Дизельный двигатель ЗМЗ-514
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.
Дизельный двигатель на базе ЗМЗ 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 легкового 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:
| число цилиндров | 4 |
| рабочий объем, дм3 | 2.0 |
| диаметр/ход, мм | 86/88 |
| номинальная мощность, кВт | 81 |
| номинальная частота, мин-1 | 4500 |
| частота вращения при максимальной мощности, мин-1 | 5000 |
| максимальный крутящий момент, Нм | 215.6 |
| частота вращения при максимальном моменте, мин-1 | 2500 |
| минимальный удельный расход топлива, г/кВт-ч | 210 |
| масса, кг | 215 |
| среднее эффективное давление, МПа | 1.08 |
| удельная мощность, кВт/дм3 | 40.5 |
| система питания | отдельные насосные секции и форсунки в головке |
| система управления топливоподачей | электронная |
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.
Шатун тоже делает КамАЗ. Чтобы сохранить высоту «406-го» блока (требование технологии), шатун укоротили. Вместо сталебронзовой втулки применили износостойкое покрытие рабочей поверхности верхней головки.
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
| Обозначение двигателя по КД | VDS-описательная часть маркировки | Характерные особенности омплектности и исполнения двигателя | Применяемость на автомобиле |
| Комплектации с топливным насосом высокого давления VE 4/11F 2100RV | |||
| 514.1000400 | 51400 | Базовая комплектность в едином исполнении с топливным насосом высокого давления VE 4/11F 2100RV, без гидроусилителя руля и привода вентилятора. | |
| 514.1000400-10 | 51400А | Базовая комплектность в едином исполнении с картером сцепления, СРОГ, ГУР, без вентилятора | автомобили ОАО «ГАЗ» |
| 514.1000400-20 | 51400B | Базовая комплектность в едином исполнении с топливным насосом высокого давления VE 4/11F 2100RV, с гидроусилителем руля и приводом вентилятора, масляным картером двигателя ЗМЗ-5141, с масляным фильтром уменьшенных габаритов. | |
| 5141.1000400 | 514100 | Комплектность в едином исполнении с топливным насосом высокого давления VE 4/11F 2100RV, гидроусилителем руля, кондиционером, без вентилятора. | |
| 5143.1000400 | 514300 | Базовая комплектность в едином исполнении с топливным насосом высокого давления VE 4/11F 2100RV, гидроусилителем руля. | |
| 5143.1000400-10 | 51430A | Комплектность в едином исполнении с топливным насосом высокого давления VE 4/11F 2100RV, гидроусилителем руля, кондиционером. | |
| 5143.1000400-20 | 51430В | Комплектность в едином исполнении с топливным насосом высокого давления VE 4/11F 2100RV, приводом вентилятора и кронштейнами насоса гидроусилителя руля. | |
| 5143.1000400-30 | 51430C | Комплектность в едином исполнении с топливным насосом высокого давления VE 4/11F 2100RV, приводом вентилятора и кронштейнами гидроусилителя руля, с подводящими топливопроводами измененной, по сравнению с базовой комплектацией, длиной. | |
| 5143.1000400-40 | 51430D | Комплектность в едином исполнении с приводом вентилятора, вакуумным насосом, совмещенным с генератором, картером сцепления, СРОГ, ГУР | УАЗ-315148 «Hunter» |
| 5143.1000400-41 | 51430G | Комплектность в едином исполнении с приводом вентилятора, вакуумным насосом на блоке цилиндров, СРОГ, ГУР, без картера сцепления | УАЗ-315148 «Hunter» |
| 5143.1000400-42 | 51430H | Комплектность в едином исполнении с приводом вентилятора, вакуумным насосом на блоке цилиндров, СРОГ, патрубком для подключения автономного подогревателя-отопителя, ГУР, без картера сцепления | УАЗ-296608 |
| 5143.1000400-50 | 51430Е | Комплектность в едином исполнении с топливным насосом высокого давления VE 4/11F 2100RV, приводом вентилятора и кронштейнами насоса гидроусилителя руля, без топливоподкачивающего насоса, с перепускным клапаном на фильтре тонкой очистки топлива. | |
| 5143.1000400-80 | 51430L | Комплектность в едином исполнении с приводом вентилятора, вакуумным насосом на блоке цилиндров, СРОГ, охладителем рециркулируемых ОГ, ГУР, без картера сцепления | УАЗ-315148 «Hunter» экологического класса 3 |
| 5143.1000400-81 | 51430M | Комплектность в едином исполнении с приводом вентилятора, вакуумным насосом на блоке цилиндров, СРОГ, охладителем рециркулируемых ОГ, патрубком для подключения автономного подогревателя-отопителя, ГУР, без картера сцепления | УАЗ-315148 «Hunter» экологического класса 3 |
| 5143.1000400-43 | 51430R | Комплектность в едином исполнении с приводом вентилятора, вакуумным насосом на блоке цилиндров, патрубком для подключения автономного подогревателя-отопителя, ГУР, без картера сцепления, без СРОГ | УАЗ-315108 «Hunter» для МО) |
| 5143.1000400-60 | 51430S | Комплектность в едином исполнении с приводом вентилятора, вакуумным насосом на блоке цилиндров, патрубком для подключения автономного подогревателя-отопителя, картером сцепления, малогабаритным масляным фильтром, ГУР, без СРОГ | УАЗ-396218 («Буханка» — санитарный втомобиль повышенной проходимости, для МО) |
| Комплектации дизелей ЗМЗ-51432 для автомобилей УАЗ экологического класса 4 (Евро4) | |||
| 51432.1000400 | 51432A | Без картера сцепления под КПП DYMOS; компрессор кондиционера SANDEN; насос ГУР Delphi; генератор 120А | УАЗ-31638 «Patriot», УАЗ-31648 «Patriot Sport», УАЗ-23638 «Pickup», УАЗ-23608 «Cargo» |
| 51432.1000400-01 | 51432B | Без картера сцепления под КПП DYMOS; компрессор кондиционера SANDEN; насос ГУР Delphi; генератор 120А; патрубок 40624.1148010 для подключения автономного отопителя. | УАЗ-31638 «Patriot», УАЗ-31648 «Patriot Sport», УАЗ-23638 «Pickup», УАЗ-23608 «Cargo» |
| 51432.1000400-10 | 51432C | Без картера сцепления под КПП DYMOS; насос ГУР Delphi; генератор 80 А или 90 А. | УАЗ-31638 «Patriot», УАЗ-31648 «Patriot Sport», УАЗ-23638 «Pickup», УАЗ-23608 «Cargo» |
| 51432.1000400-20 | 51432D | Без картера сцепления под КПП DYMOS; насос ГУР; генератор 80 А или 90 А. | УАЗ-315148 «Hunter» |
| 51432.1000400-21 | 51432E | Без картера сцепления под КПП DYMOS;насос ГУР; генератор 80 А или 90 А; патрубок 40624.1148010 для подключения автономного отопителя. | УАЗ-315148 «Hunter» |
| 51432.1000400-22 | 51432F | с картером сцепления под 5 ступенчатую КПП АДС;насос ГУР; генератор 80 А или 90 А. | УАЗ-315148 «Hunter» |
| 51432.1000400-23 | 51432G | с картером сцепления под 5 ступенчатую КПП АДС;насос ГУР; генератор 80 А или 90 А; патрубок 40624.1148010 для подключения автономного отопителя | УАЗ-315148 «Hunter» |