ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

Создавался для «ГАЗелей», нашёл применение на «УАЗах»

«ЗМЗ-514» – это cемейство четырёхцилиндровых шестнадцатиклапанных двигателей 4- рабочим объёмом 2,24 литра. Изначально эти моторы предназначались для применения на легковых и коммерческих автомобилях ГА3, однако в итоге нашли своё применение на УА3ах. На «ГА3ели» дизели «3М3-514» устанавливали только с 2002-го по 2004-й годы, в довольно ограниченном количестве. С 2006-го года потребителем данных силовых агрегатов стал Ульяновский автомобильный завод: они «прижились» сначала на внедорожниках «УА3 Хантер», а затем и на «Патриотах», и созданных на их базе «УА3 Карго». Но – всего на несколько лет: в 2015 году и Ульяновский автозавод окончательно отказался от использования моторов семейства «3М3-514». В чём причины, и каковы особенности данного семейства – читайте далее.

Содержание

1. Модификации дизельного двигателя «ЗМЗ-514» на УАЗах

2. История дизеля «ЗМЗ-514»

3. О конструкции «ЗМЗ-5143»

4. Кривошипно-шатунный механизм

5. Газораспределительный механизм (DOHC)

6. Система смазки

7. Система охлаждения

8. Технические характеристики в цифрах

9. Стоимость двигателя «3М3-514З2.10» в 2018 году

Главная причина отказа от дизельных модификаций «Патриота» и «Хантера» – ничтожно низкий спрос на эти машины. Мало того, что сами УАЗики не блещут гигантскими объёмами продаж, так ещё и спрос на дизельные комплектацию ульяновских внедорожников оказался слишком мал, чтобы считать их перспективными моделями. По данным руководства предприятия, продажи дизельных «Патриотов» составляли всего 1% (!) от общего числа реализованных машин.

Казалось бы, на такие машины, как УАЗовские внедорожники, просто «просятся» дизельные двигатели. Ведь сулит серьёзные плюсы: ещё более серьёзную т стабильную проходимость на бездорожье, возможность «по максимуму» грузить машину и прицеп, топливная экономичность, высокий КПД двигателя… Динамика такова, что создаётся впечатление, будто дизельный «Патриот» «похудел» на пару сотен килограммов, по сравнению с бензиновым. Весь крутящий момент, равный 270 Н*м, дизельный силовой агрегат выдаёт уже в диапазоне с 1300 об/мин по 2800 об/мин.; дизель легче и спокойнее «тащит» не самый лёгкий кузов УАЗа. Всё это – основные показатели утилитарности. А утилитарность для джипа или пикапа – превыше всего. Те автолюбители, кому приходилось ездить и на бензиновых, и на дизельных «Патриотах», отмечали, что дизельные заметно отличаются в лучшую сторону от бензиновых.

ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

Однако, несмотря на все переделки и усовершенствования, «3М3-514»» так и остался двигателем ненадёжным, капризным. Распространённые, часто возникающие проблемы с приводами ГРМ и ТНВД, малый ресурс маслонасоса, порывы топливной магистрали ТНВД, случаи резкого снижения тяги, попадания тарелки клапана СРОГ в цилиндр двигателя, откручивание заглушки КВ, и даже такое безобразие, как образующиеся уже после 40 тысяч километров пробега трещины в головке блока цилиндров (дефект литья), по словам производителя, были устранены. Но у многих «УАЗоводов» было другое мнение на этот счёт.

После оснащения новой версии мотора – «3М3-514З2.10 CRS» – топливной аппаратуры электронного управления впрыском Bosch Common Rail двигатель стал менее ремонтопригодным, а если и ремонтопригодным, то только сразу узлами, которые стоят недёшево, а также более требовательным к качеству дизтоплива. К указанным ранее проблемам добавились проблемы с непосредственным впрыском, постоянные метаморфозы с давлением топлива.

