В 1981 году на Заволжском заводе, специализирующемся на выпуске автомобильных двигателей, начался выпуск самого массового отечественного мотора ЗМЗ 402. За время производства данный двигатель пережил много модификаций и устанавливался на разные модели автомобилей: ГАЗ 2410 Волга, Газ ГАЗЕЛЬ, Волга 3102, ГАЗ СОБОЛЬ, Волга 31105, Волга 3110, Волга 31029, УАЗ 469, УАЗ 4021.
Содержание страницы
История ЗМЗ 402
История создания ЗМЗ 402 начинается с далёких 50 годов. Именно тогда разрабатывалась конструкция мотора, ставшего основой для создания 402 двигателя. Его основатель, легендарный Советский конструктор Гарри Вольдемарович Эварт.
Перед талантливым конструктором, Советским правительством, было поставлено задание создать новый мотор для Волги. В результате долгой работы был создан четырёхтактный двигатель, объём 2.4 литра, с мокрыми вставными гильзами и нижним положением распределительного вала. Мотор с данными параметрами получил название ЗМЗ 24Д, у него были другие названия и модификации, ГАЗ 24, ЗМЗ 24. Серийный выпуск этого силового агрегата начался в 1968 году. Мотор постоянно совершенствовался и дорабатывался, а в 1981 г., вышла его улучшенная версия, под маркировкой ЗМЗ 402. Выпуск нового двигателя успешно продолжался более 35 лет, он стал самым массовым за всё время моторостроения. Последний двигатель 402 модели был собран в 2017 году. К тому времени было выпущено более 6 миллионов четыреста вторых двигателей. На смену ему пришёл более мощный и современный силовой агрегат ЗМЗ 406.
Виды выпускаемых модификаций ЗМЗ 402
Двигатель ЗМЗ 402 — это общее название модельного ряда движков, Заволжского завода по производству моторов.
В их семейство входят пять очень похожих двигателей, имеющих небольшие различия и своё предназначение:
- Самым распространённым и основным мотором считается 402.10. Его предназначение, комплектация легковых автомобилей Волга. Он рассчитан на использование бензина АИ 92, имеет сжатие 8.2:1.
- Второе место по значимости занимает двигатель, со СС 6.7 работающий на АИ 76. Его маркировка ЗМЗ 4021.10. Использовался на легковых автомобилях Волга.
- Двигатель ЗМЗ 4022.10 имел самое большое отличие от основной модели. Его конструкция на то время была слишком сложной: использовался другой распределительный вал, карбюратор, выпуск и впуск имели другую конструкцию. Самое значимое отличие — использование форкамерно-факельного зажигания. Все эти головоломки, должны были решить проблему вредных веществ в выхлопных газах и значительно сократить расход горючего. Однако желаемого результата по экономии и экологии получено не было. Поэтому такой мотор не получил широкого распространения, а в 92 году выпуск форкамерных движков полностью прекратился.
- 4. Силовой агрегат ЗМЗ 4026.10 работает на 92 бензине, он является аналогом модели 402.10. Основное отличие, это его предназначение. Данная модификация использовалась на Газелях.
- 5. Пятая модификация ЗМЗ 4025.10, тоже предназначалась для Газелей. По большому счёту это тот же 4021.10 работающий на АИ 76. Разница между ними, только в применении.
Технические данные ЗМЗ 402
Четырёхтактный бензиновый ДВС с рядным расположением четырёх цилиндров. Производился на ЗМЗ с 1981 г., по 2017 год.
- Точный объём мотора 2445 куб., сантиметров.
- БЦ изготовлен из особо прочного алюминия, гильзы мокрые, стальные имеют непосредственное соприкосновение с охлаждающей жидкостью.
- Система питания 402 мотора карбюратор.
- Ход поршня равен диаметру цилиндра,92 мм., в народе такие двигателя называют квадратными. Они отличаются высокой надёжностью.
- Работа цилиндров осуществляется в определённом порядке 1, 2, 4, 3.
- Степень сжатия зависит от модификации и применяемого вида бензина, для двигателей, где используется АИ 92 степень сжатия составляет 8.2:1, моторы с АИ 76 имеют степень сжатия 6.7:1.
- Мощность ЗМЗ 402 при 4500 оборотов мин., составляет 100 и 90 л., сил в зависимости от модели ДВС.
