Двигатель ЗМЗ 406

В 1997 году, на конвейерах Заволжского Автомобильного завода, был налажен выпуск, на то время перспективного мощного движка, для автомобилей Горьковского автозавода. Речь идёт о шестнадцати клапаном, 2.3 литровом ЗМЗ 406. В перспективе этот движок создавался для ГАЗ 3105, но в последствии прижился на других моделях марки ГАЗ.

Автомобили с двигателем ЗМЗ 406

За годы производства 1997г., по 2008 годы, силовой агрегат ЗМЗ406 устанавливался на модели марки ГАЗ: Газ 3105, Газ Соболь, Газ 31029, Газ 31105, Газ 3102, Газ 3110, Газ ГАЗЕЛЬ.

История создания ЗМЗ 406

Двигатель Заволжского завода под номером 406 начинает свою историю с самого конца восьмидесятых годов. На этапе проектировки мотора было ясно, что силовой агрегат станет перспективным изобретением. Этот вывод можно было смело делать учитывая передовые тенденции моторостроения, которые закладывались в его создание.

Последними достижениями в моторостроения на то время считались:

• электронное управление процессами, происходящими в силовом агрегате;
• шестнадцати клапанная ГБЦ;
• установка инжекторный системы, для питания ДВС;
• использование чугунного блока, предполагало длительный ресурс ДВС, учитывая две ремонтных расточки для цилиндров и коленвала на три размера.

Первый опытный экземпляр был собран в 1989 г., тогда Заволжский моторостроительный и Горьковский автомобильный находились в тесном сотрудничестве. ГАЗ предполагал получить новый двигатель, для перспективной, новой модели Волги — Газ 3105.

Накануне 1991 года мотор претерпел все мыслимые и немыслимые испытания. Он был полностью готов к серийному производству. Но шёл 1991 год, распад страны и развал экономики уже нельзя было предотвратить. С большими трудностями, в тяжелейших экономических условиях в 92 году Горьковский завод направил опытную партию моторов в ОПП.

Через год началась сборка моторов мелкими сериями. А уже в 1994 году 406 двигатель получил прописку на Газ 3102 Волга. А ещё через год этот движок устанавливался на ГАЗЕЛИ. Нужно отметить, что двигатели тех лет имели карбюраторные, а не инжекторное питание. В том же 1995 г., Заволжский завод производит несколько опытных образцов ЗМЗ 406 с инжекторным типом питания.

К концу 1996 г., сборка ЗМЗ 406 переноситься на главный конвейер. В 1997 г., начинается полномасштабное серийное производство нового ДВС. Параллельно с работой главного конвейера, работают инженеры и проектировщики. Они рассматривают разные модернизации двигателей. В следствии их работы, вскоре появляться модернизированные силовые агрегаты ЗМЗ 409 И ЗМЗ 405.

Основные особенности ДВС ЗМЗ 406

Силовой агрегат 406 модели, Заволжского завода, выпускающего автомобильные моторы, смело можно назвать пионером отечественного моторостроения. Именно на двигателе ЗМЗ 406, впервые использовались некоторые передовые технологии лидеров мирового машиностроения. Но обо всём этом по порядку.

Блок цилиндров

Блок цилиндров ДВС отлит из особо прочного чугуна. Из-за этого общая масса изделия увеличилась, зато нет необходимости использовать сменные гильзы (цилиндры). Так же, в пользу чугуна, как материала изделия можно отнести особую жёсткость и прочность конструкции.

Система DOHC

Впервые в отечественном моторостроении, в системе газораспределения двигателя используется система DOHC. Где имеется два вала верхнего расположения. Один вал имеет восемь клапанов и отвечает за впуск горючей смеси. Второй вал с восьмью клапанами отвечает за выпуск отработанных газов.

Головка блока цилиндров

В итоге каждый отдельный цилиндр имеет два клапана на выпуск, и два на впуск. ЗМЗ 406, был первым отечественным силовым агрегатом, на который устанавливалась шестнадцати клапанная ГБЦ. Увеличенное вдвое количество клапанов, по сравнению с предыдущими моторами, повышает возможность продувки камеры сгорания, во время выпуска выхлопных газов. А во время наполнения цилиндров горючей смесью умножается коэффициент наполняемости.

