Двигатель ЗМЗ-511 для автомобилей средней грузоподъемности

«ЗМЗ-511» и «ЗМЗ-513»: коротко о главном

Первые серийные двигатели Заволжского моторного завода 500-й серии появились в конце 80-х годов. Моторы «3М3-511», для грузовиков семейства «ГАЗ-ЗЗ07», были разработаны на базе «3М3-5З», а «3М3-51З», для полноприводных грузовиков «ГА3-66» и автобусов «ПАЗ», – на базе «3М3-66». 511-й и 513-й двигатели они имеют принципиально одинаковую конструкцию и очень сходные технические характеристики.

«3М3-511» представляет собою бензиновый карбюраторный восьмицилиндровый V-образный двигатель с установкой цилиндров под углом в 90 градусов и верхним расположением клапанов. Рабочий объём силового агрегата составляет 4,254 литра. Его мощность – 125 лошадиных сил, или 92 кВт (при 3,4 тыс. оборотах в минуту). Степень сжатия составляет 7,6. По современной классификации, этот мотор имеет экологический класс «Евро-0».

У двигателя «3М3-51З» названные характеристики такие же, однако он обладает усиленной конструкцией, для эксплуатации в более сложных условиях. Отличия моторов «3М3-51З» от «3М3-511» заключаются в иной конфигурации масляного поддона, а также в наличии экранирования системы зажигания. Масса мотора «3М3-511» равна 262 кг, 513-го мотора – составляет 275 килограммов. Оба этих силовых агрегата снабжены картером сцепления под одинаковую унифицированную ГАЗовскую коробку переключения передач.

Работает мотор «3М3-511» («-51З») на низкооктановом бензине А-76 (в настоящее время в ходу маркировка А-80). Данные двигатели годятся для их адаптации к работе на газе, при установке комплекта газобаллонного оборудования.

Газ 5312 — технические характеристики

Этот автомобиль прочно ассоциируется с советским народным хозяйством, свежим хлебом, сельхозработами и советскими автошколами. Именно на Газ 5312 до недавнего времени, а кое-где и сегодня, проходят обучение и практикуются желающие получить грузовую категорию С. Газон стал настолько обыденным, что мы и не задумываемся, какая у него интересная история, и какие у него могли бы быть модификации, если бы автопром был немного попроворнее.

Борьба за полуторку

Газ 51А всем был хорош и всех устраивал. Его огромный расход бензина и довоенная конструкция с нижнеклапанным двигателем Додж нисколько не смущала ни автохозяйства, где он работал, ни тем более, производителей и руководство. Самые изобретательные водители ставили на маломощный 70-сильный мотор карбюраторы от Газ-12 (Зим), в результате чего расход еще больше увеличивался и достигал космических 40 литров на сотню, зато мощность увеличивалась значительно. Некоторые источники говорят о прибавке в 20 сил, но верится в это мало.

Рано или поздно, 51-й все-таки требовал замены, и на заводе это прекрасно понимали. Понимали и в НАМИ, поэтому активно занимались поисками конструктивных решений для постройки похожего по характеристикам автомобиля. Скажем сразу, что все титанические усилия талантливейших конструкторов пошли прахом. Многолетняя работа по созданию практичного грузовика для народного хозяйства вдребезги разбилась о бюрократический барьер, который преодолеть не смогли ни НАМИ, ни конструкторы самого завода. В отличие от прекрасных разработок, которые стоят отдельного рассказа, хозяйства страны получали на протяжении 50 лет тот же самый Газ 51 с незначительными изменениями. Газ 5312 — характерный тому пример.

Пятьдесят третий, как венец прогресса

Полного ухода от конструкции Газ 51 так и не получилось. Газ 56, который планировался для массового выпуска еще в 60-х, так и не добрался до конвейера, зато у завода появился новый отличный двигатель Змз 53. Восьмицилиндровый V-образный мотор мог развивать целых 120 лошадиных сил при 4,2 литрах объема, что для 60-х годов было более, чем прогрессивно. Если бы не бюрократическая волокита, он мог бы появиться на несколько лет раньше, и тогда, возможно, все развивалось бы по-другому. Появились бы автомобили бескапотной компоновки, Газ 66 имел бы еще несколько работоспособных модификаций и вышел бы на десяток лет раньше, но…

Закончилось все тем, что на шасси 51-го просто установили кабину нового семейства Газ 52/53, и только спустя 10 лет под капот грузовика попал этот мотор. Спасибо и на этом. Благодаря значительному увеличению мощности и смене главной передачи, а также еще нескольким незначительным изменениям, на свет появился полноценный Газ 53 — грузовик с достаточно мощным, экономичным и надежным двигателем, косозубыми малошумящими шестернями в КПП, измененной тормозной системой, более современной, хотя и спартанской кабиной. Так автомобиль выходил с конвейера под индексом Газ 53А, до тех пор, пока его не сменил 5312.

