ГАЗ-3110

Двигатель ЗМЗ-402

Двигатели ЗМЗ 402-й серии — неприхотливы в эксплуатации и достаточно просты в техническом обслуживании. Бензиновые, с карбюратором, имеют по 4 в ряд расположенных цилиндра. Устанавливались преимущественно на автомобили ГАЗ: «Волгу» и «Газель».

В конструкции двигателя учтено удобство обслуживания его в процессе эксплуатации. С левой стороны двигателя расположены бензиновый насос 11, стартер 13, распределитель зажигания 8, указатель давления масла и датчик 29 указателя давления масла, масляный фильтр 30, фильтр 32 тонкой очистки топлива, свечи 6 зажигания, с правой стороны — генератор 16, газопровод с сектором 14 регулирования подогрева смеси, сливной кран охлаждающей жидкости с тягой 17, кран отопителя кузова, датчик температуры воды и карбюратор 3. Смазка подшипников насоса охлаждающей жидкости осуществляется через пресс-масленку с правой стороны двигателя. Достаточность количества нагнетаемой смазки определяется визуально по выходу смазки из контрольного отверстия на корпусе насоса. Регулирование зазора между коромыслами и клапанами производится при снятой крышке коромысел; доступ к ним очень удобен.

Схема двигатель ЗМЗ-402

Рабочий объем силового агрегата — 2,445 л, что позволяет развивать мощность в 100 л. с. или 73,5 кВт. Степень сжатия составляет 8,2 — это позволяет использовать бензин марки АИ-92. Диаметр цилиндров и ход поршней — 92 мм. Общая масса агрегата — 181 кг. Выхлопная система имеет в составе рециркуляцию выхлопных газов, что значительно снижает загрязнение окружающей среды и позволяет соответствовать нормам.

Головка блока ЗМЗ-402

Блок цилиндров составляет одно целое с верхней частью картера. Он отлит под давлением из высокопрочного алюминиевого сплава. Блок цилиндров разделен на две части горизонтальной перегородкой, в которой сделаны четыре отверстия для установки гильз цилиндров. Верхняя часть образует общую для всех цилиндров охлаждающую рубашку. По контуру рубашки имеется десять бобышек для шпилек крепления головки цилиндров. Нижняя (картерная) часть блока разделена на четыре отсека поперечными перегородками, в которые устанавливаются коренные подшипники коленчатого вала.

Каждая чугунная крышка подшипников закрепляется к блоку с помощью двух 12-мм шпилек. Так как расточка блока происходит вместе с крышками, их нельзя менять местами. Поэтому для удобства им присвоены номера, выбитые на всех, кроме 1-й и 5-й.

К передней части блока закрепляется крышка ГРМ, выполненная из алюминиевого сплава. А к задней — картер сцепления. Все соединения притягиваются болтами крепления через паронитовые прокладки. 402 двигатель имеет общую для 4 цилиндров алюминиевую головку. Крепление к блоку производится десятью 12- мм шпильками. Прокладка ГБЦ изготавливается из асбеста, покрытого графитом, и окантовывается армированным каркасом. Её минимальная толщина составляет 1,5 мм.

Коленчатый вал — пятиопорный, с большой рабочей поверхностью как шатунных, так и коренных подшипников. Вследствие этого удельные нагрузки на подшипники сравнительно малы. Вкладыши коренных и шатунных подшипников изготовлены из стальной ленты, залитой алюминиевым сплавом. Такие вкладыши способны воспринимать большие нагрузки, сохраняя высокую работоспособность.

Распределительный вал опирается на пять подшипников, выполненных из сталебаббитовой ленты. Седла клапанов изготовлены из легированного чугуна высокой твердости, выдерживающего высокую температуру и ударные нагрузки. Направляющие втулки клапанов выполнены из металлокерамики с высокими износостойкими качествами. Клапаны изготовлены из жаропрочной стали: фаска тарелки выпускных клапанов заправлена более жаропрочным сплавом. Все ответственные поверхности, подвергающиеся истиранию (кулачки и шейки распределительного вала, наконечники штанг толкателей, толкатели, коромысла, регулировочные винты коромысел и т. д.), изготовлены из специального материала и подвергнуты термической обработке. В верхнюю часть цилиндра установлены вставки, выполненные из кислотоупорного износоустойчивого чугуна. Все трущиеся поверхности смазываются под давлением. В системе смазки установлен полнопоточный фильтр тонкой очистки с бумажным фильтрующим элементом.