В ходе модернизации мотору добавляли Boschевские форсунки и ТНВД, рампу, свечи накаливания; дополняли это китайским турбокомпрессором, а двигатель всё равно не блещет ни надёжностью, ни долговечностью в использовании. Разумеется, такая репутация скверно сказалась на продажах. К тому же цена дизельного «УАЗ Патриот» была более чем на 100 тысяч выше, чем бензиновой версии этой модели.

Модификации дизельного двигателя «ЗМЗ-514» на УАЗах

  • «3М3-514.10 (Евро-2) – с механическим топливным насосом высокого давления «Bosch VE»; без интеркулера и ваккумным насосом на генераторе. Мощность – 98 лошадиных сил.
  • «3М3-514З.10» (Евро-3) – также с механическим ТНВД «Bosch VE» и без интеркулера. В этой версии мотора установлен теплообменник для охлаждения отработавших газов системы рециркуляции. Вакуумный насос сначала монтировался на блоке цилиндров, с приводом от масляного насоса, а затем – на головке блока цилиндров, с приводом от цепи ГРМ. Мощность та же – 98 л.с.
  • «3М3-514З2.10 CRS» (Евро-5). В отличие от предыдущих модификации, вместо ТНВД использована электронная система питания «Common Rail». Мощность была наращена до 114-ти лошадиных сил, а крутящий момент – до 270 Н.м.ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

История дизеля «ЗМЗ-514»

Семейство «3М3-514» ведёт свою историю с начала 1980-х годов, когда Заволжский моторный завод начал работы по созданию дизельного двигателя, на базе обычного карбюраторного мотора для «Волги» – «3М3-402.10». К 1984 году опытный образец этого силового агрегата был создан и прошёл лабораторно-дорожные испытания, в том числе и на автополигоне НАМИ в составе легково¬го автомобиля ГА3-24 «Волга». Рабочий объём – 2,45 литра, степень сжатия – 20,5; с алюминиевым блоком цилиндров, поршнями из алюминиевого сплава со спецмикрорельефом и бочкообразным профилем юбки, струйным охлаждением поршней, сигнализатором засоренности масляного фильтра, свечой предпускового подогрева. Продолжения у этой модели, однако, не последовало.

Только в первой половине 90-х годов специалисты Заволжского моторного завода вернулись к созданию собственного дизеля для легковых автомобилей и лёгких грузовиков. По каким-то причинам им была поставлена задача сделать дизельный двигатель не просто на базе бензинового «3М3-406.10», но и имеющий максимальную унификацию с этим базовым силовым агрегатом.

Исходя из предварительных наработок и стремления обеспечить максимальную унификацию с базовым двигателем «3М3-406.10», диаметр цилиндра был уменьшен до 86-ти мм. Этого достигли установкой сухой тонкостенной гильзы в чугунный моноблок; с сохранением размеров коренных и шатунных подшипников базового двигателя и, следовательно, практически полной унификации по обработке блока цилиндров и коленчатого вала. С самого начала в новом дизеле предусматривалось применение турбонаддува, с охлаждением наддувочного воздуха.

Первый образец будущего «3М3-514», под наименованием «3М3-406.10», был сделан в ноябре 1995 года. На Ярославском заводе дизельной аппаратуры (ЯЗДА) по техническим требованиям Заволжского моторного завода разработали и изготовили малогабаритную, многосопловую топливную форсунку. ГБЦ в итоге решено было изготавливать не из чугуна, а из алюминия.

ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

В декабре 1999-го года была изготовлена первая опытно-промышленная партия дизелей «3М3-514» – 10 единиц. В 2002-м году они дебютировали на «ГАЗелях». Однако в течение первых же двух дет, даже первого же года эксплуатации выяснилось, что имеются сложности с обслуживанием этих двигателей, а надёжность их не выдерживает никакой критики.

