.10 :

Внешний вид двигателя ЗМЗ-51432.10 CRS

История создания двигателя

История дизельного двигателя на ЗМЗ началась с 1978-го года, когда завод ГАЗ выдал ЗМЗ задание на проектирование нового семейства моторов Э403.10 для перспективной «Волги». В программе был и 2,3-литровый турбодизель с чугунным блоком цилиндров. Расчетная мощность - 80–90 л. с. Но до дизеля тогда дело не дошло.

402.10.
В 1982 - 1984 гг. были проведены работы по созданию дизельного двигателя для легкового автомобиля «Волга» с рабочим объемом 2.45 дм3, максимальной мощностью 50 кВт (68 л.с) при частоте вращения коленчатого вала 4500 мин-1 с минимальным удельным расходом 251.6 г/кВт-ч (185 г/л.с-ч). Двигатель проектировался с алюминиевым блоком цилиндров, отливаемым в кокиль. Для получения «мягкого» рабочего процесса использовался вихрекамерный процесс сгорания; для обеспечения надежности цилиндро-поршневой группы применялись анкерные шпильки, стягивающие головку цилиндров, блок цилиндров и опоры коленчатого вала в единый пакет. Поршень - из алюминиевого сплава со спецмикрорельефом и бочкообразным профилем юбки. Степень сжатия двигателя - 20.5, привод топливного насоса - от шестерни распределительного вала. В конструкции двигателя предусматривалось струйное охлаждение поршней, сигнализатор засоренности масляного фильтра, свеча предпускового подогрева.
Опытный образец двигателя прошел лабораторно-дорожные испытания, в том числе и на автополигоне НАМИ в составе легково-го автомобиля ГАЗ-24 «Волга».
Однако, в связи с принятым в то время Министерством автомобильной промышленности решением о переориентации Ульяновского моторного завода на организацию производства малолитражных дизелей с одновременным освоением дизельной топливной аппаратуры дальнейшие работы на ЗМЗ были прекращены.

Дизельный двигатель на базе ЗМЗ 406.10.
В 1992-м году завод освоил новый бензиновый двигатель ЗМЗ-406.10. Одновременно с постановкой на ковейер бензиновых моторов начали создавать на их базе турбодизель.

Исходя из предварительных проработок и стремления иметь максимальную унификацию с базовым двигателем ЗМЗ-406.10, было решено уменьшить диаметр цилиндра до 86 мм. Это достигалось установкой сухой тонкостенной гильзы в чугунный моноблок; при этом удавалось сохранить размеры коренных и шатунных подшипников базового двигателя и соответственно иметь почти полную унификацию по обработке блока цилиндров и коленчатого вала.
Предусматривалось применение турбонаддува и охлаждение наддувочного воздуха

В ноябре 1995-го года изготовлен и собран первый образец 105-сильного дизельного двигателя 406Д.10

Опытный образец дизельного двигателя ЗМЗ-406Д.10 в Экспериментальном цехе. Декабрь 1995г.:

При проектировании были приняты следующие показатели двигателя:

На Ярославском заводе дизельной аппаратуры (ЯЗДА) по техническим требованиям ЗМЗ была разработана и изготовлена малогабаритная многосопловая топливная форсунка, что позволило решать вопросы по доводке рабочего процесса только с отечественными изготовителями.

Дизельный двигатель ЗМЗ-406Д.10 в Экспериментальном цехе УГК:

Испытания ЗМЗ-406Д.10. Апрель 1998г:

Поперечный разрез двигателя ЗМЗ-406Д.10

Внешний вид ЗМЗ-406Д.10

Внешний вид первого ЗМЗ-406Д.10:

На дальнейшую доводку новый двигатель был отправлен в Англию специалистам фирмы «Рикардо».
Англичане посоветовали изменить конструкцию головки цилиндров, которая была с V-образным расположением клапанов. Головку спроектировали заново: изменили форму камеры сгорания, клапаны поставили вертикально.

В 2002 году двигатель демонстрировался в Москве на Московском автосалоне:

Но из-за нестабильного качества комплектующих и технологической сложности обработки деталей на самом заводе серийное производство к началу 2004 года было свёрнуто.

Однако работы по доведению нового двигателя продолжались. Изменилась конструкция головки и блока, вследствие чего возросла их жесткость. Для лучшего уплотнения газового стыка вместо отечественной гибкой прокладки ГБЦ стали применять импортную многослойную металлическую. Доработку и изготовление поршней доверили немецкой фирме Mahle. Повышающие надежность и ресурс изменения также коснулись шатунов, цепей ГРМ и целого ряда мелких деталей. В итоге в ноябре 2005 года в цехе малых серий Заволжского моторного завода вновь началось производство дизелей под индексом ЗМЗ-5143 .

Конструкция ЗМЗ-5143 такова.
Головка цилиндров выполнена из алюминиевого сплава. Вертикальные клапаны приводятся от двух распредвалов через одноплечие рычаги с роликами на игольчатых подшипниках. Клапанный механизм с немецким гидроопорам INA.

Привод распределительных валов - цепной, двухступенчатый, подобный ЗМЗ-406. Однако длина цепей иная, а для натяжения взамен пластмассовых рычагов применили звездочку, которая в порядке обратной унификации внедрена и на бензиновых моторах. Натяжители цепи - гидравлические.

Блок цилиндров из специального чугуна. Отливка унифицирована с блоком бензинового ЗМЗ-406. Диаметр цилиндра - 87 мм, ход поршня - 94 мм (у бензинового «406-го» мотора - 92х86 мм). В картере блока располагаются специальные форсунки, через которые масло, поступающее из центральной магистрали, охлаждает поршни.

