1 – шкив коленчатого вала (диск синхронизации); 2 – датчик синхронизации (датчик частоты вращения и положения коленчатого вала); 3 – датчик положения дроссельной заслонки; 4 – датчик массового расхода воздуха; 5 – топливный фильтр; 6 – форсунки; 7 – регулятор дополнительного воздуха (регулятор холостого хода); 8 – датчик температуры воздуха во впускном трубопроводе; 9 – электронный блок управления двигателем; 10 – блок реле системы управления двигателем; 11 – шпилька впускного трубопровода, к которой крепятся наконечники «массовых» проводов; 12 – топливная рампа; 13 – регулятор давления топлива; 14 – датчик детонации; 15 – катушки зажигания; 16 – сигнализатор системы управления двигателем; 17 – топливный модуль; 18 – колодка диагностического разъема; 19 – датчик фазы (датчик положения распределительного вала); 20 – наконечники высоковольтных проводов; 21 – датчик температуры охлаждающей жидкости.

Автомобиль с двигателем ЗМЗ-40522 оснащен электронной системой управления двигателем с распределенным впрыском топлива, которая:

• управляет электропитанием топливного насоса;
• управляет подачей топлива в каждый цилиндр;
• обеспечивает искру на свечах и корректирует угол опережения зажигания, гарантируя бездетонационную работу двигателя;
• управляет подачей воздуха в момент пуска, прогрева двигателя, на холостом ходу и в режиме торможения двигателем;
• управляет вентилятором радиатора системы охлаждения двигателем.

Система состоит из электронного блока управления, соединенного жгутом проводов с датчиками и исполнительными устройствами.

В систему управления входят следующие датчики:

• синхронизации (частоты вращения и положения коленчатого вала);
• фазы (положения распределительного вала);
• детонации;
• массового расхода воздуха (проходящего через воздушный фильтр);
• положения дроссельной заслонки;
• температуры охлаждающей жидкости;
• температуры воздуха во впускном трубопроводе.

Исполнительные устройства:

• форсунки;
• катушки зажигания;
• регулятор холостого хода;
• сигнализатор системы управления двигателем;
• реле топливного насоса;
• реле электромагнитной муфты вентилятора системы охлаждения.

С неисправным датчиком синхронизации двигатель работать не будет.

В случае выхода из строя датчиков положения дроссельной заслонки, массового расхода воздуха, фазы или детонации, система переходит на резервный режим работы, позволяющий автомобилю доехать своим ходом до места ремонта. О переходе на резервный режим система информирует водителя включением лампы сигнализатора системы управления двигателем.

Непродолжительная работа двигателя в таком режиме не может стать причиной выхода его из строя, однако пуск двигателя может быть затруднен, ухудшится приемистость автомобиля, возрастут расход топлива и токсичность отработавших газов.

Электронный блок управления двигателем.

Электронный блок управления двигателем — это специализированный компьютер, который принимает сигналы от датчиков и выдает управляющие команды на исполнительные элементы системы. На автомобиле с двигателем ЗМЗ-40522 установлен блок Микас 7.1 или Микас 7.2.

Его микропроцессор рассчитывает необходимые параметры сигналов для исполнительных устройств (на основе данных, полученных от датчиков) по программе, введенной в память блока управления (ПЗУ). Программа имеет функцию подстройки системы к различным условиям эксплуатации и нагрузкам на двигатель. Информация о настройках хранится в памяти (ОЗУ) блока системы управления двигателем. При отключении аккумуляторной батареи данная информация будет утеряна. Блок управления диагностирует цепи датчиков, а также проверяет исправность собственной схемы. При обнаружении неисправности блок включает лампу сигнализатора системы управления двигателем в комбинации приборов и записывает в память код неисправности.

Электронный блок управления установлен в моторном отсеке и закреплен на щитке передка болтами с отрывными головками.

Сигнализатор системы управления двигателем включается также при временных сбоях в работе одного из датчиков или при перегреве двигателя и гаснет сразу после того, как неисправность исчезнет.

Коды неисправностей системы управления двигателем.

При включении зажигания лампа сигнализатора загорается (на 0,5 с) и гаснет, если система самодиагностики не обнаружила неисправность. Тем самым проверяется исправность самой лампы сигнализатора.

Если система диагностики определит неисправность, то в зависимости от ее характера лампа может гореть (при включенном зажигании) либо постоянно, либо только при работающем двигателе.

И в первом, и во втором случаях необходимо провести диагностику системы управления двигателем.