Газ 5312 и его отличия

Газ 5312 технические характеристики которого приведены в таблице, по сути остался тем же 53-м газоном. Более того, на его базе до самого конца производства выпускался 52-й, который по сути повторял конструкцию Газ 51, но имел новую кабину. Оставили даже старый редуктор главной передачи червячного типа, прямозубую коробку передач и нижнеклапанный мотор.

В 1982 году с передней панели 53-го газона исчез знак качества. Был ли этот какой-то символ, или просто у советов был дефицит пластмассы, доподлинно неизвестно, но сразу после этого завод делает модернизацию автомобиля и в 1983 году появляется Газ 5312. Внешне — копия старой модели, но некоторые изменения внесены были:

• модернизировали двигатель, теперь он маркировался ЗМЗ 5311;
• была усилена конструкция задней подвески;
• рама получила дополнительные усилители;
• в рессоры добавили лист;
• убрали накладку с переднего бампера.

Позже, в 1986 году новый индекс автомобиля подкрепился внешним обновлением — была изменена облицовка радиатора и на 52-й и на 53-й модели, только на 5312 передняя штампованная облицовка красилась в белый и светло-серый цвет, а на 52-м окрашивалась в цвет кабины. Примерно в это же время автомобиль получил новый вариант окраски — синий.

Модификации Газ 5312

Что получил автомобиль вместе с новым индексом? Немного, но на новый индекс тянет. Грузоподъемность удалось увеличить до 4 тонн за счет изменений в подвеске и конструкции рамы, а двигатель позволил экономить 10% бензина, по сравнению с прошлой моделью. Также в разное время появлялись другие внешние изменения. На машину устанавливали зеркала заднего вида в пластиковом корпусе, цветные подфарники, новые задние фонари, как у Камаза, а салон, фактически, так и остался приветом из далеких 50-х.

Новое шасси 5312, как и 5206, которое получало от более мощного автомобиля все нововведения, касающиеся внешности, использовалось для такого количества модификаций и надстроек, что перечислить их практически невозможно. Это были и автобусы Паз, Кавз, Кубань, автомобили Баз с термокузовом, внешне напоминавшие Пазики, бензовозы, автокраны, седельные тягачи и самосвалы, вахтовки, лафеты, специализированные автомобиля для уборки улиц… Словом, запрягли 5312, как только могли. Другого варианта просто не было, и автомобиль оставался единственным помощником в народном хозяйстве до появления нового автомобиля, но это уже совсем другая история.

Модификация «ЗМЗ-511.10»

В 511-м (и 51З-м тоже) двигателях, в модификации «3М3-511.10» были реализованы следующие технические изменения:

• установлены головки цилиндров с высокотурбулентными камерами сгорания и винтовыми впускными каналами;
• применена система рециркуляции отработавших газов, для снижения вредных выбросов в атмосферный воздух;
• были изменены фазы и расположение кулачков распределительного вала;
• ведомый диск сцепления был усилен;
• верхние компрессионные поршневые кольца стали производиться из более прочного и качественного чугуна иной марки.

Производство и применение двигателя

Первый бензиновый двигатель модели ЗМЗ-511 завод выпустил в 1959 году. Новый силовой агрегат должен был заменить устаревший мотор ГАЗ-51 и на начальном этапе производства он предназначался для комплектования среднетоннажного грузового автомобиля ГАЗ-53, который выпускался с 1961 по 1993 год.

ЗМЗ-511 за счет простой конструкции и качественных технических параметров оказался очень удачным двигателем и хорошо зарекомендовал себя на установленном автомобиле. Поэтому предприятие подготовило сразу несколько модификаций мотора для оснащения других транспортных средств, а именно:

• грузовика повышенной проходимости ГАЗ-66;
• автобусов малого класса «ПАЗ»;
• самосвалов «САЗ»;
• автобусов среднего класса «КаВЗ»;
• грузовика ГАЗ-3307, сменившего модель ГАЗ-53.

В настоящее время завод выпускает модернизированную версию двигателя под индексом ЗМЗ-511.10.

«3М3-511»: творчество народных умельцев

Благодаря недорогой цене, простой конструкции и хорошим потенциалом для форсирования, увлеченные мотористы-«Кулибины» часто брали его за основу для доработки и установки на автомобили «Волга», старые легковые и внедорожные иномарки, катера и прочие транспортные средства.

