Двигатель ЗМЗ–409055.10 (УАЗ Патриот)

Двигатели модели ЗМЗ-409055.10 предназначены для установки на автомобили производства ООО «УАЗ» («Ульяновский автомобильный завод») повышенной проходимости, экологического класса 5. Двигатели модели ЗМЗ-409055.10 изготавливаются в климатическом исполнении «У2» по ГОСТ 15150-69, предназначены для эксплуатации в умеренном климате при значениях температуры окружающего воздуха от минус –40 ºС до +40 ºС, относительной влажности воздуха до 100 % при температуре +25 ºС (среднегодовая относительная влажность до 75 % при температуре +15 ºС), а также в районах, расположенных на высоте до 3000 м над уровнем моря, при соответствующем снижении тягово-динамических характеристик (не более 10 %) и топливной экономичности. Двигатели также (одновременно) изготавливаются в исполнении «У расширенное» для эксплуатации при значениях температуры окружающего воздуха от –10 °С до +55 °С, среднегодовой относительной влажности воздуха 80 % при +27 °С.

1. Технические характеристики двигателя и его систем.

2. Конструкция двигателя.

• Блок цилиндров - отлит из серого чугуна, выполнен в виде моноблока с картерной частью, опущенной ниже оси коленчатого вала. В нижней части блока расположены пять гнезд коренных подшипников 9. Крышки коренных подшипников 7, изготавливаемые из высокопрочного чугуна, обрабатываются в сборе с блоком цилиндров и поэтому они не взаимозаменяемы. На нижней плоскости 1, 2 и 4 - ой крышек выбиты их порядковые номера для правильной установки. При установке крышек замочные пазы 6 под вкладыши в блоке цилиндров и в крышках следует располагать с одной стороны.

• Головка цилиндров - отлита из алюминиевого сплава, имеет два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. В верхней части головки цилиндров размещены два распределительных вала. Крышки опор распределительных валов 1 обрабатываются в сборе с головкой цилиндров и поэтому они не взаимозаменяемы. Крышки опор валов должны устанавливаться в соответствии с выбитыми на них порядковыми номерами, при этом ориентируясь определенным образом. Отверстия 8 под свечи зажигания находятся в центральной части камер сгорания.В передней части имеются две бобышки с отверстиями 10 для крепления головки цилиндров к крышке цепи. Между головкой цилиндров и блоком цилиндров устанавливается стальная, двухслойная прокладка головки цилиндров, имеющая высокую уплотняющую способность и термическую стойкость.

• Поршень - отлит из алюминиевого сплава. Юбка поршня выполнена с бочкообразным вертикальным профилем. В поперечном (горизонтальном) сечении юбка поршня имеет форму овала, где больший радиус расположен перпендикулярно оси поршневого пальца. Для улучшения приработки и снижения потерь на трение на поверхности юбки имеется микрорельеф и графитовое покрытие. На днище каждого поршня сделана выемка для расположения части камеры сгорания и четыре цековки, которые предотвращают касание (удары) о днище поршня тарелок клапанов при нарушении фаз газораспределения. По наибольшему диаметру юбки поршни делятся на 5 размерных групп, по диаметру отверстия под поршневой палец – на 2 группы, по массе – на 3 группы. Маркировка размерных групп диаметра юбки поршня и диаметра отверстия под палец выбивается на днище поршня. На торце поршня имеется надпись «ПЕРЕД», служащая для его правильной ориентации при установке в блок цилиндров. Поршень должен устанавливаться, ориентируясь данной надписью в сторону переднего торца блока цилиндров (в сторону расположения шкива коленчатого вала).

• Поршневые кольца устанавливаются по три на каждом поршне: два компрессионных и одно маслосъёмное. Верхнее компрессионное кольцо стальное. Прилегающая к цилиндру поверхность верхнего компрессионного кольца имеет бочкообразную форму. Для увеличения твердости и износостойкости все поверхности кольца азотированы. Нижнее компрессионное кольцо скребкового типа, изготавливается из специального чугуна, имеет наружную коническую и частично цилиндрическую поверхность. Поверхности кольца фосфатированы. Кольцо должно устанавливаться на поршень маркировкой «ВЕРХ» в сторону днища поршня (вверх). Маслосъемное кольцо сборное. Состоит из изготавливаемого из специального чугуна кольца коробчатого сечения и пружинного расширителя.

• Поршневой палец – трубчатого сечения, стальной, плавающего типа, при работе двигателя свободно вращается в бобышках поршня и втулке шатуна. Для увеличения твердости и износостойкости наружная поверхность пальца подвергнута химико-термическому упрочнению (цементации). Осевое перемещение пальца ограничивается стопорными кольцами, установленными в канавках бобышек поршня 2. Поршневые пальцы по наружному диаметру делятся на размерные группы.
• Шатун – стальной, кованый, со стержнем двутаврового сечения и продольным отверстием подачи масла для смазки подшипника поршневого пальца и охлаждения днища поршня. В поршневую головку шатуна запрессована бронзовая втулка, служащая подшипником поршневого пальца. Крышка шатуна обрабатывается совместно с шатуном, поэтому крышки нельзя переставлять с одного шатуна на другой. На двигателях могут устанавливаться шатуны 406.1004045-01 и шатуны 409051.1004045-00, у которых крышка шатуна при изготовлении шатуна отделяется посредством разрыва.

Шатун 406.1004045-01: Крышка шатуна 406.1004045-01 крепится к шатуну двумя центрирующими болтами с гайками. Для правильной сборки на боковых поверхностях крышек и шатунов выбиты порядковые номера цилиндров, в которые они были установлены на предприятии-изготовителе двигателя. Крышка шатуна с шатуном должны быть собраны таким образом, чтобы номера цилиндров или пазы под вкладыши располагались с одной стороны. Шатуны 406.1004045-01 делятся на 4 группы по массе и на 4 размерные группы по диаметру отверстия втулки под поршневой палец.