Коленчатый вал - оригинальный, кованый стальной с радиусом кривошипа 47 мм - поковку изготавливает КамАЗ. Вал упрочнен закалкой токами высокой частоты или азотированием наружной поверхности.

Поршень с камерой сгорания в днище выполнен из алюминиевого сплава с нирезистовой вставкой под компрессионное кольцо; юбка обработана антифрикционным составом «Моликот». Поршневые кольца - фирмы «Гётце».

Топливная аппаратура "Бош". ТНВД с механическим регулятором. Специально для ЗМЗ-514 «Бош» доработал свой распределительный насос типа VE, который теперь развивает максимальное давление 1100 бар и имеет корректоры по наддуву и для прогрева двигателя зимой. ТНВД приводится от коленвала зубчатым ремнем типа VAZ 2112, закрытым защитным кожухом.

Форсунки фирмы «Бош» - двухпружинные, позволяют осуществить предварительный впрыск топлива. Фильтр тонкой очистки топлива с ручным насосом, подогревателем, сепаратором воды - «бошевский», топливопроводы высокого давления - фирмы «Гуидо».

Турбокомпрессор - чешский, завода «ЧЗ-Страконице АС», также адаптирован «Гаррет», у которого выше КПД.

С 2006-го эти моторы стали серийно устанавливаться на UAZ Hunter.

В 2007 году ЗМЗ-514 был адаптирован и для установки на коммерческие автомобили УАЗ.

В 2012 году был освоен выпуск ЗМЗ-51432.10 CRS с системой топливоподачи Common Rail, отвечающим экологическим требованиям Евро-4. Данные двигатели устанавливаются на легковые и грузопассажирские автомобили УАЗ Patriot, Hunter, Pickup и Cargo

Маркировка двигателя

Семейство двигателей ЗМЗ-514.10 это 4-цилиндровые 16-клапанные дизельные двигатели с рабочим объемом 2,24л

«ЗМЗ-514» – это cемейство четырёхцилиндровых шестнадцатиклапанных двигателей 4- рабочим объёмом 2,24 литра. Изначально эти моторы предназначались для применения на легковых и коммерческих автомобилях ГА3, однако в итоге нашли своё применение на УА3ах. На «ГА3ели» дизели «3М3-514» устанавливали только с 2002-го по 2004-й годы, в довольно ограниченном количестве. С 2006-го года потребителем данных силовых агрегатов стал Ульяновский автомобильный завод: они «прижились» сначала на внедорожниках «УА3 Хантер», а затем и на «Патриотах», и созданных на их базе «УА3 Карго». Но – всего на несколько лет: в 2015 году и Ульяновский автозавод окончательно отказался от использования моторов семейства «3М3-514». В чём причины, и каковы особенности данного семейства – читайте далее.

Главная причина отказа от дизельных модификаций «Патриота» и «Хантера» – ничтожно низкий спрос на эти машины. Мало того, что сами УАЗики не блещут гигантскими объёмами продаж, так ещё и спрос на дизельные комплектацию ульяновских внедорожников оказался слишком мал, чтобы считать их перспективными моделями. По данным руководства предприятия, продажи дизельных «Патриотов» составляли всего 1% (!) от общего числа реализованных машин.

Казалось бы, на такие машины, как УАЗовские внедорожники, просто «просятся» дизельные двигатели. Ведь сулит серьёзные плюсы: ещё более серьёзную т стабильную проходимость на бездорожье, возможность «по максимуму» грузить машину и прицеп, топливная экономичность, высокий КПД двигателя… Динамика такова, что создаётся впечатление, будто дизельный «Патриот» «похудел» на пару сотен килограммов, по сравнению с бензиновым. Весь крутящий момент, равный 270 Н*м, дизельный силовой агрегат выдаёт уже в диапазоне с 1300 об/мин по 2800 об/мин.; дизель легче и спокойнее «тащит» не самый лёгкий кузов УАЗа. Всё это – основные показатели утилитарности. А утилитарность для джипа или пикапа – превыше всего. Те автолюбители, кому приходилось ездить и на бензиновых, и на дизельных «Патриотах», отмечали, что дизельные заметно отличаются в лучшую сторону от бензиновых.

Однако, несмотря на все переделки и усовершенствования, «3М3-514»» так и остался двигателем ненадёжным, капризным. Распространённые, часто возникающие проблемы с приводами ГРМ и ТНВД, малый ресурс маслонасоса, порывы топливной магистрали ТНВД, случаи резкого снижения тяги, попадания тарелки клапана СРОГ в цилиндр двигателя, откручивание заглушки КВ, и даже такое безобразие, как образующиеся уже после 40 тысяч километров пробега трещины в головке блока цилиндров (дефект литья), по словам производителя, были устранены. Но у многих «УАЗоводов» было другое мнение на этот счёт.

После оснащения новой версии мотора – «3М3-514З2.10 CRS» – топливной аппаратуры электронного управления впрыском Bosch Common Rail двигатель стал менее ремонтопригодным, а если и ремонтопригодным, то только сразу узлами, которые стоят недёшево, а также более требовательным к качеству дизтоплива. К указанным ранее проблемам добавились проблемы с непосредственным впрыском, постоянные метаморфозы с давлением топлива.