С помощью полной переточки двигателя, использования облегчённых поршней и коленчатого вала, а также установки на него турбины мотористы-энтузиасты поднимают оборотистость «3М3-511», повышают его мощность до уровня в 200 лошадиных сил. Практика продемонстрировала успешность доморощенных попыток установки на «3М3-511» инжекторов, с превращением этого типичного карбюраторного двигателя в инжекторный. Это решение позволяет оптимизировать расход горючего, улучшить производительность двигателя на низких оборотах.

Особенности конструкции и комплектация двигателя «ЗМЗ-511»

Конструктивно силовой агрегат данной марки устроен достаточно просто, что положительным образом сказывается на его надёжности и долговечности. Основа двигателя «3М3-511» – это блок из алюминиевого сплава, на который с углом развала в 90 градусов установлены две головки блока цилиндров. У основания этой буквы V, образованной двумя ГБЦ, расположен один распределительный вал. Усилие от его кулачков на клапаны, которые установлены в верхней части головок, передается через штанги.

Между головками находится впускной газопровод (коллектор), на котором смонтированы карбюратор, масляный фильтр и несколько вспомогательных узлов (в частности, система вентиляции картера, система рециркуляции отработавших газов). На внешней стороне головок установлены выпускные коллекторы.

Сверху на силовом агрегате расположен трамблёр, имеющий общий с масляным насосом привод от распределительного вала. На задней части двигателя «3М3-511» смонтирован масляный насос (двухсекционный – на моторах до 2005 года выпуска, односекционный – в поздние годы выпуска). На передней части мотора расположен водяной насос, который интегрирован с вентилятором, а также генератор. Привод насоса и генератора осуществляется клиноременной передачей от коленчатого вала. Привод распределительного вала производится шестерёнчатой передачей от коленчатого вала.

Блок цилиндров

Блок отливается двигателя «3М3-511» отлит из алюминиевого сплава «АЛ-4», прошёл специальную обработку и покрыт смолой, благодаря чему обеспечивается его герметичность. В этом блоке предусмотрено три ребра жёсткости, в которых обустроена постель коленчатого вала (здесь расположены коренные подшипники (вкладыши). Также вкладыши установлены в передней и задней стенках блока. Все 5 точек опоры коленчатого вала прикрыты крышками на 2-х болтах. Дополнительно в заднем торце выполнен сальникодержатель, закрывающийся отдельной крышкой, через прокладки.

В блоке цилиндров двигателя выполнена «водяная рубашка», которая опоясывает цилиндры. Непосредственно гильзы цилиндров относятся к «мокрому» типу. Они изготовлены из специального износостойкого легированного чугуна, и нижней своей частью (где находится буртик) вставляются в блок. Высота гильз – 153 мм. Посадочный диаметр – 100 мм. Герметизация обеспечивается использованием медной прокладки. Подобное решение конструкции позволяет и легко менять гильзы, и обеспечить эффективный отвод от них тепла.

На двигателях «3М3-511» стоят гильзы с нижней фиксацией. Сверху они прижимаются головкой, а снизу – уплотняются медными кольцами. Для укрепления жёсткости блока нижняя его часть располагается на 75 мм ниже оси коленчатого вала.

В задней части к блоку цилиндров подсоединён картер сцепления. Причём привалочные поверхности этих деталей обработаны индивидуально, в связи с чем установка картера от другого блока невозможна, без специальной доработки. Монтаж картера сцепления и головок на блок осуществляется шпильками. Масляный поддон тоже монтируется с помощью шпилек, более малого диаметра. Они вворачиваются в предусмотренные на нижней части блока (на фланце) приливы.

Сёдла клапанов цилиндров – вставные, чугунные. Втулки клапанов – металлокерамические. В верхней части головок расположены пружины клапанов и коромысла, сверху головки блока цилиндров закрыты крышками. Имеется 2 основных типа блоков «3М3-511» – до 2005 года выпуска – под установку двухсекционного масляного насоса; и после, в последние годы выпуска – под установку односекционного маслонасоса. По особенностям конструкции и характеристикам эти блоки цилиндров являются идентичными. Различие – только в конфигурации места для установки масляного насоса.

Вес блока цилиндров – 44 кг. Диаметр цилиндра – 92 мм. Межцилиндровое расстояние (расстояние между осями соседних цилиндров блока) – 123 мм. Диаметр расточки опор коленчатого вала (под коренные вкладыши) – 67 мм.