Шатун 409051.1004045-00: Шатуны с крышкой 409051.1004045-00 изготавливаются из единой поковки. Крышка шатуна 7 крепится к шатуну болтами 8, которые вворачиваются в резьбовые отверстия шатуна. Крышка шатуна с шатуном должны быть собраны таким образом, чтобы порядковые номера на шатуне и крышке (от 0001 до 9999) или пазы под вкладыши располагались с одной стороны. Шатуны 409051.1004045-00 делятся на 4 группы по массе и на 2 размерные группы по диаметру отверстия втулки под поршневой палец.

• Коленчатый вал – пятиопорный, отлит из высокопрочного чугуна. Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил коленчатый вал имеет восемь противовесов 4. Износостойкость коренных 3, шатунных 2 шеек и поверхности заднего фланца 6, контактирующей с рабочей кромкой сальника, обеспечивается поверхностной закалкой токами высокой частоты. Галтели коренных и шатунных шеек вала накатываются роликами для их упрочнения. Вал динамически сбалансирован.

В коренных (кроме средней) и шатунных шейках просверлены сквозные отверстия 1 и 2, которые соединяются косыми сверлениями 3, проходящими сквозь шейки и щеки вала. Данные каналы служат для подачи масла к шатунным подшипникам. В месте выхода сверлений в щеках находятся специальные грязеулавливающие полости 4, закрытые резьбовыми пробками 5. В процессе вращения коленчатого вала грязь и продукты износа, находящиеся в масле, отделяются за 1 2 3 4 5 6 счет действия центробежной силы инерции и накапливаются в этих полостях. Происходит дополнительная, помимо фильтра, очистка масла. Направление вращения коленчатого вала – правое (при направлении взгляда на шкив коленчатого вала). Коленчатый вал установлен в коренных опорах блока цилиндров, в которых расположены вкладыши коренных подшипников.

• Вкладыши коренных и шатунных подшипников коленчатого вала сталеалюминевые. Верхние вкладыши коренных подшипников имеют канавку и отверстие для подачи масла, нижние – без канавок. Верхние и нижние вкладыши шатунных подшипников одинаковые, с отверстием для подвода масла в масляный канал шатуна. Осевое перемещение коленчатого вала ограничивается упорными полушайбами 3 и 4, расположенными по обе стороны средней (третьей) коренной опоры в проточках крышки 6 и блока цилиндров 2. Полушайбы поверхностью с канавками обращены к щекам коленчатого вала 7. Нижние полушайбы удерживаются от вращения за счет выступов, входящих в пазы на торцах крышки среднего коренного подшипника. Нижние полушайбы упорного подшипника сталеалюминевые. Верхние полушайбы упорного подшипника выполнены полностью из алюминиевого сплава. Могут устанавливаться полиамидные полушайбы переднего упорного подшипника.

• На переднем конце коленчатого вала на шпонках 11 и 13 установлены ведущая звездочка 5 первой ступени привода распределительных валов и шкив коленчатого вала 2, закрепленные стяжным болтом 1. Уплотнение переднего конца коленчатого вала обеспечивается передним сальником 3, запресованным в крышку цепи 4, и уплотнительной пробкой 12, установленной в шпоночном пазе коленчатого вала. Могут применяться передние сальники двух типов: с рабочей кромкой, охватываемой пружиной (вариант I), и без пружины, с конической рабочей кромкой, имеющей винтовую насечку (вариант II).На переднем конце коленчатого вала на шпонках 11 и 13 установлены ведущая звездочка 5 первой ступени привода распределительных валов и шкив коленчатого вала 2, закрепленные стяжным болтом 1. Уплотнение переднего конца коленчатого вала обеспечивается передним сальником 3, запресованным в крышку цепи 4, и уплотнительной пробкой 12, установленной в шпоночном пазе коленчатого вала. Могут применяться передние сальники двух типов: с рабочей кромкой, охватываемой пружиной (вариант I), и без пружины, с конической рабочей кромкой, имеющей винтовую насечку (вариант II).

• Шкив коленчатого вала имеет специальный эластомерный резиновый элемент, служащий для гашения крутильных колебаний коленчатого вала, с последующим снижением шума и улучшением условий работы цепного привода распределительных валов. Шкив коленчатого вала со ступицей подвергнут статической балансировке. Контактирующая с рабочей кромкой переднего сальника поверхность стальной ступицы шкива коленчатого вала для увеличения износостойкости закалена токами высокой частоты. Зубчатый венец шкива коленчатого вала служит для формирования импульсов, воспринимаемых датчиком синхронизации системы управления, с помощью которых микропроцессорный блок системы управления определяет частоту вращения коленчатого вала и положение коленчатого вала относительно ВМТ. На диске демпфера нанесена риска, по совпадению которой с выступом на крышке цепи определяется нахождение поршня первого цилиндра в ВМТ. На центрирующий буртик заднего конца коленчатого вала и штифт 7 установлен маховик 6 с ободом, прикрепленный к фланцу шестью самостопорящимися болтами 10 через термоупрочненную шайбу 8. Термоупрочненная шайба служит для увеличения надежности соединения. В отверстии маховика с ободом установлен подшипник 9 первичного вала коробки передач. Герметичность заднего конца коленчатого вала обеспечивается задним сальником 5, установленным в сальникодержателе 4. Центрирование заднего сальника относительно коленчатого вала достигается благодаря выступам сальникодержателя. Могут устанавливаться задние сальники двух типов: с рабочей кромкой, охватываемой пружиной (вариант I), и без пружины, с конической рабочей кромкой, имеющей винтовую насечку (вариант II).

• Маховик – отлит из серого чугуна, имеет напрессованный стальной, упрочненный закалкой токами высокой частоты, зубчатый обод. Статическая балансировка маховика производится отдельно от коленчатого вала.