Для перевода блока управления в режим вывода кодов неисправностей включаем зажигание и снимаем крышку колодки диагностического разъема, расположенного под капотом справа.

Перемычкой из медной проволоки соединяем выводы «10» и «12» колодки.

По количеству включений сигнализатора определяем коды неисправностей.

Сначала система диагностики выдаст три раза подряд код «12», свидетельствующий об исправности диагностической цепи, цепи управления и работоспособности системы диагностики.

Следующими будут отображаться коды обнаруженных неисправностей.

Код каждой неисправности будет повторен трижды. После показа всех зафиксированных кодов неисправностей цикл вывода информации повторится. Если в памяти блока нет кодов неисправностей, то появится только код «12».

Код обнаруженной неисправности хранится в памяти блока примерно 2 часа.

Для очистки памяти выключаем зажигание и отключаем аккумуляторную батарею на 15 с.

Во избежание повреждения электронного блока отключать аккумуляторную батарею следует только при выключенном зажигании.

При отключении батареи будут потеряны данные настроек, выработанные электронным блоком для адаптации системы управления двигателем к условиям эксплуатации.

После включения «массы» пустите двигатель и дайте ему поработать на холостом ходу (не касаясь педали «газа») не менее 1 мин с целью адаптации системы зажигания к двигателю. Чтобы адаптировать всю систему управления, нужно прогреть двигатель до рабочей температуры и проехать на автомобиле около 1 км с частичным открытием дроссельной заслонки и без резких ускорений.

Реле и предохранители системы управления.

Реле системы управления двигателем установлены в моторном отсеке.

1 – главное реле; 2 – реле электромагнитной муфты включения вентилятора системы охлаждения; 3 – реле топливного насоса; 4 – реле стартера.

К системе управления двигателем относятся три плавких предохранителя, расположенных в салоне в верхнем блоке.

Плавкие предохранители системы управления двигателем и защищаемые ими цепи.

1 – электронный блок системы управления двигателем; 2 – датчик концентрации кислорода (если установлен); 3 – электронный блок системы управления двигателем, топливный насос.

ЗМЗ-405: технические характеристики

«Сердце» «ГАЗелей» и «Соболей» в 2000-2009 гг.

ЗМЗ-405 – семейство бензиновых инжекторных двигателей Заволжского моторного завода, которое по праву входит в число лучших продуктов этого машиностроительного предприятия. Начав с автомашин Горьковского автомобильного завода – «Волг», «ГАЗелей» и «Соболей» различных модификаций, ЗМЗ-405 на некоторое время пришёлся ко двору для комплектования лёгких грузовиков, фургонов и микроавтобусов Fiat Ducato российской сборки. По типу ЗМЗ-405 любой модификации – это 4-х цилиндровый, 4-х тактный, рядный мотор, с комплексной микропроцессорной системой управления впрыском топливно-воздушной смеси и зажиганием.

Немного об истории моторов ЗМЗ-405

На рынке ЗМЗ-405 дебютировал в 2000 году: этим мотором была оснащена новая «Волга» – ГАЗ-3111. Машина, на которую возлагали большие надежды, получилась чрезвычайно красивой, без сомнения харизматичной, но дорогой и неконкурентоспособной. Всего за три года мелкосерийного производства было сделано всего лишь около пятисот таких автомобилей представительского класса. До полноценного серийного выпуска эта интересная модель, к сожалению, так и не добралась.

Но четырёхцилиндровые рядные моторы ЗМЗ-405 пригодились ОАО «ГАЗ» для «ГАЗелей» и «Соболей» – действительно массовых, «народных» машин, спрос на которые всегда был стабильно высоким. 28 апреля 2004 года ЗМЗ-40522, сделанный для «ГАЗели», стал 13-миллионным двигателем марки ЗМЗ, выпущенным за всю историю предприятия. ЗМЗ-405 ставился на следующие модификации «ГАЗелей» и «Соболей»: ГА3-ЗЗО2, ГА3- 27О5, ГА3-27О57, ГА3-ЗЗО21, ГА3-З221З, ГА3-З221З7, ГА3-ЗЗО2З2, ГА3-2З10, ГА3- 2З1О7, ГА3-2217, ГА3-22177, ГА3-2752, ГА3-27527. Горьковский автозавод стал единственным потребителем двигателей ЗМЗ-405, оставаясь им вплоть до 2009 года.

«Несбывшаяся мечта» – новая «Волга» ГАЗ-3111, первая машина с двигателем ЗМЗ-405.