Клапана ГБЦ на данном движке обустроены гидротолкателями. Этот механизм применяется первый раз в отечественном моторостроении. Гидравлические толкатели, производят автоматическую регулировку тепловых зазоров в клапанах, тем самым исключая периодическую, ручную регулировку клапанов.

Привод ГРМ

Привод ГРМ здесь цепной. Ресурс цепи по заявкам производителей 200 тыс., км. Известны случаи службы цепи в период 500 тыс., км. Но бывали случаи, когда цепь ГРМ рвалась менее чем через 100 тыс., км. Поэтому нужно осматривать цепь ГРМ на предмет механического износа и повреждений после пробега в 70 тыс., км. Однако если цепь порвётся больших повреждений не будит, 406 мотор клапана не гнёт. Привод ГРМ двухступенчатый, от звёздочки коленвала приводиться в работу первый вал распределения горючей смеси, а от него приводиться в работу вал отвечающий за выпуск выхлопных газов.

Так же, именно на ЗМЗ 406 впервые в российском моторостроении использовался гидронатяжитель цепи. В его функции входит поддержание оптимального напряжения, для привода ГРМ. Впоследствии данное новшество прописалось на многих силовых агрегатах.

Другие особенности

Особенностью данного мотора является малый ход поршня 86 мм., по сравнению с диаметром цилиндра в 92 миллиметра. Такая конструкция поспособствовала повышению степени сжатия. Степень сжатия ЗМЗ 406 составляет 9.3:1. Такой подход способствует росту КПД силового агрегата.

Так же, новшеством на движке ЗАЗ 406 является применение инжекторный системы питания и применение электронной системы, управляющей впрыском топлива и бесконтактной системой зажигания

Модификации двигателя ЗМЗ 406

Вообще силового агрегата под точной маркировкой ЗМЗ 406 не существует. Это обобщённое название нескольких, очень похожих друг на друга двигателей.

Вот их основные различия:

1. ЗМЗ 4061 10 — это 16-ти клапанный двигатель объёмом 2.3 литра имеет степень сжатия 8:1. В системе питания установлен карбюратор. Столь низкая степень сжатия позволяет использовать в качестве горючего бензин с октановым числом АИ 76.
2. ЗМЗ 4062 10 — это такой же 16-ти клапанный двигатель с таким же объёмом. Только степень сжатия у этого движка 9.3:1. Система питания данного ДВС инжектор и электронное управление впрыском горючего.
3. ЗМЗ 4063 10 этот мотор отличается от предыдущего, карбюратором в системе питания. Степень сжатия 9.3:1 гарантирует чёткую работу ДВС на бензине АИ 93.

Карбюраторные модели ДВС значительно отличаются по мощности от инжекторных зарубежных аналогов. Так например ДВС выпускаемые в Европе с объёмом 2.3 литра, развивают мощность до 150 л., сил и крутящий момент более 200 Нм. Мощность отечественных карбюраторных ЗМЗ 406 с таким же объёмом, всего лишь 100 л., сил. Добиться лучших технических показателей удалось, создав инжекторную модель ЗМЗ 406. Её технические характеристики близки к европейским показателям.

Технические данные ЗМЗ 406

• Производитель ЗМЗ 406 Заволжский завод по производству автомобильных моторов. Период выпуска с 1997 по 2008 год.
• Четырёхтактный бензиновый двигатель, имеющий рядное расположение четырёх цилиндров.
• Материал изготовления БЦ особо прочный сплав чугуна.
• Система газораспределения DOHC, имеющая два вала газораспределения и 16 клапанов. Привод ГРМ цепной, имеющий две ступени, оборудованный гидравлическим натяжителем.
• Инжекторную систему питания имеет модель ЗМЗ 4062. Карбюраторной системой оборудованы ЗМЗ 4061, и ЗМЗ 4063.
• Ход поршня данного ДВС составляет 86 мм., диаметр его цилиндров 92 миллиметра.
• Степень сжатия у 4061 модели 8:1, у 4062 и 4063 модели степень сжатия составляет 9.3:1.
• Точный объём ДВС 2286 куб., сантиметров.
• Используемое горючее АИ 76, АИ 92 в зависимости от степени сжатия.
• Нормы Европейского соответствия по выбросам токсичных веществ для инжекторной версии ЗМЗ 4062 Евро 2 и Евро 3.
• Вес силового агрегата 185 и 187 килограммов.