3. Газораспределительный механизм.

• Привод распределительных валов осуществляется двумя двухрядными втулочными цепями. Привод распределительных валов включает в себя: звездочку 1 коленчатого вала (23 зуба), ведомую 6 и ведущую 7 звездочки промежуточного вала (38 и 19 зубьев), звездочки распределительных валов 12 (23 зуба), две втулочные цепи 5 и 9 (72 звена – нижняя, 92 звена – верхняя), гидронатяжители 3, рычаги натяжного устройства со звездочкой 2, и успокоители цепей 17, 16 и 13. Натяжение цепи каждой ступени осуществляется гидронатяжителями. Для правильной сборки привода распределительных валов и установки фаз газораспределения на звездочке коленчатого вала, ведомой звездочке промежуточного вала, звездочках распределительных валов, блоке цилиндров имеются метки. При установке привода метки М1 и М2 блока цилиндров должны совпадать с метками на звездочках коленчатого и промежуточного валов. Метки 10 и 14 на звездочках распределительных валов должны быть направлены в разные стороны наружу от вертикальной средней плоскости двигателя и совпадать с верхней плоскостью 15 головки цилиндров, как показано на рисунке. Данное положение распределительных и коленчатого валов соответствует нахождению поршня первого цилиндра в ВМТ такта сжатия. Положение поршня первого цилиндра в ВМТ также можно определить по совпадению риски на диске демпфера шкива коленчатого вала с выступом на крышке цепи или по нахождению сбега 20-го зуба диска синхронизации шкива коленчатого вала с серединой сердечника датчика синхронизации. Ведущая звездочка промежуточного вала – стальная, для увеличения твердости и износостойкости углеродоазотирована. Звездочки коленчатого вала, распределительных валов и ведомая промежуточного вала изготовлены из высокопрочного чугуна.

• Распределительные валы – отлиты из специального легированного чугуна. Для достижения высокой износостойкости рабочих поверхностей применяется «отбел» кулачков. Валы вращаются в два раза медленнее коленчатого вала в подшипниках, образованных головкой цилиндров и съемными алюминиевыми крышками. От осевых перемещений валы удерживаются упорными полукольцами из полиамида, которые входят в проточки на передней опорной шейке валов и передней крышки распределительных валов. Распределительные валы впускных и выпускных клапанов имеют разные профили кулачков: – высота профиля кулачков распределительного вала впускных клапанов 9 ± 0,1 мм; – высота профиля кулачков распределительного вала выпускных клапанов 7,6 ± 0,1 мм; При правильной установке привода газораспределительного механизма распределительные валы обеспечивают фазы газораспределения в углах поворота коленчатого вала.

Фазы газораспределния

В процессе длительной эксплуатации происходит износ (удлинение) цепей привода, что приводит к изменению фаз газораспределения и мощностных показателей двигателя. Поэтому в процессе эксплуатации двигателя необходимо периодически проводить проверку и, при необходимости, корректировку фаз. На заднем торце распределительного вала выпускных клапанов закреплена загнутая стальная пластина, служащая для формирования импульсов, воспринимаемых датчиком положения распределительного вала системы управления, с помощью которых микропроцессорный блок системы управления определяет фазу работы двигателя.

• Привод клапанов осуществляется двумя распределительными валами 6 и 9, расположенными в головке цилиндров 5. Кулачки распределительных валов действуют непосредственно на гидротолкатели 10, которые перемещаются в цилиндрических отверстиях головки цилиндров. Применение гидравлических толкателей в приводе клапанов исключает необходимость регулировки зазоров. В приводе применяется одна пружина на каждый клапан.

• Клапаны – изготовлены из жаропрочной стали и имеют возможность в процессе работы проворачиваться. Клапаны работают в направляющих втулках, запрессованных в головку цилиндров. Направляющие втулки клапанов и седла клапанов изготавливаются из металлокерамики.
• Гидротолкатели – выполнены в виде цилиндрического стакана с плунжерной парой гидрокомпенсатора внутри и канавкой с отверстием для подвода масла от магистрали в головке цилиндров снаружи. Гидротолкатели обеспечивают беззазорный контакт кулачка распределительного вала с торцом клапана за счет давления масла и действия пружины гидрокомпенсатора. При работе гидротолкатели вращаются благодаря смещению по ширине середины кулачка распределительного вала относительно оси гидротолкателя, что обеспечивает равномерную приработку и уменьшение износа торца гидротолкателя.

• Промежуточный вал – служит для привода масляного насоса. Промежуточный вал сборный. Передняя и задняя опорные шейки, изготовленные из металлокерамики, напрессованы на стальной вал.

Промежуточный вал 6 установлен в приливы блока цилиндров 14, герметично закрыт стальной трубой 7, установленной на анаэробный герметик. Промежуточный вал в блоке цилиндров фиксируется от продольного смещения стальным закаленным фланцем 15. Вал вращается в сталеалюминевых втулках 5 и 13, запрессованных в отверстия блока. При вращении промежуточный вал прижимается торцом передней опорной шейки к крепежному фланцу.

На переднем конце вала установлены звездочки 3 и 4 привода распределительных валов, на заднем – винтовая шестерня 12 привода масляного насоса на сегментной шпонке 11 и закреплена фланцевой гайкой 10, удерживаемой с помощью кольца 9. Звездочки привода распределительных валов крепятся двумя болтами 1 «напроход» к промежуточному валу. Болты стопорятся от самоотворачивания загибкой углов стопорной пластины 2 на гранях их головок. Точное угловое положение ведомой звездочки 3 относительно звездочки 4 обеспечивается установкой ее на штифт 16, запрессованный в ведомую звездочку.