У модификаций 402.10 и 4021.10 головки блоков разной толщины. Это объясняется различными объемами камер сгорания. По сути, головка 402.10 получается путём фрезирования нижней кромки головки 4021.10 на 3,6 мм.

Технические характеристики ЗМЗ 402

Проектировался двигатель ЗМЗ 402 из мотора 24Д в 70-х годах, прототип которого использовался, еще в «полуторках» ГАЗ-56 и ГАЗ-21. Изначально был цельноалюминиевым, со штангами и коромыслами механизма ГРМ и нижним распредвалом. Уплотнение коленвала осуществлялось пропитанным графитовой смазкой жгутом, а не полноценным резинотехническим изделием.

ДВС ЗМЗ 402

Текущий ремонт и обслуживание можно было производить, не только в гараже, но и в чистом поле, «на коленке» ввиду предельно простой конструкции. Однако для капремонта требовался тельфер или кран-балка, поскольку силовой привод весит под 200 кг, учитывая навесное оборудование.

Использована в двигателе простая, примитивная старая конструкция с газораспределительным механизмом по схеме OHV, паранитовыми и асбестовыми прокладками, алюминиевым блоком, головкой и ее крышкой, чугунными коллекторами впуска и выпуска.

Конструкция ЗМЗ 402

Рядная 4-х цилиндровая схема двигателя предназначена для продольного расположения под капотом.

Основные технические характеристики ЗМЗ 402 выглядят следующим образом:

Изготовитель	ЗМЗ
Марка ДВС	402
Годы производства	1981 – 2006
Объем	2445 см 3 (2,45 л)
Мощность	73,5 кВт (100 л. с.)
Момент крутящий	182 Нм (на 2500 об/мин)
Вес	181 – 184 кг
Степень сжатия	8,2 (7,6)
Питание	карбюратор, распределенный впрыск
Тип мотора	рядный, бензиновый, 4 цилиндровый
Зажигание	коммутаторное, бесконтактное
Число цилиндров	4
Местонахождение первого цилиндра	ТВЕ
Число клапанов на каждом цилиндре	2
Материал ГБЦ	сплав алюминиевый
Впускной коллектор	дюралевый
Выпускной коллектор	литой чугунный
Распредвал	оригинальный профиль кулачков
Материал блока цилиндров	алюминиевый сплав с пропиткой смолой
Диаметр цилиндра	92 мм
Поршни	оригинальные
Коленвал	от 2103
Ход поршня	92 мм
Горючее	А-76, АИ-92
Нормативы экологии	Евро-0
Расход топлива	трасса – 5,3 л/100 км смешанный цикл 6,6 л/100 км город – 13,5 л/100 км
Расход масла	максимум 0,2 л/1000 км
Какое масло лить в двигатель по вязкости	5W30, 10W30, 5W40, 0W30, 0W40
Какое масло лучше для двигателя по производителю	Liqui Moly, ЛукОйл, Роснефть
Масло для ЗМЗ 402 по составу	синтетика, полусинтетика, минеральное
Объем масла моторного	6 л
Температура рабочая	80 – 110°
Ресурс ДВС	заявленный 200000 км реальный 250000 км
Регулировка клапанов	винты регулировочные + щупы
Система охлаждения	принудительная, антифриз
Объем ОЖ	3,5 л без учета шлангов, отопителя и радиатора
Помпа	с пластиковой крыльчаткой
Термостат	двухклапанный ТА107-05 либо ТС107-05
Свечи на ЗМЗ 402	чешские Brisk DR17YC/A
Зазор свечи	0,7 – 0,85 мм
Шестерня ГРМ	Gates, ширина 22 мм, ресурс 200000 км пробега
Порядок работы цилиндров	1-3-4-2
Воздушный фильтр	Nitto, Knecht, Fram, WIX, Hengst, сменный картридж
Масляный фильтр	Mannol SCT SH415, Mann H727/4
Маховик	диаметр 330 мм, вес 13,2 кг
Болты крепления маховика	М12х1,25 мм, длина 26 мм
Маслосъемные колпачки	—
Компрессия	от 7 бар, разница в соседних цилиндрах максимум 1 бар
Обороты ХХ	800 – 850 мин -1
Усилие затягивания резьбовых соединений	свеча – 31 – 39 Нм маховик – 62 – 87 Нм болт сцепления – 19 – 30 Нм крышка подшипника – 68 – 84 Нм (коренной) и 43 – 53 (шатунный) головка цилиндров – три стадии 20 Нм, 69 – 85 Нм + 90° + 90°

В таблице приведено описание базового мотора, которое подходит для всех вариантов этой серии.