По мнению экспертов, архаичному производственному оборудованию Заволжского моторного не хватило возможностей для обеспечения необходимого качества металла и соблюдения точности обработки автодеталей. Дизельный мотор, в отличие от бензинового, этого не потерпел. К тому же, поставщики комплектующих внесли свою «ложку дёгтя» в рост потока некондиции. А далее нестабильное качество резко отпугнуло покупателей, по началу бодро отнесшихся к идее прихода на замену карбюраторным движкам современного экономичного турбодизеля. В итоге, к началу 2004 года серийное производство дизелей на 3М3 было свёрнуто, фактически и не начавшись.

Тем не менее, доработка и доводка «3М3-514» продолжились. Изменили конструкцию головки и блока, с повышением их жёсткости. Для более качественного уплотнения газового стыка вместо отечественной гибкой прокладки ГБЦ применили импортную многослойную, металлическую. Доработка и изготовление поршней были возложены на немецкую фирму «Mahle». Изменены, в целях повышения надёжности и ресурса, были шатуны, цепи ГРМ и целый ряд мелких деталей.

Итогом этого стал запуск в серийное производство модификации «3М3-514З», и с 2006-го года этими моторами стали комплектовать «UAZ Hunter». В 2007 году «3М3-514З» был пдогнан и для установки на классическое грузовое семейство ульяновских «бескапотников». Вскоре появились «3М3-514З» с ТНВД компании «Бош», о которых шла речь выше, а затем – и с «Коммон Рэйлом». Эти версии потребляли до 10% меньше дизтоплива и демонстрировали лучшую приёмистость двигателя на низких оборотах. Однако и они большого распространения не получили.

О конструкции «ЗМЗ-5143»

4-х тактный дизельный двигатель имеет рядное L-образное расположение цилиндров и поршни, вращающие один общий коленвал, и верхнее расположение 2-х распредвалов. Мотор снабжён жидкостной системой охлаждения закрытого типа, с принудительной циркуляцией. Система смазки является комбинированной – под давлением и разбрызгиванием. Обновленный мотор «3М3-514З2» имеет по четыре клапана на каждом цилиндре, а охлаждение воздуха, поступающего в цилиндры, выполняет интеркулер, (его применение позволило повысить мощность силового агрегата и улучшить его работу на низких оборотах. Применяемая турбина хоть и не лишена характерного эффекта «турбо-ямы», однако отличается надёжностью и не требует обслуживания и ремонта.

ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

Левая сторона двигателя: 1 – патрубок водяного насоса подвода ОЖ от радиатора; 2 – водяной насос; 3 – насос гидроусилителя рулевого управления (ГУР); 4 – датчик температуры охлаждающей жидкости (системы управления); 5 – датчик указателя температуры ОЖ; 6 – корпус термостата; 7 – датчик сигнализатора аварийного давления масла; 8 – крышка маслозаливной горловины; 9 – передний кронштейн подъема двигателя; 10 – рукоятка указателя уровня масла; 11 – шланг вентиляции; 12 – клапан рециркуляции; 13 – выпускной патрубок турбокомпрессора; 14 – выпускной коллектор; 15 – теплоизоляционный экран; 16 – турбокомпрессор; 17 – трубка отопителя; 18 – картер сцепления; 19 – заглушка отверстия под установочный штифт коленчатого вала; 20 – пробка сливного отверстия масляного картера; 21 – шланг слива масла из турбокомпрессора; 22 – трубка нагнетательная масла к турбокомпрессору; 23 – краник слива ОЖ; 24 – впускной патрубок турбокомпрессора

Форсунки фирмы «Бош» – двухпружинные, позволяющие осуществлять предварительный впрыск дизтоплива. Фильтр тонкой очистки топлива с ручным насосом, подогревателем, сепаратором воды – также производства компании «Бош», топливопроводы высокого давления – от фирмы «Гуидо».

Турбокомпрессор «С12-92-02» делается в Чехии, на заводе «ЧЗ-Страконице АС». Также был опыт использования и турбин «Гаррет», у которых повыше коэффициент полезного действия.