• Гидронатяжитель обеспечивает постоянное натяжение цепи и гашение её колебаний за счет давления масла в системе смазки и действия пружины плунжерной пары. Гидронатяжитель – стальной, выполнен в виде подобранной по зазору плунжерной пары, состоящей из корпуса и плунжера. На заводе-изготовителе устанавливаются гидронатяжители 406.1006100-23 ф.«PINGHU», гидронатяжители 40904.1006100 ф.«INA» и 409040.1006100-01 ООО «Даймонд», применяемые в комплекте с адаптерами.

4. Система смазки.

• Система смазки – комбинированная, с подачей масла к трущимся поверхностям под давлением, разбрызгиванием, самотеком и автоматическим регулированием температуры масла термоклапаном. Система смазки включает: масляный картер, масляный насос с приемным патрубком и редукционным клапаном, привод масляного насоса, масляные каналы в блоке цилиндров, головке цилиндров и коленчатом валу, полнопоточный масляный фильтр, указатель уровня масла, термоклапан, крышку маслоналивного патрубка, пробку слива масла и датчик аварийного давления масла. Циркуляция масла происходит следующим образом. Насос 3 засасывает масло из картера 2 и по каналу 4 в блоке цилиндров подводит его к термоклапану 18. При давлении масла 4,6 кгс/см2 плунжер редукционного клапана 2 масляного насоса открывает перепуск масла обратно в зону всасывания 6 насоса, благодаря чему уменьшается рост давления в системе смазки. Максимальное давление масла в системе смазки – не более 6,0 кгс/см2 . При давлении масла выше 0,7…0,9 кгс/см2 и температуре масла выше плюс 81 ± 2 °С термоклапан начинает открывать проход потоку масла в радиатор, отводимый через штуцер 19. Температура полного открытия канала термоклапана – плюс 109 ± 5 °С. Охлажденное масло из радиатора возвращается в масляный картер через отверстие 25. После термоклапана масло поступает к полнопоточному масляному фильтру 17. Очищенное масло из фильтра поступает в центральную масляную магистраль 6 блока цилиндров, откуда по каналам 7 подводится к коренным подшипникам коленчатого вала, по каналу 23 – к заднему подшипнику промежуточного вала, по каналу 21 – к переднему подшипнику промежуточного вала, по каналу 24 – к верхнему подшипнику валика привода масляного насоса и также по каналу 20 – к гидронатяжителю нижней цепи привода распределительных валов. От коренных подшипников масло через внутренние каналы 5 коленчатого вала подводится к шатунным подшипникам и от них через каналы 8 в шатунах подается для смазки поршневых пальцев. Для охлаждения поршня масло через отверстие в верхней головке шатуна разбрызгивается на днище поршня. От верхнего подшипника валика привода масляного насоса масло через поперечные сверления и внутреннюю полость валика подается для смазки нижнего подшипника валика и опорной поверхности ведомой шестерни 7 привода. Шестерни привода масляного насоса смазываются струей масла 22, разбрызгиваемой через отверстие в центральной масляной магистрали. Из центральной масляной магистрали масло по каналу 9 блока цилиндров поступает в головку цилиндров, где по каналам 11 и 13 подводится к опорам распределительных валов, по каналам 10 – к гидротолкателям и также по каналу 12 – к гидронатяжителю верхней цепи привода распределительных валов. Вытекая из зазоров и стекая в масляный картер в передней части головки цилиндров, масло попадает на цепи, звездочки натяжных устройств и звездочки привода распределительных валов.

В задней части головки цилиндров масло стекает в масляный картер по выполненному в литье отверстию головки через отверстие в приливе блока цилиндров. Заливка масла в двигатель осуществляется через маслоналивной патрубок крышки клапанов, закрываемый крышкой 15 с уплотнительной резиновой прокладкой. Уровень масла контролируется по нанесенным на указателе уровня масла 16 меткам: верхнего уровня - "П" и нижнего - "0". Слив масла производится через отверстие в масляном картере, закрываемое сливной пробкой 1 с уплотнительной прокладкой. Очистка масла осуществляется сеткой приемного парубка масляного насоса, фильтрующим элементом полнопоточного масляного фильтра, а также за счет центробежных сил в каналах коленчатого вала. Контроль за давлением масла осуществляется датчиком аварийного давления 14, по сигналу которого при давлении масла ниже 40...80 кПа (0,4...0,8 кгс/см2 ) загорается контрольная лампа в комбинации приборов автомобиля.

• Масляный насос – шестеренчатого типа, установлен внутри масляного картера, крепится с прокладкой двумя болтами к блоку цилиндров и держателем к крышке третьего коренного подшипника. Ведущая шестерня 1 напрессована на валик 3, а ведомая 5 свободно вращается на оси 4, запрессованной в корпусе 2 насоса. На верхнем конце валика 3 сделано шестигранное отверстие, в которое входит шестигранный валик привода масляного насоса. Центрирование ведущего валика насоса осуществляется благодаря посадке цилиндрического выступа корпуса насоса в отверстии блока цилиндров. Корпус насоса отлит из алюминиевого сплава, перегородка 6 и шестерни изготовлены из металлокерамики. К корпусу тремя винтами крепится литой из алюминиевого сплава приемный патрубок 7 с сеткой и каркасом 8. В приемном патрубке установлен редукционный клапан.

• Редукционный клапан – плунжерного типа, расположен в приемном патрубке 1 масляного насоса. Плунжер клапана стальной, для увеличения твердости и износостойкости наружная поверхность подвергнута нитроцементации. При превышении давления подаваемого насосом масла величины 4,6 кгс/см2 плунжер масляного насоса, передвигаясь и сжимая пружину 5, соединяет зоны подачи 7 и всасывания 6 масла. При этом часть масла из зоны подачи масла перестаёт поступать в канал 8 подачи масла и подаётся обратно в зону всасывания насоса. Под пружиной плунжера могут устанавливаться одна или две шайбы 4.