- Крутящий момент при 2500 оборотов мин., 182 и 172 Нм.
- Вес ДВС ЗМЗ 402 181, 184 килограмм.
Расход топлива
Средний расход горючего около 13 литров на 100 км., пробега.
Масло — какой расход, когда менять, какое заливать
Допустимый расход моторной смазки 0,1 л., на 1000 км пробега. Используемые виды масла: 15W40, 5W40, 10W40, 10W30. Объём масла в движке 6 л., при замене брать 5.8 л. Период замены моторной смазки по данным завода изготовителя 10000 км., чтобы увеличить ресурс ДВС лучше замену масла производить через 5 тыс., километров.
Нормальная рабочая температура ДВС 90C.
Ресурс двигателя
Ресурс работы ЗМЗ 402 по данным производителя 200 тыс., км. При правильном обслуживании и бережной эксплуатации этот мотор может проехать более 300 тыс., километров.
Описание особенностей ДВС ЗМЗ 402
ЗМЗ 402 является легендой отечественного моторостроения. Его корни уходят к первому двигателю для Волги — Газ 21. Силовой агрегат состоит из алюминиевого БЦ с мокрыми гильзами, это когда рубашка охлаждения проходит вдоль стенок стальной гильзы. Газораспределительный механизм, такой же как на ГАЗ 21, имеет нижнее размещение распределительного вала.
Клапана приводятся в работу с помощью коромысел, которые толкают штанги, получая импульс от распределительного вала. Схожесть с прототипом несомненно большая, но на 402 двигателе произошли изменения и доработки.
Изменения претерпел выпускной коллектор. Подъём распределительного вала стал на 0.5 мм больше. Раньше он был 9 мм., после доработки стал 9.5 мм. Изменились шпильки ГБЦ и сама головка. Масляный насос установили другой конструкции, были и другие небольшие изменения. Именно в таком виде дожил 402 двигатель до 21 века, завоевав большую армию ценителей, за простоту и ремонтоспособность.
Конструкция БЦ ЗМЗ 402
Блок цилиндров данного силового агрегата отливался из сплава прочного алюминия. Отливка изделия производилась по двум технологиям. Для повышения герметичности и лучшего заполнения микропор БЦ пропитывался и термически обрабатывался специальной смолой. Такая технология называлась — кокильное литьё. Так же, использовался метод литья под высоким давлением. Метод изготовления БЦ зависел от модификации двигателя и от года выпуска. Так БЦ ЗМЗ 4022.10 всегда отливали в кокиль. БЦ 4021.10 изготавливали только под высоким давлением. А самый распространённый движок 402.10 изготавливали разными способами в зависимости от года выпуска.
В зависимости от изготовления БЦ гильзы по-разному фиксируются в блоке. Так, для блока изготовленного кокильным методом, гильзы имеют верхний бури и фиксируются по верху БЦ. Блок цилиндров изготовленный под высоким давлением имеет сверху открытую рубашку и фиксация гильз в нём, происходит по дну БЦ.
Верхний контур БЦ имеет десять бобышек, предназначенных для крепления ГБЦ. Внизу блока находятся четыре отсека, разделяющиеся перегородками. Эти перегородки, в свою очередь служат, опорами для коренных подшипников коленвала ЗМЗ. Крышки подшипников выполняются из коварного чугуна и крепятся с помощью двух шпилек, имеющих диаметр 12 мм.
Крышка для первого подшипника, обрабатывается со стороны торцов, чтобы установить для упорного подшипника шайбы. Внутренние стенки всех крышек обрабатываются совместно с блоком. Поэтому при сборке, каждую нужно ставить на своё место. Три средние крышки имеют нумерацию. А первую с пятой перепутать невозможно, так как первая обрабатывается ещё и с торцов.
На торец БЦ, расположенный впереди, через поролоновую прокладку, устанавливается крышка шестерён. В крышке имеется манжета из резины, необходимая, чтобы уплотнить носок коленвала.
К торцу БЦ сзади, крепиться болтами, выполненный из алюминия картер сцепления. КС требует точной регулировки установочными штифтами. Точность установки необходима для безупречной работы МКПП.