Мощность

ЗМЗ 4061 при 4500 оборотов мин., равна 100 л., сил, ЗМЗ 4063 при 4500 оборотов мин., равен 110 л., сил, ЗМЗ 4062 при 5200 оборотов мин., равна 145 л., сил. Крутящий момент 177, 186, 201 Нм при 3500 и 4000 оборотов мин., для соответствующих моделей ЗМЗ.

Расход топлива

Расход горючего при движении в городском режиме 13.5 литров на 100 км., пробега, по трассе 8.8 литра, общий расход горючего 11 литров на 100 км., пробега. Данные соответствуют расходу Газ 31105 с МКПП.

Сколько литров масла и какого заливать

Допустимый расход моторной смазки 0.1 литр на 1000 км., пробега. Виды используемого масла: 15W40, 10W40, 20W40, 10W30, 5W40, 5W30. Объём масла в двигателе 6 литров. Для замены брать 5.4 литра. Замену моторной смазки производить каждые 7 тыс., км., пробега.

Ресурс двигателя

Ресурс работы мотора по данным производителей 150 тыс., км. В реальности, при бережном вождении и правильном своевременном обслуживании эта цифра может быть в два раза больше.

Схема

Конструкция БЦ

БЦ цилиндров отлит из особо прочного чугунного сплава. Между цилиндрами проходят каналы рубашки для циркуляции охлаждающей жидкости. Цилиндры высверлены в БЦ. В нижней, внутренней части БЦ размещены пять опор, необходимых для установки подшипников скольжения коленчатого вала. Крышки подшипников выполнены способом ковки чугуна. Растачиваются они совместных с опорами. Поэтому менять местами крышки нельзя.

На первой, второй, четвёртой и пятой крышках выбиты номера, для правильной установки. Третья крышка дополнительно обрабатывается по торцам. Обработка торцов нужна, чтобы установить полу шайбы упорного подшипника.

К торцам БЦ крепиться болтами сальникодержатель и манжеты коленвала, а так же крышка цепи привода ГРМ. К нижней части блока цилиндров болтами привинчен масляный картер.

Описание конструкции ГБЦ

На БЦ, сверху, через прокладку, болтами крепиться головка БЦ. Головка выполнена из сплава алюминия. В ней размещены выпускные и впускные клапаны. На каждом отдельно взятом цилиндре имеются четыре клапана, два выпускных и два впускных клапана. На правой стороне мотора находятся впускные клапаны, а с лева выпускные. В работу клапана приводятся от двух распределительных валов, гидравлическими толкателями.

Наличие гидротолкателей упрощает обслуживание двигателя автомобиля. Так как исчезает необходимость периодической регулировки тепловых зазоров в клапанах. На поверхности гидротолкателя присутствуют отверстия и канавки, необходимые для поступления моторной смазки внутрь толкателя.

В ГБЦ, в клапанные отверстия вставлены направляющие втулки и сёдла клапанов. Внизу ГБЦ выполнены камеры сгорания, вверху расположились опоры валов газораспределительного механизма. На опорах имеются крышки, выполненные из алюминия. Первая крышка по ходу автомобиля, общая для двух первых опор обоих валов. В ней находятся упорные пластмассовые фланцы. Они вставляются в проточки, имеющиеся на шейках валов. Другие крышки опор, проходят обработку вместе с опорами ГБЦ. Поэтому их нельзя менять местами. Все крышки, за исключением первой двойной, пронумерованы. Сверху ГБЦ накрывается крышкой из алюминиевого сплава.

Описание конструкции ШПГ ЗМЗ 406

Поршни 406 двигателя Заволжского завода изготовлены из особого сплава алюминия. Все поршни имеют углубления на дне. Эти углубления предотвращают столкновение поршней с клапанами при обрыве цепи ГРМ. При сборке двигателя после ремонта, для правильной установки поршней, на их стенке имеется надпись «Перед». Эта надпись находиться над бобышкой каждого поршня. Поршень нужно ставить так, чтобы эта надпись была впереди по движению машины.