• Масляный картер 1 – отлит из алюминиевого сплава, крепится снизу к блоку цилиндров, сальникодержателю и крышке цепи болтами. Стык блока цилиндров, сальникодержателя и крышки цепи с масляным картером может уплотняться с помощью стальной прокладки или герметиком. Внутри масляного картера закреплен болтами изготовленный штамповкой из стального листа маслоуспокоитель 3. Отверстие слива масла масляного картера закрыто резьбовой пробкой 4 с уплотнительной алюминиевой прокладкой.

• Привод масляного насоса осуществляется парой винтовых шестерен от промежуточного вала 1 привода распределительных валов. На промежуточном валу с помощью сегментной шпонки 3 установлена и закреплена фланцевой гайкой ведущая шестерня 2. Ведомая шестерня 7 напрессована на валик 8, вращающийся в расточках блока цилиндров. В верхнюю часть ведомой шестерни запрессована стальная втулка 6, имеющая внутреннее шестигранное отверстие. В отверстие втулки вставляется шестигранный валик 9, нижний конец которого входит в шестигранное отверстие валика масляного насоса. Сверху привод масляного насоса закрыт крышкой 4, закрепленной через прокладку 5 четырьмя болтами. Ведомая шестерня при вращении верхней торцевой поверхностью прижимается к крышке привода.

Ведущая и ведомая винтовые шестерни изготовлены из высокопрочного чугуна и азотированы для улучшения их износостойкости. Шестигранный валик изготовлен из легированной стали, подвергнут на концах углеродоазотированию для увеличения твердости и износостойкости. Валик привода 8 стальной, с местной закалкой опорных поверхностей токами высокой частоты.

• Масляный фильтр. При техническом обслуживании двигателя для замены рекомендуется использовать масляные фильтры 2101С-1012005-НК-2 производства ф.«Колан» и 406-1012005-01 производства ПАО «Автоагрегат». Данные фильтры обеспечивают высокое качество фильтрации масла и необходимый ресурс, что подтверждено испытаниями на предприятии-изготовителе двигателя.
• Термоклапан – предназначен для автоматического регулирования подачи масла в масляный радиатор в зависимости от температуры масла и его давления. На двигателе термоклапан установлен между блоком цилиндров и масляным фильтром. В алюминиевом корпусе 3 термоклапана расположены предохранительный клапан, состоящий из шарика 4 и пружины 5, и перепускной клапан, состоящий из плунжера 1, управляемого термосиловым датчиком 2, и пружины 10. Клапаны закрыты резьбовыми пробками 7 и 8 с уплотнительными прокладками 6 и 9. Шланг подачи масла в радиатор подсоединяется к штуцеру 11.

Масло под давлением подается от масляного насоса в полость термоклапана А. При давлении масла выше 0,7…0,9 кгс/см2 шариковый клапан открывается и масло поступает в канал Б корпуса термоклапана к плунжеру 1. При достижении температуры масла 81 ± 2 °С поршень термосилового элемента 2, омываемого потоком горячего масла, преодолевая сопротивление пружины 10, начинает перемещать плунжер, открывая путь потоку масла из канала Б термоклапана к масляному радиатору. Шариковый клапан предохраняет трущиеся детали двигателя от излишнего падения давления масла в системе смазки.

5. Система охлаждения.

• Система охлаждения – жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Система охлаждения двигателя состоит из рубашек охлаждения блока цилиндров 7 и головки цилиндров 1, водяного насоса 6, термостата 2 и пробки слива охлаждающей жидкости 9. Вентилятор системы охлаждения и шкив привода вентилятора установлены на опоре вентилятора 5, объединенной с передней крышкой головки цилиндров.

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе создается центробежным водяным насосом, приводимым от коленчатого вала. Насос подает жидкость в водяную рубашку блока цилиндров, откуда жидкость поступает в водяную рубашку головки цилиндров и в термостат. Термостат автоматически регулирует подачу охлаждающей жидкости в радиатор в зависимости от её температуры. Слив охлаждающей жидкости из двигателя осуществляется через пробку 9, расположенную на левой стороне блока цилиндров.

Оптимальный температурный режим охлаждающей жидкости с точки зрения минимума износов и расхода топлива лежит в пределах плюс 80...100 °С. Указанная температура поддерживается при помощи термостата, действующего автоматически. Контроль температурного режима двигателя осуществляется по указателю температуры и сигнализатору перегрева (контрольная лампа), находящихся в составе комбинации приборов автомобиля. Указатель температуры охлаждающей жидкости и сигнализатор перегрева управляются сигналом, формируемым блоком управления на основании информации от датчика температуры 4, размещенного в корпусе термостата.

• Водяной насос – центробежного типа, установлен на крышке цепи. Подача охлаждающей жидкости насосом осуществляется в блок цилиндров. Герметичность насоса обеспечивается самоподжимным торцевым уплотнением 4, которое запрессовывается в корпус водяного насоса 5 и напрессовывается на валик подшипника 10. Проникающая через уплотнение охлаждающая жидкость не попадает в подшипник, а стекает через отверстие в дренажную полость 7, закрытую заглушкой 9. Скапливающаяся в дренажной полости жидкость в процессе работы двигателя постепенно испаряется через отверстия 3 и 8. Наличие постоянной течи из контрольного отверстия 8 дренажной полости говорит о потере герметичности уплотнения и необходимости ремонта или замены водяного насоса. Подшипник 10 удерживается от перемещения в корпусе водяного насоса фиксатором 2, который завернут до упора и закернен. Подшипник с двумя защитными уплотнениями заполнен смазкой на предприятии-изготовителе, в процессе эксплуатации добавления смазки не требуется. На валик подшипника напрессованы стальная штампованная крыльчатка 6 и ступица 1, к которой крепится тремя болтами изготовленный из пресс-материала, дозирующегося стекловолокнита шкив привода насоса.