Особенности конструкции

В сравнении с «нулевым» прототипом двигатель ЗМЗ 402 получил весьма незначительные улучшения конструкции, так как задача увеличить мощность не стояла:

• изначально блок цилиндров отливался в кокиль, гильзы цилиндров фиксировались в расточке верхней плиты, по верхнему буртику;
• затем руководство завода перешло на технологию литья под давлением, верхняя рубашка стала открытой, гильзы крепились внутри нижнего пояса;
• позже производитель вновь вернулся к кокильному литью, поэтому в машинах эксплуатируются, и те, и другие блоки.

Разобранный мотор

Очередной особенностью силового привода является использование масляного радиатора, чтобы система охлаждения работала эффективнее.

Масляный радиатор

Газораспределительный механизм имеет морально устаревшую уже на момент создания ДВС схему OHV – распредвал снизу, управление коромысло-штанговым механизмом. Именно из-за этого узла мотор получился очень тяжелым, несмотря на легкий блок цилиндров.

Перечень модификаций ДВС

Маркировка ЗМЗ 402 – это целое семейство однорядных 4 цилиндровых моторов, в которое входят модификации:

10 – базовая версия со степенью сжатия 8,2 под топливо АИ-92 для комплектации автомобиля Волга;

ЗМЗ 402.10
10 – адаптация под бензин А-76 для установки на Волгу;

ЗМЗ 4021.10
10 – форкамерное воспламенение для улучшения парамеров, снят с производства в 1992 году;

ЗМЗ 4022.10
10 – разработка для Газели под соответствующую коробку КПП и А-76;

ЗМЗ 4025.10
10 – аналог 402.10 под Газель для АИ-92, соответственно.

ЗМЗ 4026.10

При этом навесное оборудование осталось без изменений. В модификациях движков использована заводская форсировка механическим способом без применения турбины.

Плюсы и минусы

Основными недостатками серии двигателей ЗМЗ 402 являются:

• морально устаревшая конструкция ГРМ;
• головка блока цилиндров затрудняет тюнинг;
• очень слабые прокладки и задний сальник коленвала;
• высокие вибрации, приводящие к ослаблению резьбовых соединений.

Асбестовая прокладка ГБЦ

С другой стороны, мотор очень надежный, рассчитан на высокие эксплуатационные нагрузки. При нормальном обслуживании реальный ресурс составляет 300 – 350 тысяч км пробега.

Список моделей авто, в которых устанавливался

Создавался мотор ЗМЗ 402 для Горьковского и Ульяновского автозаводов, Рижской автобусной фабрики, поэтому применялся для комплектации автомобилей:

• ГАЗ-24-10 Волга – 1985 – 1993;
• ГАЗ-3102 Волга – 1981 – 2006, только форкамерные модификации ДВС;
• ГАЗ-31029 Волга – 1992 – 1997;
• ГАЗ-3110 Волга – 1997 – 2005;
• ГАЗ-31105 Волга – 2002 – 2006;
• ГАЗ-3302 Газель – 1994 – 2003;
• ГАЗ-33023 Газель-Фермер – 1995 – 2003;
• ГАЗ-2705 Газель грузопассажирская – 1995 – 2003;
• ГАЗ-3221 Газель микроавтобус – 1996 – 2003;
• ГАЗ-32213 Газель микроавтобус повышенной комфортности – 1996 – 2003;
• ГАЗ-322132 Газель маршрутное такси (сдвижная дверь) – 1996 – 2003;
• ГАЗ-32214 Газель «скорая помощь» – 1996 – 2003;
• РАФ-М1 Роксана и РАФ-М2 Стилс – выпущены в единственном экземпляре, не пошли в серию;
• РАФ-33111 – грузовик двухместный бортовой 1 т;
• РАФ-22038 – маршрутное такси, небольшие объемы производства;
• РАФ-22039 – маршрутное такси крупногабаритное.