Каждый поршень укомплектован двумя компрессионными и одним маслосъёмным кольцом. Кольца компрессионные выплавлены из чугуна. Поверхность верхнего кольца, та которая взаимодействует со стенками цилиндра, покрыта тонким слоем хрома. Это ускоряет притирку кольца. Поверхность компрессионного кольца расположенного снизу покрыта тонким слоем олова. Внутренняя поверхность этого кольца, имеет проточку. Это кольцо необходимо устанавливать на поршень, протокой вверх, к донышку поршня.

Маслосъёмное кольцо имеет три элемента: два стальных тонких диска и расширитель. Поршень соединяется с шатуном, при помощи пальца поршневого. Конструкция соединения плавающего типа. Другими словами палец свободно перемещается и в поршне, и в головке шатуна. От бокового смещения, палец удерживают два пружинных стопорных кольца, установленные в бобышках поршней.

Шатуны выполненные из кованной стали, имеют стержень двутаврового сечения. В верхней головке шатуна, находиться запрессованная бронзовая втулка. Нижняя головка на шатуне имеет крышку, прикрученную к шатуну двумя болтами. Крышки проходят обработку совместно с шатунами, поэтому менять местами их нельзя. Крышки и шатуны имеют нумерацию, чтобы их не перепутать при сборке. Гайки болтов, крепящие крышку шатуна, обустроены само стопорящейся резьбой, дополнительного стопорения не требуют.

Днище поршней имеет принудительное охлаждение. Для этого, в стержне шатуна и верхней его головке высверлены отверстия. По ним, под давлением, моторная смазка попадает на днище поршня, тем самым охлаждая его. Вес поршня в сборе с шатуном должен быть одинаковым во всех цилиндрах. Допустимая разница 10 граммов. Нижняя головка шатуна, удерживает шатунные тонкостенные подшипники скольжения.

Описание конструкции коленчатого вала

Материал изготовления коленвала, высокопрочный чугун. На коленвале имеются восемь противовесов. От смещения по оси он удерживается упорными полу шайбами, установленными на шейке, которая находиться среди коленчатого вала. К заднему концу последнего крепиться маховик. Он нужен для накопления и отдачи энергии, когда в этом возникает необходимость. В отверстие, расположенное по средине маховика, вставляется подшипник и втулка первичного вала КПП. Внутри коленвала имеются масляные магистрали, для подачи смазки к подшипникам скольжения, далее к шатуну и через магистраль шатуна к верхней его головке.

Особенности системы охлаждения ЗМЗ 406

Система охлаждения рассматриваемого движка выполнена в традиционном стиле. Жидкость охлаждения перекачивается водяным насосом через БЦ, головку БЦ, радиатор. В системе применяется поликлиновый ремень плоской формы. Такой ремень исключал возможность непредвиденного обрыва.

В систему включён термостат. Он направляет поток охлаждающей жидкости по большому, либо по малому кругу, в зависимости от температуры прогрева двигателя. Так же, при необходимости помпа 406 подаёт жидкость охлаждения в печку, обеспечивая тем самым тепло и комфорт в салоне автомобиля. В систему включён температурный датчик, постоянно указывающий температуру жидкости охлаждения. Он даёт возможность водителю, постоянно вести контроль за температурой ДВС.

Система смазки ЗМЗ 406

Моторная смазка, находящаяся в поддоне картера, через масло приёмный сетчатый фильтр забирается шестеренчатым насосом и под давлением перемещается в масляный фильтр, где удаляются даже самые мелкие примеси. После очистки масло поступает в каналы коленвала. Далее прокачивается внутри шеек коленвала, где обеспечивает надёжную смазку трущихся деталей. Далее, под давлением, через канал в шатуне, масло смазывает палец поршня и часть масла попадает на днище поршня, тем самым охлаждая его. Выполнив свою задачу, моторная смазка стекает в поддон картера и процесс смазки повторяется снова.

Особенности электронной системы зажигания ЗМЗ 406

Электронное зажигание на моторе ЗМЗ 406 чисто российское изобретение. Электронная начинка полностью унифицирована. Существует несколько версий программного электронного блока. Программное обеспечение устанавливается в зависимости от конкретных технических характеристик.