• Привод водяного насоса производится поликлиновым ремнем 6PK 1275 от шкива коленчатого вала совместно с приводом генератора. Передаточное число привода – 1,15. Натяжение ремня и демпфирование возникающих в приводе колебаний обеспечивается автоматическим механизмом натяжения. В процессе эксплуатации автоматический механизм натяжения не требует обслуживания и регулировки.
• Термостат – с твердым наполнителем, двухклапанный, с автоматическим дренажным клапаном. Термостат расположен в алюминиевом корпусе, установленном на выходном отверстии водяной рубашки головки цилиндров, и соединен шлангами с водяным насосом и радиатором. Термостат автоматически поддерживает необходимую температуру охлаждающей жидкости в двигателе, отключая и включая циркуляцию жидкости по большому кругу через радиатор.

На холодном двигателе основной клапан 2 термостата закрыт и вся охлаждающая жидкость циркулирует через открытый перепускной клапан 4 термостата в водяной насос по малому кругу, минуя радиатор. При прогреве двигателя и подъеме температуры охлаждающей жидкости до 82 +- 2 °С основной клапан термостата начинает открываться, а перепускной - закрываться. При этом часть охлаждающей жидкости начинает циркулировать по большому кругу через радиатор охлаждения. При температуре плюс 97 +- 2 °С основной клапан открыт полностью на величину не мене 8,5 мм, перепускной клапан при этом закрыт и вся охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор по большому кругу.

Во фланце термостата выполнено отверстие с автоматическим дренажным клапаном 3. Отверстие служит для выхода воздуха при заправке системы охлаждения. При работе двигателя водяной насос создает давление жидкости, под действием которого шарик клапана поднимается и закрывает отверстие, препятствуя утечке жидкости в радиатор. Герметичность соединения крышки термостата с корпусом обеспечивается резиновой прокладкой П-образного профиля, устанавливаемой на опорный фланец термостата. Термостат в корпус должен быть установлен таким образом, чтобы выступ на стойке термостата зашел в паз корпуса, что обеспечивает наименьшее сопротивление потоку охлаждающей жидкости.

• Опора вентилятора – объединена с передней крышкой головки цилиндров. Может применяться передняя крышка головки цилиндров 1 из алюминиевого сплава или из высокопрочного чугуна. В передней крышке головки цилиндров установлен на анаэробном герметике комбинированный специальный подшипник 2 с двухсторонним уплотнением, на валик которого напрессована ступица 3 крепления шкива вентилятора. Подшипник заполнен смазкой на заводе-изготовителе и в процессе эксплуатации добавления смазки не требуется. Со стороны головки цилиндров подшипник закрыт крышкой 4, установленной на анаэробном герметике. Передний конец ступицы имеет левую резьбу для установки вязкостной муфты с вентилятором. Конструкция передней крышки головки цилиндров с опорой вентилятора неразборная, при выходе из строя подшипника следует заменить узел в сборе.

6. Система впуска воздуха и выпуска отработавших газов.

• Впускная система состоит из впускной трубы 1 и ресивера 3, отлитых из алюминиевого сплава. Геометрические параметры системы позволяют реализовать газодинамический наддув двигателя - улучшение наполнения цилиндров двигателя на режиме максимального крутящего момента. Регулирование подачи воздуха в двигатель осуществляется дроссельным модулем 2 с электрическим приводом дроссельной заслонки. Дроссельная заслонка управляется по сигналу от микропроцессорного блока системы управления двигателем. Положение дроссельной заслонки определяется положением педали акселератора и текущим режимом работы двигателя.

• Выпускной коллектор отлит из высокопрочного чугуна. К головке цилиндров выпускной коллектор крепится через двухслойную стальную прокладку 2, обеспечивающую высокую надежность соединения. С целью ускоренного прогрева нейтрализатора отработавших газов, что необходимо для быстрого приведения его в рабочее состояние, выпускной коллектор закрыт стальным штампованным экраном 3. Для крепления выпускного коллектора к головке цилиндров применяются специальные, изготовленные из жаростойкой легированной стали гайки, обеспечивающие надежность соединения и возможность последующей многократной разборки и сборки.

7. Система вентиляции картера.

• Система вентиляции картера – закрытая, действующая за счет разрежения во впускной системе, создаваемого при работе двигателя. Система оборудована клапаном, ограничивающим разрежение в картере двигателе. Система вентиляции с клапаном разрежения поддерживает разрежение в картере двигателя не более 40 мБар.

Патрубок клапана разрежения соединен трубкой вентиляции c уплотнительным кольцом 3 и угловым шлангом с ресивером 1. Трубка с обратным клапаном 9 обеспечивает приток воздуха из системы впуска в систему вентиляции картера, а также исключает доступ картерных газов в пространство перед дросселем. Под действием разрежения в ресивере газы, прорвавшиеся при сгорании топлива в картер двигателя и смешенные с масляным туманом, поступают в головку цилиндров и далее в полость маслоотделителя. В процессе движения картерных газов через лабиринт маслоотделителя, образованный перегородками маслоотражателя 5 и крышки клапанов 4, капли масла отделяются от газов. Отделённое масло через отверстия 7, трубки маслоотражателя и сливные каналы головки и блока цилиндров стекает в картер двигателя. Очищенные от масла картерные газы через открытый клапан разрежения и калиброванное отверстие 8 по трубке 3 поступают в ресивер и затем в камеру сгорания двигателя.

Движение картерных газов в крышке клапанов

Возможны три режима работы системы вентиляции картера. Первый режим соответствует режиму минимальных оборотов холостого хода (дроссельная заслонка закрыта), второй – режим номинальной мощности (дроссельная заслонка полностью открыта), третий – частичное открытие дроссельной заслонки.