Кривошипно-шатунный механизм

Блок цилиндров выполнен из специального чугуна, моноблоком с картерной частью, которая опущена ниже оси коленвала. Между цилиндрами предусмотрены специальные протоки для охлаждающей жидкости. В нижней части БЦ размещены 5 опор коренных подшипников. Крышки подшипников обрабатываются в сборе с блоком цилиндров и, соответственно, не являются взаимозаменяемыми. В картерной части блока цилиндров стоят форсунки для охлаждения поршней маслом.

Головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава. В верхней части ГБЦ находится газораспределительный механизм: распредвалы, рычаги привода клапанов, гидроопоры, впускные и выпускные клапаны. Головка цилиндров снабжена двумя впускными каналами и двумя выпускными; фланцами для подсоединения впускной трубы, выпускного коллектора, термостата, крышек; есть посадочные места под форсунки и свечи накаливания, встроенные элементы систем смазки и охлаждения.

ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

Вид спереди: 1 – шкив-демпфер коленчатого вала; 2 – датчик положения коленчатого вала; 3 – генератор; 4 – верхний кожух ремня привода ТНВД; 5 –ТНВД; 6 – воздуховод; 7 – крышка маслозаливной горловины; 8 – маслоотделитель; 9 – шланг вентиляции; 10 – ремень привода вентилятора и насоса ГУР; 11 – шкив вентилятора; 12 – натяжной болт насоса ГУР; 13 – шкив насоса ГУР; 14 – натяжной кронштейн ремня привода вентилятора и насоса ГУР; 15 – кронштейн насоса ГУР; 16 – направляющий ролик; 17 – шкив водяного насоса; 18 – ремень привода генератора и водяного насоса; 19 – указатель верхней мертвой точки (ВМТ); 20 – метка ВМТ на роторе датчика; 21 – нижний кожух ремня привода ТНВД

Поршни изготовлены из специального алюминиевого сплава, с камерой сгорания, устроенной в головке поршня. Объем камеры сгорания – (21,69 ± 0,4) см3. Юбка поршня имеет бочкообразную форму в продольном направлении и овальную – в поперечном сечении, снабжена антифрикционным покрытием. Поршневых колец по З на каждом поршне: два компрессионных и одно маслосъёмное.

Шатун двигателя – стальной кованый. Крышка шатуна обрабатывается в сборе с шатуном, в связи с чем при переборке мотора нельзя переставлять крышки с одного шатуна на другой. Крышка шатуна закреплена болтами, которые ввёрнуты в шатун. В поршневую головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка. Коленчатый вал — стальной кованый, 5-ти опорный, с радиусом кривошипа 47 мм, имеющий для лучшей разгрузки опор 8 противовесов. Износостойкость шеек обеспечена закалкой ТВЧ или газовым азотированием.

Вкладыши коренных подшипников коленвала – сталеалюминиевые. Верхние вкладыши с канавками и отверстиями, нижние – без того и другого. Вкладыши шатунных подшипников – сталебронзовые, без канавок и отверстий. К фланцу коленчатого вала на его заднем торце восемью болтами прикреплён маховик.

Газораспределительный механизм (DOHC)

ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

Правая сторона двигателя: 1 – стартер; 2 – фильтр тонкой очистки топлива (ФТОТ) (транспортное положение); 3 – тяговое реле стартера; 4 – крышка привода масляного насоса; 5 – задний кронштейн подъема двигателя; 6 – ресивер; 7 – топливопроводы высокого давления; 8 – топливный насос высокого давления (ТНВД); 9 – задняя опора ТНВД; 10 – точка крепления «–» провода КМСУД; 11 — шланг подвода ОЖ к жидкостно-масляному теплообменнику; 12 – штуцер вакуумного насоса; 13 – генератор; 14 – вакуумный насос; 15 – крышка нижнего гидронатяжителя; 16 – датчик положения коленчатого вала; 17 – шланг подвода масла к вакуумному насосу; 18 – датчик указателя давления масла; 19 – масляный фильтр; 20 – патрубок жидкостно-масляного теплообменника отвода ОЖ; 21 – шланг слива масла из вакуумного насоса; 22 – масляный картер; 23 – усилитель картера сцепления

Распределительные валы сделаны из низкоуглеродистой легированной стали, цементированы на глубину 1,3…1,8 мм и закалены. В двигателе 2 распределительных вала: для привода впускных и выпускных клапанов. Кулачки валов – разнопрофильные, несимметричные относительно осей кулачков. На каждом вале – 5 опорных шеек. Валы вращаются в опорах, которые расположены в алюминиевой головке цилиндров и закрыты крышками. Привод распределительных валов цепной, двухступенчатый.