В это время сложилась, на первый взгляд, парадоксальная ситуация: ГАЗ отказался от моторов ЗМЗ и стал устанавливать на свои автомобили двигатели Ульяновского моторного завода. УАЗ же, наоборот, стал потребителем продукции Заволжского моторного завода, который, как известно, расположен в Нижегородской области. Дело в том, что Горьковский автозавод и УМЗ вошли в состав промышленной группы «ГАЗ», а УАЗ и ЗМЗ – в состав компании «Соллерс».

В сентябре 2009 года было подписано соглашение о проведении работ по адаптации модификации двигателя ЗМЗ-40524.10 к автомобилю Fiat Ducato. Данные работы были успешно проведены, и в марте 2010 года этому проекту было дано официальное начало. Но потом «Соллерс» перестал собирать «Фиат Дукато» в России, и это перспективное начинание заглохло.

Таким образом, в 2010-е годы без «ГАЗелей» семейство ЗМЗ-405 осталось не у дел. На УАЗы ставятся тоже заволжские двигатели, но другого семейства: ЗМЗ-409.

Происхождение и модификации двигателей ЗМЗ-405

Конструктивно двигатели ЗМЗ-405 были разработаны на базе 406-го семейства Заволжского моторного завода и отличаются от них диаметром поршня (который был увеличен с 92-х до 95.5 мм), более тонкими межцилиндровыми перемычками, наличием прорезей для охлаждения. По сравнению с базовым двигателем ЗМЗ-406, технические мощностные параметры мотора были повышены на 4,8 %, при увеличении рабочего объёма на 7,9 %.

Высота блока цилиндров, шатуны остались такими же. И в целом, по отношению к своему базовому «прообразу», мотор ЗМЗ-405 остался прежним. Но за счёт возросшего объёма увеличилась на 7 л.с. его мощность, соответствующим образом подрос и крутящий момент. Последние модификации семейства ЗМЗ-405 стали соответствовать более современный экологическим стандартам, а в глобальном смысле – это всё тот же самый ЗМЗ-406. На этом же блоке, кстати, был создан ещё один большеобъемный мотор – ЗМЗ-409 – для современных УАЗов.

Модификации семейства ЗМЗ-405:

1. ЗМЗ-4О52.1О – базовый вариант.
2. ЗМЗ-4О522.1О – аналог базового, но соответствующий экологическим нормам Евро-2.
3. ЗМЗ-4О524.1О – аналог 4О522.1О, соответствующий экологическим нормам Евро-3 и предназначавшийся для легковых автомобилей «Волга».
4. ЗМЗ-4О525.1О – аналог базового, соответствующий экологическим нормам Евро-3 и предназначавшийся для лёгких грузовиков «ГАЗель» и «Соболь», с полной массой до 3500 кг.
5. ЗМЗ 4054.10 – экспериментальная турбированная версия двигателя, со стальным коленчатым валом, кованой поршневой группой, интеркулером, СЖ 7.4, мощность 195 л.с., крутящий момент 343 Н.м.

Конструкция двигателей ЗМЗ-405

Любой двигатель из семейства 3М3-4О5 представляет собой четырёхтактный бензиновый инжекторный силовой агрегат с рядным расположением цилиндров и поршней. Процесс подачи топливно-воздушной смеси во впускные каналы цилиндров и её зажигание контролируется специальной электронной системой – блоком управления «Микас». Двигатель оборудован системой внешнего образования топливно-воздушной смеси.

Возвратно-поступательные движения поршней преобразуются в движения вращательное при посредстве одного общего на все поршни коленчатого вала. Два распределительных вала имеют верхнее расположение. Система охлаждения мотора – жидкостная, замкнутого типа, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Система смазки в 405-х двигателях – комбинированная, с автоматической регулировкой температуры машинного масла. Смазывающий материал подаётся к движуще-трущимся деталям мотора под давлением и путём разбрызгивания. Шестерёнчатого типа маслонасос смонтирован внутри масляного картера, прикреплён с прокладкой 2-мя болтами к блоку цилиндров и держателем – к крышке З-го коренного подшипника.

На коленчатом вале находится ведущая звёздочка с 2З зубьями, на промежуточном вале – стоит ведомая звёздочка первой ступени с З8 зубьями и ведущая звёздочка второй ступени с 19-ю зубьями, а на распределительных валах размещены звёздочки с 2З зубьями. На торцевых сторонах звёздочки коленчатого вала, ведомой звёздочки промежуточного вала и звёздочек распределительных валов расположены метки установочные. Они служат для чёткой и верной установки фаз газового распределения в циклах работы двигателя.