При закрытой дроссельной заслонке в ресивере создаётся высокое разрежение, под действием которого мембрана клапана разрежения 3 перекрывает проходное сечение и газы поступают в ресивер только через калиброванное отверстие 5. Одновременно с этим открывается клапан 1, обеспечивая снижение разрежения в картере двигателя.

Состояние клапанов и движение потоков газов в системе вентиляции на минимальных оборотах холостого хода

Состояние клапанов и движение потоков газов в системе вентиляции на режиме номинальной мощности

На режимах частичного открытия дроссельной заслонки положения мембраны клапана разрежения и обратного клапана в трубке вентиляции будут промежуточными между полностью открытым и закрытым состоянием.

• Клапан разрежения – служит для ограничения разрежения в картере двигателя и скорости движения картерных газов в лабиринте маслоотделителя в зависимости от режима работы двигателя. Клапан разрежения находится в крышке клапанов.

Клапан состоит из мембраны 2, пружины 4 и крышки 3. На мембрану клапана сверху через пазы 5 крышки действует атмосферное давление, а снизу – усилие пружины и разрежение, возникающее в ресивере системы впуска. В зависимости от разрежения в ресивере мембрана и пружина взаимодействуют друг на друга, и тем самым увеличивается или уменьшается проходное сечение, связывающее маслоотделитель в крышке клапанов с системой впуска.

8. Комплексная микропроцессорная система управления бензиновым двигателем.

Микропроцессорная система управления бензиновым двигателем служит для:

- обеспечения оптимальной работы двигателя на всех режимах с учетом топливной экономичности, токсичности отработавших газов, пусковых и ездовых качеств автомобиля;

- автоматизированного контроля технического состояния двигателя и элементов системы управления, ответственных за выполнение норм по токсичности, а также проведения внешней диагностики в соответствии с требованиями БД (бортовой диагностики).

Подача топлива осуществляется путём распределенного впрыска бензина во впускные каналы головки цилиндров в зону впускных клапанов электромагнитными форсунками с двухпоточным распылением, работающих по сигналу микропроцессорного блока управления. Блок управления в зависимости от режима работы двигателя изменяет длительность открытия топливных форсунок.

Поддержание постоянного перепада давления топлива в распределительном топливопроводе двигателя (3 кгс/см2 ) относительно разрежения воздуха в системе впуска (в ресивере) для обеспечения гарантированной подачи топлива форсунками на всех режимах работы двигателя обеспечивается пневмомеханическим регулятором давления. Регулятор давления топлива размещен на топливопроводе. Излишки топлива перепускаются обратно в топливный бак.

9. Датчики и исполнительные устройства системы управления, размещенные на двигателе.

• Дроссельный модуль с электроприводом дроссельной заслонки и с датчиками углового положения дроссельной заслонки 409051.1148090-01 (TT 523) ф.«Xiamen» или 409051.1148090-04 (AY1306046) ООО «Даймонд». Дроссельный модуль размещён на ресивере двигателя. Предназначен для регулирования положения дроссельной заслонки электронным способом от блока управления. Относится к неремонтируемым изделиям.

• Топливопровод распределительный с форсунками и регулятором давления топлива

На двигателях ЗМЗ-409055.10 могут применяться:

– топливопровод распределительный с форсунками и регулятором давления топлива 409055.1104058-01 (AY1105117) ООО «Даймонд» (с электромагнитными форсунками 409051.1132010-021) (AY1109078) ООО «Даймонд» в сборе);

– топливопровод распределительный с форсунками и регулятором давления топлива 409055.1104008-00 (комплект топливопровода со штуцером и клапаном 409055.1104058-00 АО «СОАТЭ» с форсунками 409051.1132010-00 (00 280 158 237) АО «СОАТЭ»).

Топливопровод распределительный с форсунками и регулятором давления топлива 409055.1104058-01

Топливопровод распределительный с форсунками и регулятором давления топлива 409055.1104008-00

• Регулятор давления топлива 406.1160000-03 распределительного топливопровода 409055.1104008-00 (топливопровода со штуцером и клапаном 409055.1104058-00) представляет собой объем, образованный корпусом 1 и крышкой 6, разделенный диафрагмой с клапаном 8 на две камеры: вакуумную и топливную. Вакуумная камера шлангом соединена с ресивером, топливная камера присоединяется к топливопроводу двигателя.

На диафрагму регулятора с одной стороны действует давление топлива, а с другой – разрежение в ресивере. На всех режимах работы двигателя будет поддерживаться постоянный перепад давления 300±6 кПа бензина в топливопроводе относительно разрежения воздуха в системе впуска. При закрытии дроссельной заслонки разрежение в ресивере увеличивается - клапан регулятора открывается при меньшем давлении топлива, перепуская избыточное топливо по сливному топливопроводу обратно в бак. Давление топлива в топливопроводе понижается. При открытии дроссельной заслонки разрежение во впускной трубе уменьшается – клапан регулятора открывается уже при большем давлении топлива и давление топлива в топливопроводе повышается.

• Электромагнитные форсунки 409051.1132010-001) (00 280 158 237) АО «СОАТЭ», 409051.1132010-021) (AY1109078) ООО «Даймонд» с двухпоточным распыливанием топлива в количестве 4-х штук в составе топливной рампы. Электромагнитные форсунки предназначены для последовательного или попарно-параллельного фазированного впрыска топлива во впускные каналы головки цилиндров. Активное сопротивление обмотки форсунки при температуре +21 ºС составляет 12 ± 0,5 Ом. Относятся к неремонтируемым изделиям. Посадка форсунок в топливопроводе и впускной трубе уплотняется с помощью резиновых уплотнительных колец круглого сечения, которые при установке форсунок надо смазывать чистым моторным маслом для облегчения установки.