Система смазки

Система смазки двигателя – комбинированная, многофункциональная. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленвала, подшипники распределительных и промежуточного валов, детали привода масляного насоса, опоры рычагов привода клапанов и натяжители цепей, подшипники турбокомпрессора. Остальные детали мотора смазываются посредствои разбрызгивания. Струями масла охлаждаются поршни. Давлением масла приводятся в рабочее положение гидроопоры и гидронатяжители. Маслонасос устанавливается между блоком цилиндров и масляным фильтром. Он шестерёнчатый, односекционный.

Система охлаждения

ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

Поперечный разрез двигателя: 1 – ресивер; 2 – головка цилиндров; 3 – гидроопора; 4 – распределительный вал впускных клапа- нов; 5 – рычаг привода клапана; 6 – впускной клапан; 7 – распределительный вал выпускных кла- панов; 8 – выпускной клапан; 9 – поршень; 10 – выпускной коллектор; 11 – поршневой палец; 12 – сливной краник ОЖ; 13 – шатун; 14 – коленчатый вал; 15 – указатель уровня масла; 16 – мас- ляный насос; 17 – валик привода масляного и вакуумного насосов; 18 – форсунка охлаждения поршня; 19 – блок цилиндров; 20 – перепускной патрубок трубки отопителя; 21 – отводящий пат- рубок трубки отопителя; 22 – впускная труба

Система охлаждения – жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией, с подачей охлаждающей жидкости в блок цилиндров термостат типа ТС 108-01, с твердым наполнителем, одноклапанный насос системы охлаждения Центробежный, привод осуществляется поликлиновым ремнем от шкива коленчатого вала.

Технические характеристики в цифрах

  • Рабочий объём – 2,235 литра.
  • Номинальная мощность двигателя – 98 л.с. (ТНВД), 114 л.с. («Коммон Рэйл»), при 3500 об/мин.
  • Максимальный крутящий момент – 216 Н•м (ТНВД), 270 Н•м («Коммон Рэйл»), при 1300-2800 об/мин.
  • Диаметр цилиндра – 87 мм, ход поршня – 94 мм.
  • Число клапанов на цилиндр – 4 (2-впуск; 2-выпуск).
  • Порядок работы цилиндров: 1-3-4-2.
  • Степень сжатия – 19,5.
  • Межцилиндровое расстояние (расстояние между осями соседних цилиндров блока) – 106 мм.
  • Диаметр расточки опор коленвала под коренные вкладыши – 67 мм.
  • Диаметр коренных шеек коленвала – 62 мм; диаметр шатунных шеек – 56 мм.
  • Вес двигателя – 220 кг.ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

Стоимость двигателя «3М3-514З2.10» в 2018 году

Новые дизели данной марки на рынке есть, их стоимость составляет около трёхсот тысяч рублей, и начинается с отметки 270 000 рублей.

ЗМЗ-514 (дизель): технические характеристики

Несмотря на то, что ульяновские полноприводники с дизельными двигателями проявили себя заметно лучше в плане ездовых характеристик, чем бензиновые, переплачивать за это 100 с небольшим тысяч желающих нашлось крайне мало. К тому же, у моторов семейства «3М3-514» сложилась скверная репутация в плане надёжности и долговечности работы. Это привело к сворачиванию компанией «Соллерс» (которой принадлежит и ЗМЗ, и УАЗ) проекта под условным названием «Дизельные УАЗ»ы».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *