Двигатель 402 ЗМЗ: устройство, схема и характеристики

Под обозначением ЗМЗ-402 скрывается целая линейка силовых агрегатов, выпускаемая Заволжским моторным заводом. Эти бензиновые 4-цилиндровые двигатели установлены преимущественно на легковые автомобили «Газель», «Волга». Можно найти информацию об их применении на микроавтобусах «Латвия» и некоторых моделях Ульяновского автозавода.

История развития двигателя

На автомобили двигатель 402 начали устанавливать с 1958 года. В то время он имел другое обозначение — ЗМЗ-21А и ЗМЗ-24Д, но это был всё тот же мотор. Прототипом служила еще более ранняя модификация, над которой конструкторы трудились в 1954-1955 годах. Тогда это был совершенно новый вариант двигателя для автомобиля ГАЗ-56, который даже не вышел с конвейера. 402-м агрегат стал именоваться только в 1980 году.

Основными представителями линейки 402 являются:

• ЗМЗ-402.10 как основной базовый вариант под бензин марки АИ-92.
• ЗМЗ-4021.10, потребляющий топливо А-76.
• ЗМЗ-4022.10, имеющий зажигание нового типа, так называемое форкамерно-факельное.

В процессе эксплуатации двигателей 402.10 часто старались использовать более дешёвое топливо. Для этого силами автовладельцев двигатель переделывался под бензин с меньшим октановым числом. Что касается флагмана 402 линейки – ЗМЗ-4022.10, есть мнения, что идея форкамерно-факельного зажигания была взята у японских коллег фирмы Honda.

С 1996 года появился младший и более современный собрат 402 – ЗМЗ-406. Какое-то время обе линейки устанавливались на автомобили горьковского автозавода. Сейчас двигатель 402 можно встретить только в запчастях.

Описание и технические характеристики

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».

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.

Составные части

Блок цилиндров 402 двигателя и верхняя часть картера представлены одной деталью и выполнены из высокопрочного алюминиевого сплава. Чугунные цилиндры представлены съёмными гильзами. Для крепления головки блока по верхней поверхности предусмотрены 10 «бобышек». Внизу блок двигателя разделен перегородками на 4 части. В них располагаются коренные подшипники коленвала.

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.

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.

На техническом обслуживании двигателю автомобиля уделяется особое внимание. Через 20 тыс. км рекомендовано производить протяжку головки, а также регулировку зазоров клапанов.

Техническое обслуживание

Чтобы 402 двигатель, «Газель» это или «Волга» — не важно, работал долго и эффективно, необходимо производить своевременное техническое обслуживание. Двигатель, как уже можно было убедиться, не имеет сложной электронной начинки и не требует высококвалифицированного обслуживания. На какие моменты следует обратить особое внимание?

1. Как уже было сказано, каждые 20 тысяч нужно протягивать головку к блоку. Это объясняется естественным сминанием прокладки ГБЦ. При этом гайки протягиваются от середины к концам головки и обязательно на остывшем двигателе. Горячий двигатель – это горячие блок и головка и, естественно, немного меньший зазор между ними. Кроме этого, рекомендуется сначала просто закрутить гайки, а вторым приёмом сделать контрольное затягивание с заданным моментом силы.
2. Обязательно осматривается, и если ослаблена, затягивается крышка ГРМ. Болты крутятся, начиная с середины. Проверяются зазоры между клапанами.
3. При увеличении расхода двигателя и уменьшении мощности следует обратить внимание на отложениях внутри камер сгорания. Это случается чаще на изношенных двигателях, когда масляные кольца пропускают много масла. Лучше всего в таком случае снять головку и произвести очистку от нагара. Не забываем, что если головка снимается – обязательно притираются клапаны.

Тюнинг 402 двигателя

Учитывая возраст двигателя и современные возросшие потребности, можно понять, почему многие умельцы стараются усовершенствовать двигатель. «Волга-402» — достаточно старая модификация, хочется ее обновить. Что же можно сделать? Увеличение мощности — вот то, в чем нуждается 402 двигатель. «Газель» и «Волга» от этого значительно выиграют. Есть несколько вариантов такого тюнинга.

Один из них – это расточка блока под гильзы большего диаметра. Если родной 402 блок имеет гильзы 92 мм в диаметре, то расточенный – все 100 мм, точно как на современном УМЗ-4216. При этом новые гильзы также ставятся 100-мм размера. Основной минус такого апгрейда — в ухудшении теплового режима блока цилиндров. Ведь стенки стали тоньше на величину проточки. А это целых 4 мм.

Ещё в одном варианте прирост мощности обеспечивается шлифовкой головки блока. При этом увеличивается степень сжатия, что позволяет перейти на бензин с более высоким октановым числом. Также можно увеличить диаметр выхлопной трубы и немного расширить выпускной коллектор. Всё это даст необходимые плюс 5-10 л. с.

Самым заметным увеличением мощности – до плюс 30 л. с. – является замена карбюратора инжектором. Правда, это довольно хлопотная и недешевая процедура.

Другие способы повысить мощность

Более простыми, но от этого не менее эффективными вариантами будет:

• проточка маховика;
• замена стандартной поршневой на облегченную;
• увеличение диаметров клапанов;
• замена стандартного карбюратора К-151 на более современные аналоги;
• новый тюнинговый распределительный вал;
• установка более дорогих и качественных свечей от иномарки с заменой высоковольтных проводов;
• использование в системе смазки только синтетического или полусинтетического масла;
• перенастройка выпускной системы.

Подводя итог, можно отметить, что двигатель ЗМЗ-402 повышается в мощности различными способами. При этом автомобиль с таким мотором никогда не будет гоночным. Это, в первую очередь, надёжный и тяговитый агрегат для рабочих лошадок.

Возможные неисправности

Рассмотрим возможные варианты основных проблем работы ГАЗ-402, двигатель которого уже не нов и имеет проблемы.

1. Не запускается. Причин этому может быть множество. Из основных – это проблемы карбюратора и топливной системы.
2. Неустойчивые обороты, плохой холостой ход. Опять же проблема, скорее всего, в карбюраторе либо неправильные зазоры в клапанах.
3. Перегрев двигателя. Здесь внимание уделяется системе водяного охлаждения. Это термостат, водяной насос и радиатор.
4. Расход масла. В этом случае сначала проверяются уплотнения, а потом масляные кольца и сальники клапанов.
5. Стук в двигателе. Чаще всего эта причина устраняется только солидным ремонтом двигателя.

Ремонт 402 двигателя

При любой эксплуатации двигатель 402 раньше или позже начинает давать сбои. Не стоит этого бояться. Нет вечных механизмов, а есть хорошие специалисты и большой ассортимент запасных частей. При этом не обязательно ждать неестественных для агрегата стуков. Показанием к ремонту служит простое увеличение расхода масла и топлива. У ГАЗ-3110 двигатель 402, к примеру, должен иметь расход бензина в городской черте около 13,8 литра на 100 км.

Что может понадобиться для нормального капитального ремонта двигателя? На замену идут: комплект прокладок, клапаны, втулки клапанов, поршневые кольца, а иногда и поршневая в сборе. Всегда шлифуется головка.

Если ремонт производится своими силами, затратной частью будет покупка разных приспособлений и материалов. Это динамометрический ключ, притирочная паста, оправка для поршневых колец, развёртка на 9, рассухариватель клапанов, шарожки, паронит и хороший очиститель.

Особенности зимней эксплуатации

Двигатель ЗМЗ-402 достаточно прост в эксплуатации летом. При подготовке его для зимы следует в первую очередь проверить все технические жидкости. Это моторное масло, охлаждающая, тормозная и жидкость омывания стёкол. Масло следует поменять на полу- или полную синтетику. В систему охлаждения залить антифриз с необходимой температурой замерзания.

Слабым звеном зимних поездок является карбюратор. Его необходимо настроить определенным способом. Настройка производится на горячем двигателе. Холостой ход устанавливается специальным винтом. После настройки важно попрактиковаться с работой открывания-закрывания воздушной заслонки карбюратора.

В заключение

402 двигатель является качественным продуктом Заволжского моторного завода. Прошло больше полувека, а он до сих пор продолжает радовать некоторых автовладельцев. Простота в эксплуатации, большой выбор комплектующих и недорогое обслуживание определили популярность агрегата на долгие годы.

Двигатель ЗМЗ-402

Бензиновый, карбюраторный, 4-цилиндровый двигатель с рядным расположением цилиндров и алюминиевым блоком.
Простой и неприхотливый, он несложен в техническом обслуживании и не требует высокой квалификации обслуживающего персонала.
Для снижения загрязнения окружающей среды двигатель оборудован системой рециркуляции отработавших газов.