В ходе модернизации мотору добавляли Boschевские форсунки и ТНВД, рампу, свечи накаливания; дополняли это китайским турбокомпрессором, а двигатель всё равно не блещет ни надёжностью, ни долговечностью в использовании. Разумеется, такая репутация скверно сказалась на продажах. К тому же цена дизельного «УАЗ Патриот» была более чем на 100 тысяч выше, чем бензиновой версии этой модели.

Семейство «3М3-514» ведёт свою историю с начала 1980-х годов, когда Заволжский моторный завод начал работы по созданию дизельного двигателя, на базе обычного карбюраторного мотора для «Волги» – «3М3-402.10». К 1984 году опытный образец этого силового агрегата был создан и прошёл лабораторно-дорожные испытания, в том числе и на автополигоне НАМИ в составе легково¬го автомобиля ГА3-24 «Волга». Рабочий объём – 2,45 литра, степень сжатия – 20,5; с алюминиевым блоком цилиндров, поршнями из алюминиевого сплава со спецмикрорельефом и бочкообразным профилем юбки, струйным охлаждением поршней, сигнализатором засоренности масляного фильтра, свечой предпускового подогрева. Продолжения у этой модели, однако, не последовало.

Только в первой половине 90-х годов специалисты Заволжского моторного завода вернулись к созданию собственного дизеля для легковых автомобилей и лёгких грузовиков. По каким-то причинам им была поставлена задача сделать дизельный двигатель не просто на базе бензинового «3М3-406.10», но и имеющий максимальную унификацию с этим базовым силовым агрегатом.

Исходя из предварительных наработок и стремления обеспечить максимальную унификацию с базовым двигателем «3М3-406.10», диаметр цилиндра был уменьшен до 86-ти мм. Этого достигли установкой сухой тонкостенной гильзы в чугунный моноблок; с сохранением размеров коренных и шатунных подшипников базового двигателя и, следовательно, практически полной унификации по обработке блока цилиндров и коленчатого вала. С самого начала в новом дизеле предусматривалось применение турбонаддува, с охлаждением наддувочного воздуха.

Первый образец будущего «3М3-514», под наименованием «3М3-406.10», был сделан в ноябре 1995 года. На Ярославском заводе дизельной аппаратуры (ЯЗДА) по техническим требованиям Заволжского моторного завода разработали и изготовили малогабаритную, многосопловую топливную форсунку. ГБЦ в итоге решено было изготавливать не из чугуна, а из алюминия.

В декабре 1999-го года была изготовлена первая опытно-промышленная партия дизелей «3М3-514» – 10 единиц. В 2002-м году они дебютировали на «ГАЗелях». Однако в течение первых же двух дет, даже первого же года эксплуатации выяснилось, что имеются сложности с обслуживанием этих двигателей, а надёжность их не выдерживает никакой критики.

По мнению экспертов, архаичному производственному оборудованию Заволжского моторного не хватило возможностей для обеспечения необходимого качества металла и соблюдения точности обработки автодеталей. Дизельный мотор, в отличие от бензинового, этого не потерпел. К тому же, поставщики комплектующих внесли свою «ложку дёгтя» в рост потока некондиции. А далее нестабильное качество резко отпугнуло покупателей, по началу бодро отнесшихся к идее прихода на замену карбюраторным движкам современного экономичного турбодизеля. В итоге, к началу 2004 года серийное производство дизелей на 3М3 было свёрнуто, фактически и не начавшись.

Тем не менее, доработка и доводка «3М3-514» продолжились. Изменили конструкцию головки и блока, с повышением их жёсткости. Для более качественного уплотнения газового стыка вместо отечественной гибкой прокладки ГБЦ применили импортную многослойную, металлическую. Доработка и изготовление поршней были возложены на немецкую фирму «Mahle». Изменены, в целях повышения надёжности и ресурса, были шатуны, цепи ГРМ и целый ряд мелких деталей.

Итогом этого стал запуск в серийное производство модификации «3М3-514З», и с 2006-го года этими моторами стали комплектовать «UAZ Hunter». В 2007 году «3М3-514З» был пдогнан и для установки на классическое грузовое семейство ульяновских «бескапотников». Вскоре появились «3М3-514З» с ТНВД компании «Бош», о которых шла речь выше, а затем – и с «Коммон Рэйлом». Эти версии потребляли до 10% меньше дизтоплива и демонстрировали лучшую приёмистость двигателя на низких оборотах. Однако и они большого распространения не получили.

4-х тактный дизельный двигатель имеет рядное L-образное расположение цилиндров и поршни, вращающие один общий коленвал, и верхнее расположение 2-х распредвалов. Мотор снабжён жидкостной системой охлаждения закрытого типа, с принудительной циркуляцией. Система смазки является комбинированной – под давлением и разбрызгиванием. Обновленный мотор «3М3-514З2» имеет по четыре клапана на каждом цилиндре, а охлаждение воздуха, поступающего в цилиндры, выполняет интеркулер, (его применение позволило повысить мощность силового агрегата и улучшить его работу на низких оборотах. Применяемая турбина хоть и не лишена характерного эффекта «турбо-ямы», однако отличается надёжностью и не требует обслуживания и ремонта.

Левая сторона двигателя: 1 – патрубок водяного насоса подвода ОЖ от радиатора; 2 – водяной насос; 3 – насос гидроусилителя рулевого управления (ГУР); 4 – датчик температуры охлаждающей жидкости (системы управления); 5 – датчик указателя температуры ОЖ; 6 – корпус термостата; 7 – датчик сигнализатора аварийного давления масла; 8 – крышка маслозаливной горловины; 9 – передний кронштейн подъема двигателя; 10 – рукоятка указателя уровня масла; 11 – шланг вентиляции; 12 – клапан рециркуляции; 13 – выпускной патрубок турбокомпрессора; 14 – выпускной коллектор; 15 – теплоизоляционный экран; 16 – турбокомпрессор; 17 – трубка отопителя; 18 – картер сцепления; 19 – заглушка отверстия под установочный штифт коленчатого вала; 20 – пробка сливного отверстия масляного картера; 21 – шланг слива масла из турбокомпрессора; 22 – трубка нагнетательная масла к турбокомпрессору; 23 – краник слива ОЖ; 24 – впускной патрубок турбокомпрессора

Форсунки фирмы «Бош» – двухпружинные, позволяющие осуществлять предварительный впрыск дизтоплива. Фильтр тонкой очистки топлива с ручным насосом, подогревателем, сепаратором воды – также производства компании «Бош», топливопроводы высокого давления – от фирмы «Гуидо».
Турбокомпрессор «С12-92-02» делается в Чехии, на заводе «ЧЗ-Страконице АС». Также был опыт использования и турбин «Гаррет», у которых повыше коэффициент полезного действия.

Блок цилиндров выполнен из специального чугуна, моноблоком с картерной частью, которая опущена ниже оси коленвала. Между цилиндрами предусмотрены специальные протоки для охлаждающей жидкости. В нижней части БЦ размещены 5 опор коренных подшипников. Крышки подшипников обрабатываются в сборе с блоком цилиндров и, соответственно, не являются взаимозаменяемыми. В картерной части блока цилиндров стоят форсунки для охлаждения поршней маслом.

Головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава. В верхней части ГБЦ находится газораспределительный механизм: распредвалы, рычаги привода клапанов, гидроопоры, впускные и выпускные клапаны. Головка цилиндров снабжена двумя впускными каналами и двумя выпускными; фланцами для подсоединения впускной трубы, выпускного коллектора, термостата, крышек; есть посадочные места под форсунки и свечи накаливания, встроенные элементы систем смазки и охлаждения.

Вид спереди: 1 – шкив-демпфер коленчатого вала; 2 – датчик положения коленчатого вала; 3 – генератор; 4 – верхний кожух ремня привода ТНВД; 5 –ТНВД; 6 – воздуховод; 7 – крышка маслозаливной горловины; 8 – маслоотделитель; 9 – шланг вентиляции; 10 – ремень привода вентилятора и насоса ГУР; 11 – шкив вентилятора; 12 – натяжной болт насоса ГУР; 13 – шкив насоса ГУР; 14 – натяжной кронштейн ремня привода вентилятора и насоса ГУР; 15 – кронштейн насоса ГУР; 16 – направляющий ролик; 17 – шкив водяного насоса; 18 – ремень привода генератора и водяного насоса; 19 – указатель верхней мертвой точки (ВМТ); 20 – метка ВМТ на роторе датчика; 21 – нижний кожух ремня привода ТНВД

Поршни изготовлены из специального алюминиевого сплава, с камерой сгорания, устроенной в головке поршня. Объем камеры сгорания – (21,69 ± 0,4) см3. Юбка поршня имеет бочкообразную форму в продольном направлении и овальную – в поперечном сечении, снабжена антифрикционным покрытием. Поршневых колец по З на каждом поршне: два компрессионных и одно маслосъёмное.

Шатун двигателя – стальной кованый. Крышка шатуна обрабатывается в сборе с шатуном, в связи с чем при переборке мотора нельзя переставлять крышки с одного шатуна на другой. Крышка шатуна закреплена болтами, которые ввёрнуты в шатун. В поршневую головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка. Коленчатый вал — стальной кованый, 5-ти опорный, с радиусом кривошипа 47 мм, имеющий для лучшей разгрузки опор 8 противовесов. Износостойкость шеек обеспечена закалкой ТВЧ или газовым азотированием.

Вкладыши коренных подшипников коленвала – сталеалюминиевые. Верхние вкладыши с канавками и отверстиями, нижние – без того и другого. Вкладыши шатунных подшипников – сталебронзовые, без канавок и отверстий. К фланцу коленчатого вала на его заднем торце восемью болтами прикреплён маховик.

Правая сторона двигателя: 1 – стартер; 2 – фильтр тонкой очистки топлива (ФТОТ) (транспортное положение); 3 – тяговое реле стартера; 4 – крышка привода масляного насоса; 5 – задний кронштейн подъема двигателя; 6 – ресивер; 7 – топливопроводы высокого давления; 8 – топливный насос высокого давления (ТНВД); 9 – задняя опора ТНВД; 10 – точка крепления «–» провода КМСУД; 11 — шланг подвода ОЖ к жидкостно-масляному теплообменнику; 12 – штуцер вакуумного насоса; 13 – генератор; 14 – вакуумный насос; 15 – крышка нижнего гидронатяжителя; 16 – датчик положения коленчатого вала; 17 – шланг подвода масла к вакуумному насосу; 18 – датчик указателя давления масла; 19 – масляный фильтр; 20 – патрубок жидкостно-масляного теплообменника отвода ОЖ; 21 – шланг слива масла из вакуумного насоса; 22 – масляный картер; 23 – усилитель картера сцепления

Распределительные валы сделаны из низкоуглеродистой легированной стали, цементированы на глубину 1,3…1,8 мм и закалены. В двигателе 2 распределительных вала: для привода впускных и выпускных клапанов. Кулачки валов – разнопрофильные, несимметричные относительно осей кулачков. На каждом вале – 5 опорных шеек. Валы вращаются в опорах, которые расположены в алюминиевой головке цилиндров и закрыты крышками. Привод распределительных валов цепной, двухступенчатый.