Коленчатый вал и поршневая группа

Коленчатый вал на «3М3-511» – литой, с противовесами. Он производится из высокопрочного чугуна «ВЧ-50», легированного магнием, на моторах 90-х годов выпуска – с закалёнными шейками, на более поздних – без их закалки. Диаметр коренных шеек равен 70 мм, шатунных – составляет 60 мм. В передней и задней части коленвала смонтированы сальники, при этом спереди он самоподжимной резиновый, а сзади – на основе асбесто-шнура. В задней части к валу четырьмя болтами прикреплён маховик, в передней части – шестерня привода распределительного вала (на шпонке), а также фланец для шкива привода генератора и водяного насоса.

Изготовленные из стали шатуны устанавливаются на вал через вкладыши (со специальными отверстиями для течи масла). Монтаж шатунных крышек производится болтами, которые дополнительно ещё фиксируются герметиком.

Поршни – литые, сделанные из алюминиевого сплава. Они выполнены в простой конфигурации с плоским днищем. Стандартный диаметр поршней составляет 92 мм (имеется также 5 ремонтных размеров, под расточенные гильзы). Компрессионная высота поршня – 51 мм. Вес – 565 гр. На поршне предусмотрены 3 канавки, под размещение 2-х компрессионных и одного маслосъёмного кольца. Установка поршня на шатуне производится при помощи стального пальца диаметром в 25 мм. Поршневой палец имеет наружный диаметр 25 мм, диаметр внутренний составляет 16 мм. Внешняя поверхность новых поршней покрывается оловом, что оптимизирует приработку.

Шатуны на двигателях «3М3-511» («-513») – кованые, для снижения веса. Длина – 156 мм. Диаметр отверстия верхней головки – 25 мм. Вес – 860 гр.

Развитие моторного завода

Завод в поселке Заволжье Горьковской области начинали строить как предприятие по производству велосипедов. Уже в ходе строительства новое решение предписывало заводу выпускать запасные части для авто и только третье распоряжение правительства определило назначение завода, как производителя автомобильных силовых агрегатов и в 1958 году предприятие получило наименование «Заволжский моторный завод» (ЗМЗ).

«ЗМЗ» строился как завод полного цикла по изготовлению автомобильных двигателей. Первые моторы компания выпустила осенью 1959 года для легкового автомобили ГАЗ-21 «Волга». В дальнейшем, по мере развития, предприятие освоило производство двигателей для грузовиков «ГАЗ» и автобусов «ПАЗ», при этом постоянно расширялась номенклатура и количество выпускаемых моторов. В 1990-х годах компания впервые выпустила отечественный быстроходный дизель ЗМЗ-514.

Дальнейшее развитие предприятия связано с вхождением в группу «Соллерс». В настоящий период «ЗМЗ» изготавливает двигатели для различного автомобильного транспорта (более 20 модификаций), запасные части. Продукция завода прошла сертификацию в соответствии с действующими нормативами.

Топливная система «ЗМЗ-511»

В основе топливной системы – 2-х камерный карбюратор «К-135» (ранее на моторах «3М3-511» («-513») использовались также карбюраторы «К-126»). Карбюратор установлен в верхней части впускного газопровода. Каждая из камер карбюратора обеспечивает подачу топливно-воздушной смеси на один из двух рядов цилиндров. Вплотную к карбюратору смонтирован фильтр тонкой очистки бензина. От карбюратора производится отвод вакуума, для функционирования трамблёра и ограничителя частоты вращения коленчатого вала. Под карбюратором, во впускном газопроводе, тоже предусмотрен отвод вакуума, для функционирования системы вентиляции картера.

Комплектация

Двигатель отличается простой конструкцией с небольшим количеством составных элементов, что значительно повышает его надежность в сравнении с более сложными в техническом отношении аналогами.

Обязательно почитайте: Технические характеристики прицепа ММЗ-81021

Рассматривая комплектацию мотора, следует отдельно упомянуть следующие элементы:

• основа — блок и цилиндры из алюминия, покрытые специальной смолой и оснащенные тремя ребрами жесткости;
• коленчатый выл отлитый из чугуна повышенной прочности, легированный магнием;
• карбюратор 2-х камерный модификации К-135;
• масляный насос шестерёночного типа, имеющий 1 или 2 секции;
• одноваловый газораспределительный механизм;
• система зажигания — распределитель, высоковольтные провода, свечи.