Промежуточный вал 3М3-4О5 – стальной, двух-опорный, вращающийся во втулках, которые запрессованы в отверстия приливов блока цилиндров, с правой стороны. От перемещений относительно оси промежуточный вал сдерживается упорным фланцем, расположенным между торцом передней шейки вала и ступицей ведомой звёздочки и закреплённым 2-мя болтами на переднем торце блока цилиндров.

Натяжение цепей обеспечивается двумя гидронатяжителями, воздействующими на правые ветви в обеих цепях. При этом, для верхней цепи гидронатяжитель смонтирован в гнезде головки блока цилиндров, а для цепи нижней – в гнезде передней крышки. Гидронатяжители делаются из стали, выполняются в виде плунжерной пары, которая состоит из плунжера и корпуса.

Гидротолкатели в двигателях 3М3-4О5 монтируются на силовой агрегат в «заряженном» положении (когда плунжер сдерживается в корпусе кольцом стопорным). В рабочем положении гидротолкатель функционирует таким образом.
Под воздействием пружины и растущего давления масла, которое поступает из масломагистрали, плунжер начинает надавливать на рычаг натяжного устройства. Данный рычаг, поворачиваясь на своей оси, надавливает звёздочкой натяжного устройства на цепь и натягивает её, стабильно удерживая цепь в натянутом состоянии.

Для устранения биений рабочие ветви обеих цепей проходят сквозь пластиковые успокоители. Каждый из этих успокоителей закреплён посредством двух болтов к переднему торцу головки блока цилиндров.

Блок цилиндров и кривошипно-шатунный механизм

Блоки цилиндров двигателей 4О5-го семейства изготавливаются из высокопрочного серого чугуна, и это, в сочетании с использованием высокоточных методов обработки металлов при его производстве, позволяет в значительной степени снизить возможные деформационные явления в цилиндрах при эксплуатации мотора. БЦ выполнен в виде моноблока с картерной частью, спущенной ниже оси коленвала.

Головка цилиндров выполнена из алюминиевого сплава. Она снабжена двумя впускными и двумя выпускными клапанами на каждый из цилиндров. В верхней части головки цилиндров размещаются 2 распределительных вала.

В блоках двигателей ЗМЗ прежних годов выпуска были предусмотрены 2-х миллиметровые прорези между цилиндрами, специально сделанные для системы охлаждения. Для блока цилиндров двигателя 3М3-4О5 таких прорезей не было предусмотрено. Кроме того, были расширены резьбовые колодцы для болтов крепления головки блока цилиндров.

Поршни отлиты из алюминиевого сплава. Юбки поршней выполнены с бочкообразными вертикальными профилями и микрорельефами, для оптимизации приработок и уменьшения потерь на трение. В поперечном (горизонтальном) сечении юбка поршня имеет форму овала, где больший радиус расположен перпендикулярно оси поршневого пальца. Поршневых колец устанавливается по три штуки на каждый поршень: 2 кольца компрессионных и 1 – маслосъёмное. Поршневые пальцы имеют трубчатое сечение, они из стали, плавающего вида, при работе двигателя свободно вращающиеся в бобышках поршня и во втулке шатуна.

Шатун сделан из стали, кованый, со стержнем двутаврового сечения и продольным отверстием подачи масла для смазывания подшипника поршневого пальца и для охлаждения днища поршня.

Коленчатый вал моторов семейства 3М3-4О5 визуально и в конструктивном плане является идентичным коленвалу двигателей 3М3-4О6. Однако он отлит из чугуна более высококачественной марки – более прочного металломатериала. Его конструкция – полноопорная, с 2-мя противовесами для каждого из кривошипов. Усовершенствованный коленчатый вал позволяет улучшить степень сопротивления центробежным силам и изгибающим моментам в работе.

Система подачи топлива и зажигания, электрооборудование, фильтры

Система подачи топлива в рабочие полости цилиндра реализована в виде распределённого впрыска топливно-воздушной смеси электромагнитными форсунками во впускные каналы головки блока цилиндров. КМСУД – комплексная микропроцессорная система управления двигателем предназначена для управления распределённым впрыском топливно-воздушной смеси и зажиганием.

Система зажигания двигателя 3М3-4О5 имеет микропроцессорное управление углом опережения зажигания. Катушки зажигания – двухвыводного типа, трансформаторного вида. Свечи зажигания используются искровые, с помехо-подавляющим резистором.