Система смазки

Система смазки двигателя – комбинированная, многофункциональная. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленвала, подшипники распределительных и промежуточного валов, детали привода масляного насоса, опоры рычагов привода клапанов и натяжители цепей, подшипники турбокомпрессора. Остальные детали мотора смазываются посредствои разбрызгивания. Струями масла охлаждаются поршни. Давлением масла приводятся в рабочее положение гидроопоры и гидронатяжители. Маслонасос устанавливается между блоком цилиндров и масляным фильтром. Он шестерёнчатый, односекционный.

Поперечный разрез двигателя: 1 – ресивер; 2 – головка цилиндров; 3 – гидроопора; 4 – распределительный вал впускных клапа- нов; 5 – рычаг привода клапана; 6 – впускной клапан; 7 – распределительный вал выпускных кла- панов; 8 – выпускной клапан; 9 – поршень; 10 – выпускной коллектор; 11 – поршневой палец; 12 – сливной краник ОЖ; 13 – шатун; 14 – коленчатый вал; 15 – указатель уровня масла; 16 – мас- ляный насос; 17 – валик привода масляного и вакуумного насосов; 18 – форсунка охлаждения поршня; 19 – блок цилиндров; 20 – перепускной патрубок трубки отопителя; 21 – отводящий пат- рубок трубки отопителя; 22 – впускная труба

Система охлаждения – жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией, с подачей охлаждающей жидкости в блок цилиндров термостат типа ТС 108-01, с твердым наполнителем, одноклапанный насос системы охлаждения Центробежный, привод осуществляется поликлиновым ремнем от шкива коленчатого вала.

Новые дизели данной марки на рынке есть, их стоимость составляет около трёхсот тысяч рублей, и начинается с отметки 270 000 рублей.

Несмотря на то, что ульяновские полноприводники с дизельными двигателями проявили себя заметно лучше в плане ездовых характеристик, чем бензиновые, переплачивать за это 100 с небольшим тысяч желающих нашлось крайне мало. К тому же, у моторов семейства «3М3-514» сложилась скверная репутация в плане надёжности и долговечности работы. Это привело к сворачиванию компанией «Соллерс» (которой принадлежит и ЗМЗ, и УАЗ) проекта под условным названием «Дизельные УАЗ»ы».

О книге : Альбом. Издание 2007 года.
Формат книги : файл pdf в архиве zip
Страниц : 32
Язык : Русский
Размер : 28.3 мб.
Скачивание : бесплатно, без ограничений и паролей

Дизельный двигатель ЗМЗ-514.10 и его модификации ЗМЗ-5143.10-50, ЗМЗ-5143.10-50. Конструкция. Обслуживание. Ремонт.

Главная задача данного альбома обеспечение системы — «разработчик-изготовитель-пользователь всех форм» технической информацией, которая позволяет каждому заинтересованному получить исчерпывающие ответы на все вопросы, связанные с обеспечением работоспособности дизельного двигателя ЗМЗ-514.10 и его модификаций на разных этапах эксплуатации.

— Технические данные дизельного двигателя ЗМЗ-514 и его систем.
— Устройство и конструкция двигателя. Поперечный разрез.
— Техническое обслуживание. Виды и содержание работ.
— Рекомендации по техническому обслуживанию.
— Сборка двигателя — шаг за шагом.
— Подсборка узлов и агрегатов.
— Расположение меток и отверстий под штифты для замены ремня привода ТНВД. Схема системы подачи и отвода топлива на автомобиле Уаз-315148.
— Схема соединений системы управления двигателя.
— Размеры, допуски и посадки сопрягаемых деталей двигателя.
— Методика проверки и корректировки фаз газораспределения.
— Турбокомпрессор.
— Моменты затяжки основных резьбовых соединений.

Дизельный двигатель ЗМЗ-514.10 быстроходный, 4-цилиндровый, с топливной аппаратурой типа VE c механическим регулятором, с регулируемой системой турбонаддува и системой рециркуляции отработанных газов.

В двигателе ЗМЗ-5143.10 применены:

— 4-клапанная конструкция газораспределительного механизма с двумя винтовыми впускными каналами на один цилиндр;
— центральное расположение форсунки и камеры сгорания в ох­лаждаемом поршне;
— стальная прокладка головки цилиндров;
— кованный, из легированной стали, азотированный коленчатый вал;
— антифрикционные, износостойкие покрытия рабочих поверхностей клапанов, поршней и поршневых колец.

Предназначен для установки на легковые автомобили среднего класса, легкие грузовики, микроавтобусы, внедорожники с общей массой до 3,5 тонн.

Периодичность первого и второго технического обслуживания дизельного двигателя ЗМЗ-514.10 и его модификации ЗМЗ-5143.10-50, ЗМЗ-5143.10-50 устанавливается в зависимости от категорий условий эксплуатации автомобилей.