Картер сцепления, его задний торец и отверстие под вал МКПП, для соблюдения соосности, обрабатываются совместно с БЦ. Поэтому нужно ставить только родной картер сцепления. С другого двигателя его поставить не получиться, будит нарушена соосность первичного и коленчатого вала.
Подробная разборка 402 двигателя
Цилиндры ДВС изготовлены из особо прочного чугуна, их конструкция представлена мокрыми вставными гильзами. Рубашка с охлаждающей жидкостью, в них, проходит непосредственно вдоль наружной стенки цилиндров. Фиксация гильз зависит от способа изготовления БЦ, конкретно об этом рассказано в начале главы. Уплотнение гильзы происходит внизу, медной мягкой прокладкой, а сверху, прокладкой ГБЦ.
Для надёжного уплотнения, верх гильзы, должен выступать над БЦ не менее чем на 0.02 мм., и не более 0.1 мм. Разница по высоте между гильзами, стоящими на одном двигателе, должны быть меньше 0.055 мм. Такая точность достигается путём сортировки и подбора гильз и блоков по допустимым расстояниям.
Конструкция ГБЦ ЗМЗ 402
ГБЦ данного двигателя общая для четырёх цилиндров. Отливается она, из особо прочного сплава алюминия, под высоким давлением. Сёдла для клапанов вставные, выполненные из особо прочного чугуна. Материалом изготовления втулок клапанов является металлокерамика.
При сборке ГБЦ используется уникальная технология, втулки и сёдла клапанов охлаждают, а головку нагревают. Метал головки дополнительно обжимается вокруг сёдел клапанов, при помощи оправки. Сёдла и втулки проходят тонкую обработку совместно с головкой БЦ.
ГБЦ ЗМЗ 402 к БЦ крепиться с помощью десяти шпилек, выполненных из стали, их диаметр составляет 12 мм. Для упрочненния, под гайки, устанавливаются стальные специальные шайбы.
Между ГБЦ и БЦ находиться асбестовая прокладка, она имеет графитовое покрытие и каркас из металлического армирования. Окна прокладки предназначенные для камер сгорания окантовываются жестью. Высота прокладки в сжатом виде не более 1.5 мм.
Теория ДВС: ГБЦ ЗМЗ-402
Правильно установить головку БЦ на блок, помогают два штифта, закрепленные в БЦ. Головки БЦ 402 и 4021 движков отличаются по размерам камер сгорания. Большая степень сжатия 402 мотора достигается благодаря увеличенной фрезеровки нижней части головки. Благодаря этому высота головки 402.10 движка меньше высоты 4021.10 мотора, 94.4 мм., и 98 мм., соответственно. Разница по высоте составляет 3.6 мм. За счёт этого получается СС 8.2:1, позволяющая 402 мотору работать на АИ 92 бензине. Вместо 4021 мотора, имеющего СС 6.7:1, и работающего на 76 бензине.
Конструкция коленчатого вала
Коленчатый вал ЗМЗ 402 выполнен из высоко прочного чугуна. Проходит динамическую балансировку совместно с диском сцепления и маховиком. Устанавливается коленвала на пять опор. Осевое смещение коленвала, ограничивается упорными шайбами в количестве двух штук. Они располагаются с двух сторон первого, по ходу движения автомобиля, коренного подшипника.
Особенности конструкции ГРМ
Распределительный вал нижнего расположения. Устанавливается он внизу БЦ на пять опор. На распредвале установлена шестерня для привода распределителя зажигания, а так же масляного насоса.
Схема ГРМ
Привод ГРМ осуществляется через пластмассовую шестерню, которая находиться в зацепления с металлической шестерней коленвала. Кулачки вала, предназначенного для газораспределения, оказывают воздействие на толкатели, которые штангами, приводят через коромысла в работу клапаны. От осевых смещений вал ГРМ удерживается стальным фланцем, расположенным между старицей шестерни и торцевой стенкой шейки распределительного вала.
Система смазки ЗМЗ 402
Система смазки данного ДВС осуществляется под давлением и как на большинстве двигателей разбрызгиванием.
Под давлением, моторной смазкой смазываются подшипники скольжения коленвала, подшипники распредвала, штанги толкателей их верхние наконечники и втулки коромысел. Другие узлы и детали смазываются разбрызганным моторным маслом.