Система электрооборудования на данных силовых агрегатах – постоянного тока, однопроводная, в которой отрицательные клеммы источников и потребителей объединены с корпусами двигателей. Номинальное напряжение энергосети равно 12 Вольт. Генератор использован со встроенным выпрямительным блоком и регулятором напряжения. Номинальное его напряжение равно 14 Вольт, максимальный ток отдачи равен не менее 72 Ампер. Стартер — редукторный, с электромагнитным включением дистанционного типа.

Воздушный фильтр применён со сменным сухим фильтро-элементом; масляный фильтр – полнопоточного типа, тонкой очистки, неразборный. Термостат установлен двухклапанного типа, с температурой открытия основного клапана в 82 градуса.

О модернизациях и усовершенствованиях в ходе производства ЗМЗ-405

Как уже было отмечено, в качестве основы для создания двигателя 3М3-4О5 (инжекторного) специалистами Заволжского моторного завода был использован 3М3-4О6 (карбюраторный). В процессе производства моторов 4О5-го семейства предприятием-изготовителем был разработан и внедрён целый ряд инновационных конструкторских решений. В частности, блок цилиндров 3М3-4О5 был облегчен на 1,З килограмма – поредством полного демонтажа системы холостого хода с головки блока цилиндров. Управление этими силовыми агрегатами производится при помощи электронных дросселей.

Данное решение позволяет отказаться от использования некоторых комплектующих, таких, как – дроссельные патрубки, регуляторы холостого хода, воздушные патрубки холостого хода, датчики положения заслонки дросселя.

Инженерами Заволжского предприятия была произведена работа по усовершенствованию термоизоляции двигателей 3М3-4О5. Для усиленной и стабильно надёжной герметичности блока цилиндров армированные прокладки головки блока цилиндров из однослойного без асбестового материала были заменены на двухслойные металлические.

Обновление материалов, с применением современных прогрессивных конструктивных элементов (в частности – пружинящих частей зигзагообразного типа), обеспечивает значительно лучшее уплотнение газовых стыков и каналов системы смазки, а также позволяет улучшить процесс охлаждения мотора.

Толщина прокладки новой конструкции снижена в З раза, относительно изначально применённой мягкой прокладки с металлической окантовкой. Она составляет всего О,5 миллиметра. Это позволяет свести к минимуму необходимость выполнения затягивания болтов, по сравнению с прежними деталями. Что, в свою очередь, предоставляет возможность для снижения деформаций цилиндров при усиленной эксплуатации двигателя.

В двигателях 405-го семейства, которые являются соответствующими экологическим стандартам Евро-З, для вспомогательных агрегатов применяется удлинённый приводной ремень и ролик самонатяжного типа. Расчётный срок службы данного ролика составляет 150 тысяч километров. В двигателях 405-го семейства в значительной степени снижен расход машинного масла и горючего. Данные двигатели характеризуются повышенной надёжностью и долговечностью в работе, превосходя по данным показателям классические советские моторы 3М3-4О6 прежних годов выпуска.

Технические характеристики ЗМЗ-405 в цифрах

• Рабочий объём цилиндров – 2464см3;
• Диаметр цилиндра – 95,5 мм / Ход поршня – 86 мм.
• Степень сжатия – 9,3.
• Порядок работы цилиндров: 1-3-4-2.
• Направление вращения коленчатого вала (со стороны шкива): вправо.
• Мощность номинальная, при частоте вращения 5200 об/мин, брутто по ГОСТу-14846 – 111,8 кВт (152 л.с.)
• Наибольший крутящий момент, при частоте вращения 4200±200 об/мин, брутто по ГОСТу-14846 – 21О,9 Н•м (21,5 кгс•м).
• Минимальная частота вращения коленчатого вала на холостом ходу – 85О об/мин.
• Максимальная частота вращения коленчатого вала – 5700 об/мин.
• Масса сухого двигателя – 197 кг.

Инжекторные двигатели 3М3-4О5 с 2013 года соответствуют уже экологическим стандартам Евро-4 (модификация 40524.1000400-100, 101). Из последних усовершенствований стоит отметить оптимизированные крышки клапанов, зубчатые цепи газораспределительных механизмов и улучшенные системы вентиляции, с отводом газов картерных в ресивер.

Стоимость двигателей ЗМЗ-405

Цена нового двигателя ЗМЗ-40524.1000400 находится в 2019 году в пределах 120 тысяч рублей. За подержанный, после капитального ремонта, 3М3-4О5 просят от 50-ти тысяч рублей.