«Земную жизнь пройдя до половины, я очутился в сумрачном лесу», – примерно так вслед за Данте Алигьери мог бы написать в своих дневниках этот… дизельный двигатель. Если бы, конечно, был в состоянии писать и вел дневники. Но ничего этого он делать не умеет. Мы же будем и вовсе прозаичны. Итак, на 104-й тысяче пробега мне пришлось вынуть из своего УАЗа дизельный мотор, отслуживший верой и правдой более пяти лет. Повод был абсолютно нелепым: ни с того ни с сего вдруг отломился кусок головки блока. А раз уж пришлось ее снимать, то профессиональный интерес заставил меня разобрать агрегат целиком, чтобы оценить степень его износа. С одной стороны, сто тысяч – не возраст для турбодизеля, но с другой – приличный срок для любого отечественного мотора. И, как очень скоро стало ясно, полез я в двигатель совершенно не зря. По крайней мере пищи для размышлений появилось более чем достаточно…

К ресурсу заволжского дизеля возникали претензии на протяжении всей его истории. Начать с того, что при проектировании 514-го мотора руководство завода поставило конструкторам задачу максимально унифицировать его с только что запущенным в производство бензиновым ЗМЗ406. Причем возражения, что искровой мотор по определению невозможно конвертировать в хороший дизель, «наверху» никто слушать не захотел. И тогда появился первый опытный вариант. С мощностью, экономичностью и экологией все получилось на уровне мировых стандартов. Вот только ресурс едва дотягивал до… 40 тысяч км. Пришлось все переделывать. Полностью изменились блок , головка, поршни и еще кое-что по мелочи. После испытаний, состоявшихся весной 2002 года, было принято решение о постановке мотора на конвейер, а его ресурс был заявлен в 250 тысяч. А пока суть да дело, первую товарную партию ЗМЗ514.10 вручную собрали прямо в заводском КБ дизельных двигателей. Именно из нее и был тот самый доставшийся мне мотор. Судя по номеру на блоке, в этой серии он шел пятым.

Вскоре на ЗМЗ наладили конвейерную сборку дизелей и уже было собрались начать поставки на первичную комплектацию УАЗа и ГАЗа. Но серийное производство уперлось в резкое падение качества новых моторов. Старому производственному оборудованию завода просто не хватало возможностей для поддержания надлежащего качества металла и соблюдения точности обработки деталей. И дизель, в отличие от бензиновых агрегатов, этого не простил. Плюс к этому и поставщики комплектующих внесли свою лепту в увеличение потока некондиции. Наладить стабильное серийное производство не удавалось, из-за чего автозаводы продолжали отказываться от ЗМЗ514. А нестабильность качества начала отпугивать и частных покупателей, поначалу бодро расхватывавших новые турбодизели на замену карбюраторным моторам. В результате к началу 2004 года дизельное производство на ЗМЗ было практически свернуто.

И все же доводка двигателя продолжалась. Конструкторы адаптировали мотор к имеющимся технологиям и условиям производства, одновременно устраняя собственные просчеты. Изменилась конструкция головки и блока, вследствие чего возросла их жесткость. Для лучшего уплотнения газового стыка вместо отечественной гибкой прокладки ГБЦ стали применять импортную многослойную металлическую. Доработку и изготовление поршней доверили немецкой фирме Mahle. Повышающие надежность и ресурс изменения также коснулись шатунов, цепей ГРМ и целого ряда мелких деталей. В итоге в ноябре 2005 года в цехе малых серий Заволжского моторного завода вновь началось производство дизелей под индексом ЗМЗ-5143, а с 2006-го эти моторы стали серийно ставить на UAZ Hunter. В 2007 году 514-й был адаптирован и для установки на грузовое семейство ульяновских «бескапотников».

Краткий курс истории

Надо сказать, что попавшийся мне мотор оказался откровенно удачным. На фоне пугающих историй о ранних сериях он вел себя почти идеально. «Почти», потому что с завидной регулярностью напоминала о своем существовании ненадежная и неудобная в обслуживании система натяжения и успокоения ремней ТНВД и генератора. За пять лет составляющие ее ролики разваливались у меня восемь раз то порознь, то вместе (один раз это привело к обрыву ремня топливного насоса прямо на ходу). Кроме того, по совершенно необъяснимой причине в среднем раз в год ломался на две части палец крепления генератора (видимо, изначально где-то была несоосность). Что же касается остальных деталей, то после 60 тысяч пришлось поменять уплотнительные кольца форсунок и все резинки клапанной крышки, а после 80 тысяч – компенсировать вытяжку цепей ГРМ регулировкой угла опережения впрыска.

Электрооборудование с учетом трофийно-экспедиционной жизни машины трудилось честно, и все его отказы были закономерны. Так, дважды из-за попадания внутрь забортной воды выходили из строя электронные блоки управления двигателем (после второго раза, год назад, от этого блока пришлось отказаться, переведя всю электрику на «ручное управление»). Дважды перебирали генератор, один раз – стартер (из обоих было вытряхнуто по охапке слежавшегося торфа). Кстати, оба агрегата на данном двигателе – фирмы Bosch. Попытка замены немецкого стартера российским от бензинового ЗМЗ409 (стоящим дешевле переборки оригинального) окончилась неудачей. «Бюджетная альтернатива» оказалась несравнимо более слабой и сгорела через несколько месяцев.

Причина смены головы

Первым звонком грядущего разбора мотора стал внезапный обрыв топливной трубки высокого давления четвертого цилиндра. Деталь лопнула у самой форсунки – ее как будто срезало ножом. Заменить ее было делом пяти минут, и я не придал этому серьезного значения. Трубки на моторе стояли еще с самого рождения, и, решив, что пришло их время, я морально приготовился заменить остальные. Но вместо этого недели через две снова оборвало четвертую. Это насторожило. Вторым косвенным признаком, указывавшим на «причинное место», стал внезапно ослабший ремень ТНВД. Я пошатал из стороны в сторону топливный насос, почувствовал неприятный люфт и полез разбираться. Неужели насос сам собой открутился? Реальность оказалась еще хуже. Он оторвался! Оказался сломанным нижний болт крепления кронштейна, посадочное место верхнего болта основательно разбило, а в месте крепления задней точки от головки блока вообще отломился фигурный прилив. Последнее было наиболее неприятно, так как обещало безрадостную перспективу замены всей головки блока: прилив весьма нагружен и работает на растяжение и на излом одновременно, поэтому варить его бесполезно. То есть попробовать, конечно, можно, но через какое время он отломится вновь, предсказать никто из теоретиков и практиков аргоновой сварки не брался.

