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

Сайт о внедорожниках, SUV, автомобилях повышенной проходимости

Электронная система управления (ЭСУД) дизельным двигателем ЗМЗ-5143 на Уаз Хантер модели УАЗ-315148 предназначена для запуска двигателя, управления его работой в различных режимах движения и его остановки.

В состав комплексной микропроцессорной системы управления двигателем Уаз Хантер модели УАЗ-315148 входят электронный блок управления, датчики, исполнительные электромеханизмы, контрольная диагностическая лампа неисправности, жгут проводов, диагностический разъем.

Основными функциями системы являются :

— управление свечами накаливания для обеспечения холодного пуска двигателя и его прогрева;
— управление рециркуляцией отработавших газов для снижения содержания окислов азота в отработавших газах;
— управление работой электрического подкачивающего насоса для улучшения подачи топлива.

На автомобили Уаз Хантер модели УАЗ-315148 с дизельным двигателем ЗМЗ-5143.10 Евро-2 и Евро-3 устанавливалась система управления двигателем (ЭСУД) с электронными блоками управления, контроллерами, типа VS-9.2, 514.3763.

Схемы ЭСУД Уаз Хантер модели УАЗ-315148 с двигателем ЗМЗ-5143.10 Евро-2 и блоком управления 514.3763.

Схема ЭСУД Уаз Хантер модели УАЗ-315148 с двигателем ЗМЗ-5143.10 Евро-3 и блоком управления VS-9.2.

Состав, датчики и исполнительные механизмы системы управления Уаз Хантер с дизельным двигателем ЗМЗ-5143 Евро-2 и Евро-3, рассмотрены в отдельном материале.

Основные функции и схема ЭСУД ЗМЗ-51432 CRS с блоком управления BOSCH EDC16C39 на Уаз Хантер.

На автомобили Уаз Хантер модели УАЗ-315148 с дизельным двигателем ЗМЗ-51432 CRS Евро-4 устанавливается система управления двигателем (ЭСУД) с электронным блоком управления типа BOSCH EDC16C39.

В системе управления реализовано управление дизельным двигателем ЗМЗ-51432 CRS по величине крутящего момента. Поступающие в блок управления BOSCH EDC16C39 данные о требуемом крутящем моменте систематизируются, обрабатываются и используются для корректировки топливоподачи. Этот принцип управления позволяет улучшить согласование работы отдельных систем и агрегатов автомобиля для повышения комфортности управления автомобилем.

Основными функциями данной системы являются :

— управление топливоподачей для обеспечения требуемого для движения автомобиля крутящего момента развиваемого двигателем с учетом затрат мощности на привод агрегатов автомобильных систем — насос ГУР, компрессор кондиционера, и изменения нагрузки на генератор;

— управление рециркуляцией отработавших газов для снижения содержания окислов азота в выбросах отработавших газов;
— управление работой свечей накаливания для обеспечения пуска двигателя и его прогрева;

— бортовая диагностика EOBD за работоспособностью агрегатов систем влияющих на токсичность отработавших газов и включение диагностической лампы на панели приборов в случае обнаружения неисправностей и перевод двигателя в безопасный режим работы до устранения возникшей неисправности с записью кода неисправности в память ЭБУ;

— диагностика датчиков и исполнительных механизмов ЭСУД с включением диагностической лампы на панели приборов автомобиля в случае обнаружения неисправностей и записью кода неисправности в память ЭБУ и перевод двигателя в безопасный режим работы до устранения неисправности;

— снижение видимого дыма, противодымная функция;
— защита двигателя и топливной аппаратуры.

Терминальная диаграмма ЭСУД BOSCH EDC16C39 на Уаз Хантер модели УАЗ-315148 с дизельным двигателем ЗМЗ-51432 CRS Евро-4.

Обозначения компонентов и цепей на схемах :

A1 — контроллер (блок) управления двигателем;
A2 — модуль топливный электробензонасоса с датчиком уровня;
A3 — комбинация или панель приборов;
A4 — иммобилайзер (автомобильная противоугонная система — АПС);
A5 — маршрутный компьютер;
A6 — модуль педали акселератора (Е-газ);
A7 — дроссельное устройство с электроприводом;
B1 — датчик положения дроссельной заслонки;
B2 — датчик массового расхода воздуха;
B3 — датчик температуры охлаждающей жидкости;
B4 — датчик температуры воздуха;
B5 — датчик детонации;
B6 — датчик кислорода № 1;
B7 — датчик кислорода № 2;
B8 — датчик неровной дороги;
BP1 — датчик абсолютного давления впускного воздуха;
BP2 — датчик-сигнализатор аварийного давления масла;
BP3 — датчик-сигнализатор давления хладагента кондиционера;
BR1 — датчик синхронизации (положения коленчатого вала);
BR2 — датчик фазы (положения распределительного вала);
BV1 — датчик скорости автомобиля;
F1-F4 — свечи зажигания искровые для цилиндров 1-4;
FU1-FU6 — предохранитель плавкий;
HL1 — лампа MIL для диагностики двигателя;
HL2 — лампа IMMO состояния иммобилайзера (блока АПС);
GB1 — батарея аккумуляторная;
KA1 — реле главное;
KA2 — реле электробензонасоса;
KA3, KA4 — реле электровентиляторов № 1 и № 2 охлаждения двигателя;
KA5 — реле муфты компрессора кондиционера;
L1 – приемо-передающая антенна иммобилайзера;
M1 — электробензонасос;
M2, M3 — электровентиляторы 1 и 2;
PF1 — тахометр;
PS1 — указатель температуры охлаждающей жидкости;
TV1, TV2 — катушка зажигания двухвыводные;
TV3 — модуль зажигания с двухвыводными катушками;
TV4-TV7 — катушки зажигания индивидуальные;
TV8 – катушка зажигания четырехвыводная;
W1-W4 — провода зажигания высоковольтные;
SA1 — выключатель зажигания;
SA2 — выключатель массы;
SA3 — выключатель кондиционера;
SA4 — выключатель педали тормоза двухканальный;
SA5 – выключатель педали сцепления;
XS1 — соединитель диагностический;
XS2 — соединитель форсуночный;
Y1-Y4 — форсунки бензиновые;
Y5 — регулятор дополнительного воздуха (холостого хода);
Y6 — клапан продувки адсорбера;
Y7 — электромуфта компрессора кондиционера;
* — компонент может устанавливаться как дополнительная комплектация.

Электрические цепи на схемах :

«15» — цепь от выключателя зажигания;
«30» — цепь питания от аккумулятора;
«Um» — цепь питания от главного реле системы;
«Ue» — цепь питания от реле электробензонасоса;
GNP — «масса» силовая выходных каскадов контроллера;
GNI — «масса» для силовых каналов зажигания;
GND — «масса» для логических и цифровых цепей контроллера;
GNA — «масса» для сигнальных (аналоговых) цепей контроллера.

Остальные цепи имеют наименование выводов электронного блока управления. Не допускается эксплуатация двигателей ЗМЗ-5143 и ЗМЗ-51432 CRS Уаз Хантер с горящей диагностической лампой. Постоянное горение лампы указывает на наличие неисправностей в ЭСУД.

При наличии неисправностей система управления автоматически переходит в аварийный режим работы — ухудшается запуск, особенно холодного двигателя, увеличивается токсичность отработавших газов и расход топлива. Необходимо провести диагностику системы управления и устранить обнаруженные неисправности.