Двигатели данной модификации перестали выпускаться, поскольку их заменили более современные аналоги. Тем не менее в продаже представлено множество работоспособных агрегатов ЗМЗ-511, которые были сняты с консервации или были подвергнуты капитальному ремонту. В идеальном состоянии средняя стоимость мотора составит 90-170 тысяч рублей. Улучшенная модификация 511.10 будет стоить несколько дороже.

Система смазки

В смазочной системе применён одно- или 2х-секционный шестерёнчатый масляный насос, смонтированный на блоке. Привод насоса осуществляется от распределительного вала. Забор масла из поддона производится маслоприёмником. Очистка масла осуществляется с помощью полнопоточного масляного фильтра, установленного в передней части впускного газопровода, перед карбюратором. Изначально здесь применялся центробежный фильтр, а в последние годы выпуска модели ему на смену пришёл фильтр со сменным фильтрующим элементом.

Подача масла к узлам двигателя производится по внутренним каналам, а к фильтру, или от фильтра – по трубкам из металла. На двигатель можно устанавливать масляный радиатор. В двигателях «3М3-511» предусматривается защита от «масляного голодания», если заклинило маслонасос. В случае остановки насоса срезается штифт в его приводе, и весь мотор также останавливает свою работу.

Газораспределительный механизм (OHV)

В основе газораспределительного механизма «3М3-511» – один распределительный вал, который расположен у основания развала БЦ. Привод распределительного вала – шестерёнчатый от вала коленчатого, шестерни располагаются на передней стенке блока и укрыты крышкой. От распределительного вала к головкам тянутся штанги, которые обеспечивают привод коромысел и клапанов.

Подача бензиново-воздушной смеси от карбюратора к цилиндрам производится по индивидуальным каналам во впускном газопроводе. Непосредственно сам газопровод прикрепляется к головке при помощью шпилек, через прокладки. Газопровод имеет элементарную конструкцию, он не настроен и приводит к пульсации потока топливно-воздушной смеси. Снижение этого эффекта достигается особой формой камер сгорания и впускных каналов ГБЦ. Отвод отработавших газов производится общим для цилиндров каждого ряда выпускным коллектором. Монтаж коллектора также осуществлён шпильками, через прокладку.

Описание

Особенностью ЗМЗ 511 двигателя является использование высокотурбулентной камеры сгорания и винтовых впускных каналов. Тем самым обеспечивается максимальное сгорание топлива, улучшение характеристик работы двигателя на низких оборотах и уменьшении расхода бензина.

1. Блок цилиндров выполнен из прочного алюминия и имеет специальный усиленный фланец, что гарантирует максимальную долговечность.
2. Компрессионные поршневые кольца изготовлены из высокопрочного чугуна.
3. Клапанная система ЗМЗ 511 также отличается надежностью и простотой в обслуживании.
4. Этот мотор для соответствия его жестким требованиям экологичности получил систему рециркуляции отработанных газов. Тем самым удалось значительно снизить показатели выбросов СО2 в атмосферу.
5. Этот силовой агрегат имеет мощность 92 (модернизированный вариант – 125) лошадиных сил при 3200 оборотов двигателя в минуту.
6. ЗМЗ 511 разрабатывался для использования с низкооктановым топливом, что позволяет обеспечить уверенную работу двигателя при использовании бензина А-76.
7. Отметим также и неприхотливость в обслуживании, что позволило увеличить межсервисный интервал. Кроме замены масла каждые 20 тысяч километров этот двигатель не требует какого-либо существенного обслуживания. ГРМ выполнен на основе 1го распределительного вала, который расположен у основания развала блока. Привод распредвала — шестеренчатый от коленвала, шестерни находятся на передней стенке блока и закрыты крышкой. От распредвала к головкам проложены штанги, которые обеспечивают привод коромысел и клапанов. Необходимость вскрывать мотор возникает лишь при пробегах более 300 тысяч километров.
8. Конструкция силового агрегата отличается простотой, что и объясняет надежность двигателя. Алюминиевый блок с двумя ГБЦ имеет угол развала в 90 градусов. Для повышения надежности отдельные элементы, которые подвергаются максимальной термической нагрузке, отлиты из усиленного чугуна, который имеет повышенную устойчивость к термическому воздействию, что полностью исключает повреждение мотора по причине перегрева.
9. Усилен также ведомый диск у сцепления, что необходимо для моторов повышенной мощности. Также этот силовой агрегат имеет видоизмененную конструкцию подушек двигателя, что уменьшает вибрацию.
10. Верхнеклапанная конструкция мотора ЗМЗ 511 обеспечивает максимальную стабильность и долговечность силового агрегата. Этот мотор отличается простотой в обслуживании и может пробежать без капитального ремонта порядка двухсот тысяч километров.