Так например мотор 4061 10 имеет степень сжатия 8:1, он рассчитан работать на АИ 76. Этому движку требуется программное обеспечение которое будит способствовать работе мотора на этом горючем. Если электронный блок с программным обеспечением для 4061 движка установить на 4063 модель, то двигатель нормально работать не будит. Это говорит о том, что блоки зажигания с программным обеспечением не взаимозаменяемые, например с 4061 на 4062 движок ставить нельзя.

В чём различия карбюраторный и инжекторной системы питания

Изначально был изобретён ДВС с карбюраторной системой питания. За приготовление состава горючей смеси отвечал карбюратор. Позже, был изобретён инжектор. Применение инжекторной системы облегчило запуск двигателя, снизило расход горючего, улучшило динамику мотора. Почему так произошло, в чём разница?

Ответить на этот вопрос можно разобравшись, в процессах, происходящих в карбюраторных и инжекторных силовых агрегатах. Производительность мотора с карбюратором напрямую зависит от числа оборотов коленвала.

Чем выше обороты, тем больше расход горючего и больше выброс вредных веществ. Когда происходит нажатие на педаль газа карбюраторного автомобиля, в карбюраторных увеличивается количество паров бензина. Оно настолько избыточное, что не успевает сгорать, часть догорает в выпускном коллекторе. Тем самым увеличивая расход бензина и содержание вредных веществ, в выхлопных газах.

В инжекторном движке все происходит по другому. Любое лёгкое нажатие на акселератор контролирует микропроцессор. Происходит моментальная коррекция необходимого количества топлива, которое впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Четкая коррекция распределённого впрыска, улучшает динамику и приемистость автомобиля, снижает расход горючего и уменьшает количество вредных веществ в выхлопных газах.

Ремонт двигателя

Характерные неисправности ЗМЗ 406

Гидронатяжитель

На ЗМЗ 406 очень часто из строя выходит гидронатяжитель, обеспечивающий нормальное натяжение цепи ГРМ. Он может заклинить. В результате чего прекращает выполнять свои функции, натяжение цепи не осуществляется. Цепь может растянуться, перескочить и даже разорваться. Единственное что радует в этой ситуации, 406 двигатель не гнёт клапана.

Перегрев двигателя

Перегрев мотора данной модели случается не редко. Обычно причиной неполадки бывает неисправный термостат или забитый радиатор. Если с ними всё в порядке, значит нужно в системе охлаждения найти воздушную пробку.

Пропадает тяга на холостых

Сбои холостого хода, периодически пропадает тяга движка, всё это признак скорого выхода из строя катушки зажигания. Если её срочно не заменить, машина окончательно станет.

Большой расход моторного масла

Здесь может быть несколько причин:

• виной неполадки могут быть залёгшие маслосъёмные кольца;
• пришедшие в негодность сальники клапанов;
• так же, причина может быть в маслоотражателе, обычно масло уходит в щель между пластиной лабиринта и крышкой клапанов. Для решения проблемы, достаточно снять крышку клапанов, намазать герметиком и установить на место.

Троит двигатель

Для устранения проблемы, чтобы исключить возможность прогара клапана, нужно заметить компрессию. Если компрессия во всех цилиндрах одинаковая, то следует проверить свечи. Последней в цепочки неисправностей может быть катушка зажигания.

Стук в двигателе

Двигатель ЗМЗ 406 стучит по причине выхода из строя гидрокомпенсаторов. Их рабочий ресурс составляет около 50 тыс., км., после чего не нужно ждать когда они застучать, а просто установить новые. Если стук движка связан с износом или дефектом ШПГ, это гораздо серьёзнее. Предстоит трудоёмкий капитальный ремонт силового агрегата.

Мотор глохнет и не заводится

Скорее всего виновата электроника: могут пробивать высоковольтные провода, прийти в негодность датчик, указывающий положение коленчатого вала или регулятор ХХ.

В заключении можно с большой уверенностью сказать, что двигатель удачный и надёжный, несмотря на возможные поломки. Мотор в обслуживании не дорогой, запасные детали есть в любом автомобильном магазине, а простота конструкции, позволяет выполнять ремонт своими силами.