На ЗМЗ по поводу отломленного прилива меня «утешили», что подобный случай далеко не первый, причем проявлялся он и при куда меньших пробегах. Но, по счастью, проблема не только давно известна, но и уже успешно устранена. На головках 5143 этот прилив усилили дополнительными ребрами жесткости, после чего известия о его «самопроизвольном отделении» поступать на завод перестали. Итак, с заменой одной детали двигателя мы определились. А в каком состоянии остальные?

Вскрытие покажет

Надо сказать, по поводу общего состояния мотора у меня особых беспокойств не было. Собранные вручную под въедливым конструкторским взором двигатели самой первой товарной партии оказались на удивление живучими. К примеру, «Соболь-Баргузин», оставшийся в распоряжении заводского отдела адаптации дизельных двигателей, прошел на дизеле из той же «партии» более 300 тысяч. Правда, бегал он исключительно по асфальту. На моем УАЗе нагрузки на мотор, безусловно, были намного выше, но все равно поводов для тревоги не наблюдалось. Двигатель не дымил и практически не расходовал масла при том, что турбина «сопливилась», начиная с двадцатой тысячи километров. Последнее, впрочем, свидетельствовало не об ее износе, а о конструктивном просчете: на больших оборотах из нее не успевает стекать масло.

Такие показатели здоровья дизеля, как мощность, тяга и способность заводиться в мороз, по субъективным ощущениям, тоже не ухудшились. Наиболее неприятным моментом стало постепенное падение давления масла, первые признаки которого появились после 75 тысяч. Впрочем, этот процесс развивался столь медленно, что до самого последнего момента я не считал его достаточным поводом, чтобы вскрывать мотор. Но раз уж жизнь подкинула другой повод, я все-таки вытащил двигатель из УАЗа, отвез его к другу-мотористу, нашел у него на верстаке место для блокнота и фотоаппарата, и мы начали разбирать агрегат, подробно фиксируя состояние деталей.

Первые внешние наблюдения: диск сцепления требует замены, поскольку на нем лопнула одна из пружин. Надо отметить, это уже второй диск (из трех), заканчивающий свою жизнь подобным образом. При этом корзина и маховик в полном порядке. Кроме того, лопнуло крепление трубки системы охлаждения, огибающей блок под выпускным коллектором, треснул теплоизоляционный экран над этим самым коллектором, и начали подтекать оба сальника коленвала. Все остальное в порядке. Разбираем!

Итак, рассказываю в порядке снятия... Легкий износ обнаружился на пластиковых успокоителях цепей и упорных фланцах распредвалов. Впрочем, было бы странно, если бы его вообще не было. Сами распредвалы визуально в норме. Замеры микрометром выявили износ опорных шеек в пределах 0,06 – 0,07 мм при заводском допуске 0,1 мм. Гидрокомпенсаторы, коромысла, клапаны и другие детали головки тоже почти как новые. Водяные каналы свободны от отложений. Масляных отложений также нигде не обнаружено. Термостат в норме, лишь окислился припой на гайке. Помпа «живая», но у нее уже заметен небольшой поперечный люфт, – в профилактических целях придется заменить. Обе звездочки натяжения цепей слегка подношены, при этом у одной почему-то погнута ось. Верхняя цепь заметно вытянулась, при этом нижняя – как будто только что из магазина. Странно. Обычно бывает наоборот. Впускной и выпускной коллекторы в полнейшем порядке. А что им будет?! Приятно удивили медные гайки нашпильках выпускного коллектора, позволившие без труда все раскрутить. Обычно на отечественных моторах это соединение закисает так, что свернуть можно только при помощи трубы. Камеры сгорания чистые, нагар на поршнях и клапанах минимален. Привод топливного (низкого давления) и масляного насосов в норме. Незначительная выработка заметна лишь со стороны топливного насоса. По непонятной причине треснул маслоуспокоитель в поддоне. Впрочем, это не критично.

Теперь о главном

А вот и первая серьезная «болячка»: две из четырех пробок коленвала выкручены больше чем наполовину! Очевидно, их плохо зачеканили при сборке мотора... В этом-то, похоже, и кроется причина падавшего давления масла. Хуже всего, что в таком случае это приводило к локальному масляному голоданию двух шатунных шеек, что ускоряло их износ, а кроме того, было чревато задиром, заклиниванием и полным выходом двигателя из строя. Опасения подтвердились. Шатунные вкладыши там оказались задраны, да и сами шейки, особенно вторая, имели следы перегрева. В то же время визуальный износ третьей и четвертой шатунных шеек был минимален, а все коренные и вовсе были в идеальном состоянии. В общем, похоже, мы разобрали мотор вовремя, и до серьезных задиров дело еще не дошло. Износ шатунных шеек составил всего 0,02 – 0,05 мм (овальность 0,01 – 0,02 мм). Износ коренных шеек – 0,04 – 0,06 (овальность до 0,01 мм). И все это при том, что первый ремонтный размер вкладышей компенсирует 0,25 мм выработки. В общем, коленвал решили оставить как есть.