Двигатель ЗМЗ-402.10 предназначен для установки на легковые автомобили среднего класса. Двигатель ЗМЗ-4026.10 предназначен для установки на грузовые автомобили малой грузоподъемности.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗМЗ-402
Количество цилиндров	4
Рабочий объем, л	2,445
Степень сжатия	8,2
Номинальная мощность брутто при частоте вращения коленчатого вала мин’1, кВт (л.с.)	73,5(100) 4500
Максимальный крутящий момент брутто при частоте вращения коленчатого вала мин1, Нм (кгс м)	182,4(18,6) 2400-2600
Минимальный удельный расход топлива, г/кВт (г/лсч)	292,4 (215)
Диаметр цилиндра и ход поршня, мм	92×92
Масса, кг	181/184
Экология	ЕВРО-0

Модификации двигателя ЗМЗ-402

Обозначение двигателя по КД	VDS-описательная часть маркировки	Характерные особенности омплектности и исполнения двигателя	Применяемость на автомобиле
Комплектации с карбюратором К151С, СРОГ, блоком цилиндров, отлитым под давлением — для автомобилей «ГАЗ»
4021.1000400-02	40210А	Базовая комплектность в едином исполнении с головкой цилиндров 4021.1003007-40.	ГАЗ-3110, ГАЗ-3102, ГАЗ-31029, ГАЗ-31021, ГАЗ-31022, ГАЗ-31024 «Волга»
40217.1000400-02	40217А	То же, в тропическом исполнении	ГАЗ-3102, ГАЗ-310297, ГАЗ-310227, ГАЗ-310237 «Волга»
4021.1000400-80	40210К	Комплектность с головкой цилиндров 4021.1003007-40, кронштейном ГУР	ГАЗ-3110, ГАЗ-3102, ГАЗ- 31029, ГАЗ-31021, ГАЗ- 31022, ГАЗ-31024 «Волга
40217.1000400-80	40217К	То же, в тропическом исполнении	ГАЗ-3110, ГАЗ-3102, ГАЗ- 31029, ГАЗ-31021, ГАЗ- 31022, ГАЗ-31024 «Волга
402.1000400-01	40200А	Комплектность с головкой цилиндров 402.1003007-10	ГАЗ-3110, ГАЗ-3102, ГАЗ- 31029, ГАЗ-31022, ГАЗ- 31023 «Волга»
4021.1000400-51	40210Н	Комплектность с головкой цилиндров 4021.1003007-40, термостатом 4022.1306008-11	ГАЗ-31021 «Волга»
402.1000400-11	40200К	Комплектность с головкой цилиндров 402.1003007-10, с кронштейном ГУР	ГАЗ-3110 «Волга»
402.1000400-62	40200D	Комплектность с головкой цилиндров 402.1003007-10, термостатом 4022.1306008-11	ГАЗ-3102 «Волга»
4021.1000400-90	40210В	Комплектность с головкой цилиндров 4021.1003007-40, датчиками со штекерным соединением под новую панель приборов	ГАЗ-3110 «Волга»
402.1000400-91	40200F	Комплектность с головкой цилиндров 402.1003007-10, датчиками под новую панель приборов	ГАЗ-3110 «Волга»
402.1000400-101	40200М	Комплектность с головкой цилиндров 402.1003007-10, термостатом 4022.1306008-11, датчиками под новую панель приборов	ГАЗ-3102 «Волга»
4021.1000400-110	40210F	Комплектность с головкой цилиндров 4021.1003007-40, датчиками под новую панель приборов – для а/м с ГУР	ГАЗ-3110 «Волга»
402.1000400-111	40200S	Комплектность с головкой цилиндров 402.1003007-10, датчиками под новую панель приборов, кронштейном ГУР	ГАЗ-3110 «Волга»
402.1000400-121	40200U	Комплектность с головкой цилиндров 402.1003007-10, термостатом 4022.1306008-11, датчиками под новую панель приборов, кронштейном ГУР	ГАЗ-3102 «Волга»
4021.1000400-100	40210D	Комплектность с головкой цилиндров 4021.1003007-40, термостатом 4022.1306008-11, датчиками под новую панель приборов	ГАЗ-3102 «Волга»
Комплектации с карбюратором К151У, блоком цилиндров, отлитым под давлением — для автомобилей «УАЗ»
4021.1000400-60	40210U	Комплектность с ведомым диском сцепления 451-1601130-02	Автомобили УАЗ старого грузового ряда массой до 3500 кг (Евро-0)
40217.1000400-60	40217U	То же, в тропическом исполнении
4021.1000400-70	40210L	Комплектность с диафрагменным сцеплением
40217.1000400-70	40217L	То же, в тропическом исполнении
4021.1000400-71	40210Р	Комплектность с диафрагменным сцеплением, кронштейном ГУР
40217.1000400-71	40217Р	То же, в тропическом исполнении
4021.1000400-72	40210R	Комплектность с диафрагменным сцеплением, водяным насосом под муфту привода вентилятора, с кронштейном ГУР
40217.1000400-72	40217R	То же, в тропическом исполнении
40217.1000400-М	40217Е	Комплектность в тропическом исполнении, со степенью сжатия Е = 7,0 с диафрагменным сцеплением, с головкой цилиндров 4021.1003007-70, без ремня привода агрегатов
4021.1000400-130	40210М	Комплектность с диафрагменным сцеплением, датчиками под новую панель приборов
40217.1000400-130	40217М	То же, в тропическом исполнении
4021.1000400-131	40210N	Комплектность с диафрагменным сцеплением, датчиками под новую панель приборов, с кронштейном ГУР
40217.1000400-131	40217N	То же, в тропическом исполнении
4021.1000400-132	40210S	Комплектность с диафрагменным сцеплением, водяным насосом под муфту привода вентилятора, датчиками под новую панель приборов, с кронштейном ГУР
40217.1000400-132	40217S	То же, в тропическом исполнении
Комплектации с карбюратором К151С, блоком цилиндров отлитым под давлением, отдельным приводом вентилятора с передаточным отношением 1,27
4025.1000400-01	40250F	Комплектность с головкой цилиндров 4021.1003007-40	«Газель» (4х2)
4026.1000400-01	40260F	Комплектность с головкой цилиндров 402.1003007-10	«Газель» (4х2, 4х4) «Соболь» (4х2)
4026.1000400-30	40260Н	Комплектность для работы на газовом топливе с проставкой	«Газель» (4х2, 4х4) «Соболь» (4х2)
4026.1000400-10	40260Т	Комплектность с блоком цилиндров 4021.1002010-01, колоколообразным картером сцепления 410.1601015	«Газель» (4х2, 4х4) «Соболь» (4х2)