Характеристики двигателя позволяли использовать его в Газелях спецтехники, линейка которых выпускалась Мытищинским заводом Купава. В Украине Часовоярский ремзавод собирал автобусы Рута с этими моторами, Черниговский завод – Богдан-А049 и ТУР-А049, Бориспольский автозавод – БАЗ-2215 Дельфин.

БАЗ Дельфин

Социальные (реанимация и катафалк) и школьные автобусы с силовым приводом ЗМЗ 404 собирал Семеновский авторемонтный завод с 1995 по 2006 год. Некоторые детали использовались в двигателях УАЗ в качестве комплектующих.

Регламент обслуживания ЗМЗ 402

Официальный мануал содержит сроки замены расходных материалов, чтобы двигатель ЗМЗ 402 прослужил весь заявленный ресурс:

• моторное масло через 10000 км;
• охлаждающая жидкость после 60000 км или 2 лет эксплуатации;
• регулировка тепловых зазоров клапанов каждые 15000 км;
• протяжка гаек ГБЦ каждые 20000 км;
• картридж воздушного фильтра служит 20000 км, а топливный фильтр 30000 км.

Изначально в устройство ДВС заложены очень ненадежные прокладки. Пропитанный графитом асбестовый лист толщиной 1,5 мм между блоком и головкой нормально держит температуру, но от вибраций ослабляются гайки. Крышка ГРМ и поддон картера уплотняются паранитовыми прокладками, обладающими низким ресурсом и маслостойкостью.

ГРМ привод зубчатым колесом

Ни ремня, ни цепи ГРМ здесь нет, передача вращения на нижний распредвал осуществляется зубчатой шестерней. Ее ресурс значительно выше, но контроль за состоянием венца необходим периодически.

Обзор неисправностей и способы их ремонта

В принципе, мотор ЗМЗ 402 недоработан изначально, так как на момент создания уже были более прогрессивные технические решения. Основным достоинством является безопасность при срезании зубьев шестерни ГРМ – поршень не гнет клапана.

Зато коленвал шлифуется бесцентровым методом, возникают радиальные биения, при оборотах свыше 2500 – 2700 мин -1 веревочный задний сальник не справляется с задачей. Выхлоп идет в картер, повышается давление масла. Характерны для моторов семейства ЗМЗ 402 следующие неисправности:

Течь масла	прокладка прогорает из-за более сильного нагрева средней части ГБЦ	замена прокладки и своевременная протяжка
Перегрев мотора	поломка помпы, термостата, воздушная пробка в системе охлаждения	замена помпы/термостата, удаление пробки
Вибрации	дисбаланс системы зажигания, карбюратора или КШМ, износ подушек	балансировка систем, замена подушек

Стук может возникать во вкладышах подшипников коленвала и клапанах, исчезает после замены.

Варианты тюнинга мотора

В заводской комплектации двигатель ЗМЗ 402 выдает 182,4 Нм крутящего момента и 100 л. с. мощности, поэтому для увеличения этих характеристик может использоваться механический тюнинг нескольких видов:

• расточка цилиндров под гильзы – максимум 100 мм диаметра;
• шлифовка ГБЦ – повышает степень сжатия для использования топлива с большим октановым числом АИ-95;
• модернизация выпускного тракта – увеличение диаметра выхлопного патрубка.

Тюнинг ЗМЗ 402

Первый способ опасен перегревом силового привода, так как толщина стенок блока снижается на 4 мм, капремонт потребуется быстрее. В последнем варианте снижается экологичность ДВС. Изготовителем рекомендовано либо использовать инжектирование, что очень дорого либо применить более простой, но менее эффективный тюнинг:

• замена свечей модификациями с иридиевыми контактами и высоковольтных проводов;
• облегченный распредвал с регулировкой настроек клапанов, установленных с завода;
• замена карбюратора производителя К-151 более свежими версиями, например, Солекс;
• использование облегченной ШПГ и маховика;
• расточка седел клапанов и замена их модификациями большего диаметра.

Комплексный механический тюнинг позволяет добавить 30 л. с мощности максимум. Турбировать моторы производитель не рекомендует, так как это резко снижает ресурс.

Таким образом, мотор ЗМЗ 402 является базовым вариантом целой серии движков 402.10, 4021.10, 4022.10, 1025.10 и 4026.10. Изначально до 1980 года он маркировался ЗМЗ-24Д, устанавливался на Волги, Газели и РАФ.