Вынув поршни, я изумился еще больше. И, надо сказать, изумился неприятно. На трех из них имелись трещины в юбке! Это говорит либо о тяжелом перегреве мотора, либо о серьезной конструкторской ошибке. А между тем этот двигатель несмотря на всю свою нелегкую трудовую биографию не доходил до кипения ни разу. Значит, проблемы с охлаждением поршней и все, что они тянут за собой, имеются абсолютно на всех ЗМЗ-514.10. Скорее всего, именно они привели к тому, что на «послерестайлинговых» моторах ЗМЗ-5143 поршни стоят уже другие и по производителю (Mahle), и по конструкции. Чтож, будем надеяться, немецким инженерам удалось правильно решить задачу их охлаждения. На этом фоне степень износа поршней показалась мне деталью малозначительной. Я даже не стал отвлекаться на следы прогара между компрессионными кольцами на одном из поршней. А вот состояние цилиндров мы изучили со всей тщательностью, но никакого «криминала» не нашли. Стенки были гладкими, без задиров. Продольный износ составил 0,01 мм, а поперечный – от 0,02 мм внизу до 0,04 мм вверху. В общем, блок «почти как новый».

Что же касается вопроса «почему треснули поршни?» – то он вскоре трансформировался в вопрос «почему треснули только три?». Может быть, ТНВД подает в четвертый цилиндр меньше топлива, чем в остальные? Для проверки ТНВД был отдан в профильную лабораторию НАМИ и досконально проверен на анализаторе впрыска AVL. Но причина оказалось не в нем. «Бошевский» агрегат был в идеальном состоянии, да и форсунки тоже не ощущали груза прожитых ста тысяч километров.

Сборка

Превратив двигатель в аккуратно разложенный на верстаке набор деталей, мы оказались перед дилеммой. С одной стороны, не отломись кусок от головки блока, мотор вроде бы не нуждался в ремонте и накрутил бы еще не один десяток тысяч километров, пока… не развалились бы поршни или окончательно не вывернулись бы пробки коленвала. Какие внутренние разрушения эти события повлекли бы за собой, сказать сложно. С другой стороны, раз уж мотор полностью разобрали, не собирать же его обратно на изношенных запчастях?! В итоге привод ГРМ, свечи накаливания, прокладки, сальники и всякую другую мелочовку решено было заменить.

Надо сказать, что ситуация с запчастями на заволжский дизель в Москве в последнее время радикально улучшилась. При должной настойчивости найти можно почти любую деталь. В крайнем случае, заказать ее с поставкой в течение недели. Но для этого придется объехать весь город, собирая «по зернышку» (ни в одном из магазинов пока нет достаточного ассортимента). Второй вопрос – московские цены. Сравнив их с ценами в Заволжье, я посчитал, что с учетом количества необходимых мне «железок» дешевле выйдет съездить за ними в Нижегородскую область. Впрочем, на круг все равно набежало около 50 тыс. рублей.

На Заволжском моторном заводе тем временем происходили очередные перемены, означающие новый этап в истории нашего двигателя. В цехе малых серий, где на подвесном конвейере последние два года собирали ЗМЗ-514, все оборудование демонтировали, собираясь переносить производство этого мотора на главный конвейер. А на освободившихся площадях намеревались разместить производственную линию Iveco. Кроме того, в феврале расформировали заводской Центр адаптации дизельных двигателей, занимавшийся вопросами применения «подопытных» моторов и служивший мостом между потребителями и конструкторами.

P.S. Загружая запчасти в багажник, я обратил внимание на новую головку блока и обнаружил, что ее отливка отличается и от той, что стояла на моем двигателе изначально, и от тех, что ставили серийно полтора года назад. Помимо того, что район крепления кронштейна ТНВД здесь усилен дополнительными ребрами, на головке есть и другие отличия, очевидно, увеличивающие ее жесткость. Впрочем, при сборке двигателя на свое место она встала легко и непринужденно. Но один промах конструкторы все же допустили. Так, теперь, после увеличения толщины передней стенки головки в районе цепей ГРМ, верхний успокоитель цепи ставится на свое место с трудом. А проще говоря, требует доработки напильником в прямом смысле этого слова. Во всем остальном сборка двигателя не доставила сложностей, и он благополучно завелся. Теперь дело осталось за установкой интеркулера. Но это совсем другая история и, скорее всего, тема для отдельного материала.

текст и фото: Евгений КОНСТАНТИНОВ

Сергей АФИНЕЕВСКИЙ , Заведующий лабораторией деталей двигателей НАМИ

Надо ставить интеркулер

Двигатель хороший, очистка топлива, масла и воздуха производилась как надо. Цилиндры и коленчатый вал практически в номинале, распредвалы тоже в пределах допуска. Вкладыши подшипников имеют небольшой износ, но требуют замены. Общее состояние агрегата в целом можно считать хорошим. Трещины в поршнях – это результат высокой термической напряженности. ЗМЗ-514 считается высокофорсированным турбодизелем, а потому требует применять охлаждение наддувочного воздуха, тем более что это конструкторами предусмотрено. Но дело в том, что установку теплообменников на автомобиль должен производить не моторный, а автомобильный завод, и тут, видимо, возникли какие-то сложности. С другой стороны, вы не измерили треснувшие поршни. При сборке могли поставить поршни с повышенным зазором, из-за чего при прогреве двигателя имели место удары поршня по цилиндру, происходящие до выхода мотора на рабочую температуру. Что касается облома кронштейна на головке блока, то мне кажется, в данной ситуации дело в браке литья, но в любом случае это место требует усиления.