Конструкция двигателя ЗМЗ-402

Описание конструкции

Двигатель ЗМЗ-402 карбюраторный, четырехцилиндровый. Блок цилиндров изготовлен из алюминиевого сплава. Гильзы цилиндров чугунные, съемные. Крышки коренных подшипников и картер сцепления обработаны в сборе с блоком и поэтому они не взаимозаменяемы.

Коленчатый вал двигателя чугунный, пятиопорный, динамически отбалансирован с маховиком и ведущим диском сцепления. Осевое перемещение вала ограничено двумя упорными шайбами, расположенными по обеим сторонам переднего коренного подшипника.

Распределительный вал с пятью опорными шейками разного диаметра установлен в блоке цилиндров. На валу нарезана шестерня привода датчика-распределителя зажигания и масляного насоса.

Привод распределительного вала осуществляется через текстолитовую или полиамидную шестерню, находящуюся в зацеплении с шестерней коленчатого вала. Кулачки распределительного вала воздействуют на толкатели. Штанги толкателей через коромысла приводят в действие клапаны.

Система смазки двигателя — комбинированная. Для охлаждения масла установлен масляный радиатор. При давлении в системе 0,7–0,9 кгс/см2 предохранительный клапан открывается и масло поступает в радиатор, а затем сливается в картер двигателя. Для отключения масляного радиатора предусмотрен кран. При положении ручки вдоль шланга – он открыт.

Система охлаждения — жидкостная, закрытая. Перед радиатором установлен дополнительный электровентилятор.

Впускной трубопровод подогревается отработавшими газами. Регулятор подогрева имеет два положения – “зима” и “лето”.

Где: 1 – пробка маслосливная; 2 – поддон картера; 3 – коленчатый вал; 4 – шатун; 5 – картер; 6 – поршневой палец; 7 – поршень; 8 – выпускной коллектор; 9 – гильза цилиндра; 10 – прокладка головки блока цилиндров; 11 – впускной трубопровод; 12 – головка блока цилиндров; 13 – клапан; 14 – крышка головки блока цилиндров; 15 – коромысло клапана; 16 – ось коромысел; 17 – штанга; 18 – датчик-распределитель; 19 – свеча зажигания; 20 – толкатель; 21 – распределительный вал; 22 – шестерня привода масляного насоса и датчика-распределителя; 23 – стартер; 24 – масломерный щуп; 25 – валик привода масляного насоса; 26 – масляный насос;