Система ЗМЗ 402 состоит из следующих деталей и механизмов:
- масляный насос;
- приёмный патрубок, с фильтром грубой очистки;
- редакционный клапан;
- масляный фильтр;
- масляные каналы;
- масляный картер;
- указатель уровня моторной смазки;
- датчик, указывающий давление масла;
- датчик, сигнализирующий об аварийном давлении моторной смазки;
- масляная горловина с пробкой.
Масло, через маслоприёмник, забирается насосом из картера двигателя. Далее оно направляется в масляный фильтр. Отфильтрованная моторная смазка по масляными каналам, под давлением поступает на коренные подшипники коленвала и распредвала.
Схема смазочной системы
Задняя опора распределительного вала имеет кольцевую канавку, по которой масло поступает на ось коромысел, далее на втулки коромысел и верхние наконечники штанг толкателей.
Шатунные шейки коленчатого вала смазываются моторной смазкой, поступающих под давлением, по каналам просверленным от шеек коренных коленчатого вала.
Шестерни привода ГРМ смазываются маслом, поступающим по специальной трубке, обратный конец которой запрессованный в блок к масляному каналу. Из выходного конца трубки струя масла орошает шестерни привода ГРМ. Шестерни, приводящие в работу масляный насос смазываются струей масла выбрасываемой из канала в БЦ, расположенного возле четвёртой шейки распредвала.
Все другие детали и узлы, получают смазку от масла, вытекающего из зазоров подшипников скольжения и маслом разбрызгивающемся коленвалом и механическими узлами двигателя.
Характерные неисправности ЗМЗ 402
Двигатель ЗМЗ 402 подвержен множеству неисправностей и поломок:
Течь сальника
Самое больное место 402 ДВС, это сальник, расположенный сзади коленчатого вала. Задний сальник, представляет собой сальниковую набивку, состоящую из пропитанной графитом верёвки, которая обматывается вокруг заднего конца коленвала. Затем намотанная верёвка прижимается специальной шайбой. Данная конструкция не плохо держит моторную смазку при средних оборотах двигателя. Если ДВС использовать при оборотах более 2500 в мин., то смазка начинает просачиваться наружу. Проблему можно решить заменой сальниковой набивки.
Троит мотор
Перегрев
Следующая по важности проблема это перегрев 402 мотора. Причина, как и у большинства современных моторов:
- неисправности термостата;
- утечка охлаждающей жидкости;
- забитый радиатор охлаждения;
- выход из строя вентилятора радиатора;
- неисправность водяного насоса;
- водяная пробка.
Но не так опасен перегрев, как его последствия. Все дело в том, что корпус ДВС 402 мотора греется не равномерно. Середина БЦ нагревается сильнее чем остальная часть мотора. Со временем шайбы вдавливаются в двигатель. Происходит ослабление гаек. Если не сделать подтяжку головки вовремя, может прогореть прокладка ГБЦ. Что может привести к попаданию в масло охлаждающей жидкости. Если во время не принять меры к устранению неисправности и замены масла, капитальный ремонт не заставит долго ждать.
Вибрации
Вибрации мотора частая неполадка. Проблема может оказаться в опорных подушках. Если с подушками всё в порядке, неисправность может быть проблемой системы зажигания, системы питания, либо дисбаланса КШМ.
Нестабильный холостой ход
Проблемы работы ДВС на холостом ходу. Эта проблема частая для 402 мотора. Виной этому, конструкция алюминиевого впускного коллектора. Из-за неё горючая смесь поступает в цилиндры неравномерно, что сказывается на холостом ходу ДВС.
Стучат клапана
Стук двигателя бывает по причине неотрегулированных зазоров в клапанах. Регулировку клапанов нужно делать не дожидаясь стука в двигателе, через 15 тыс., км., пробега. Проблему можно решить конкретно, установив гидрокомпенсаторы от ЗМЗ 406 модели. Если клапана не являются виной стука в двигателе, то стучать могут подшипники коленвала. Это гораздо опаснее, так как подобный стук, является признаком скорого капитального ремонта.
Вышеперечисленные неисправности не единственные, реже встречаются другие, многочисленные поломки. Но простота конструкции мотора, доступность и невысокая стоимость запчастей, высокая ремонтоспособность и не маленький ресурс работы ДВС дают шансы на жизнь 402 движку даже в наши дни.