• Катушки зажигания типа 407.3705000 (407.3705) пр-ва АО «СОАТЭ» или 409051.3705000-00 (AY1601090) ООО «Даймонд». Катушки зажигания индивидуальные, трансформаторного типа, размещены на крышке клапанов в количестве четырех штук. Предназначены для формирования энергии высокого напряжения на свечи зажигания. Относятся к неремонтируемым изделиям.

• Свечи зажигания 409060.3707000-10 (АУ14ДВРМ ГОСТ Р 53842- 2010) или 4052.3707000-101) (DR17YC) ф.«Brisk» или 409051.3707000-001) (K6RTC) ф. «Marshal» - малогабаритного исполнения, с помехоподавительным резистором, четыре штуки, ввернуты в головку цилиндров по центру камер сгорания. Зазор между электродами свечей зажигания 0,70…0,85 мм.

• Датчик синхронизации (положения коленчатого вала двигателя) 40904.3847010-01 АО «Пегас» или 409051.3847000-001) (403.3847000-02) ООО «АвтоТрейд». Датчик синхронизации – индукционного типа, размещен на крышке цепи вблизи шкива коленчатого вала. Датчик формирует электрический сигнал при взаимодействии магнитного поля датчика со специальным зубчатым диском (60-2 зуба) шкива коленчатого вала. Взаимная ориентация диска синхронизации и датчика такова, что момент прохождения осью датчика сбега двадцатого зуба диска синхронизации соответствует нахождению поршней первого и четвертого цилиндров в верхней мертвой точке. Отсчет номера зуба – от пропуска в направлении, противоположном вращению коленчатого вала двигателя.

Датчик предназначен для определения блоком управления углового положения и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Диапазон функционирования датчика: скорости вращения диска 20...7000 мин-1 , воздушный зазор между сердечником датчика и поверхностью зуба диска – 0,3+-1,5 мм. Относится к неремонтируемым изделиям.

• Датчик положения распределительного вала (датчик фазы) 409051.3847006-00 (AY3206010-A) ООО «Даймонд». Принцип работы датчика положения распределительного вала основан на эффекте Холла. Датчик размещен в головке цилиндров вблизи четвёртого цилиндра, предназначен для идентификации блоком управления такта сжатия в первом цилиндре двигателя. Датчик формирует сигнал при взаимодействии магнитного поля датчика с пластиной датчика фазы, установленной на заднем конце распределительного вала выпускных клапанов. Момент начала формирования сигнала датчиком положения распределительного вала, при наличии совпадения сбега первого зуба диска синхронизации коленчатого вала с осью датчика синхронизации, свидетельствует о начале такта сжатия в первом цилиндре. Отсчет номера зуба – от пропуска в направлении, противоположном вращению коленчатого вала двигателя (см. датчик синхронизации). Диапазон функционирования датчика: скорость вращения распределительного вала двигателя 0,1...4500 мин-1 , воздушный зазор между датчиком и поверхностью пластины датчика фазы – 0,5...1,5 мм. Относится к неремонтируемым изделиям. При установке датчика положения распределительного вала смазать резиновое уплотнительное кольцо датчика чистым моторным маслом для облегчения установки.

• Датчик температуры охлаждающей жидкости 409051.3828000-01 (AY3205037-A) ООО «Даймонд». Датчик температуры охлаждающей жидкости – терморезистивный, NTC-типа, размещен в корпусе термостата. Датчик предназначен для определения температуры охлаждающей жидкости, которая используется блоком управления для:

- коррекции управления топливоподачей и угла опережения зажигания (УОЗ) в зависимости от температуры охлаждающей жидкости;

- управления работой подогревателя датчиков кислорода с целью исключения возможности их повреждения из-за выпадения конденсата и обеспечения быстрого прогрева датчиков кислорода на холодном двигателе;

- контроля технического состояния системы охлаждения (превышение предельно-допустимой температуры), в том числе для формирования сигнала управления на указатель температуры охлаждающей жидкости в комбинации приборов автомобиля.

Относится к неремонтируемым изделиям.

• Датчик давления и температуры воздуха 409051.3829010-01 (AY3203004-E) ООО «Даймонд» – размещен на ресивере системы впуска воздуха двигателя. Датчик давления состоит из интегрированных на кристалл из кремния пьезорезистивного элемента и соответствующей электроники для усиления сигнала и компенсации температурных влияний. Элементом датчика температуры является терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом.

Датчик предназначен для измерения блоком управления абсолютного давления во впускном коллекторе двигателя и температуры всасываемого воздуха:

– для управления топливоподачей электромагнитных форсунок, формирования угла опережения зажигания и определения нагрузки двигателя;

– для температурной коррекции управления топливоподачей и углом опережения зажигания от температуры воздуха во впускной трубе на всех режимах работы двигателя.

Выходной сигнал датчика давления – аналоговый. Диапазон измеряемого давления от 10 кПа до 115 кПа. Номинальное значение сопротивления датчика температуры 2050 Ом при +25 °С. Рабочий диапазон измеряемых температур датчика температуры – от –40 °С до 130 °С. Относится к неремонтируемым изделиям. При установке датчика давления и температуры смазать резиновое уплотнительное кольцо датчика чистым моторным маслом для облегчения установки.

• Датчик детонации 409051.3855000-01 (AY3208010-A) ООО «Даймонд». Датчик детонации пьезоэлектрический, размещен на блоке цилиндров со стороны впускной системы в зоне 4-го цилиндра. Предназначен для выявления блоком управления детонационного сгорания топлива в двигателе. Относится к неремонтируемым изделиям.

10. Датчики и исполнительные устройства системы управления, размещенные на автомобиле.

1. Датчики кислорода (лямбда-зонды) – датчики на основе керамического элемента, имеющие двухстороннее покрытие из диоксида циркония, с управляемым электроподогревом. Основной лямбда-зонд размещен до нейтрализатора на приемной трубе выхлопной системы автомобиля. Предназначен для определения блоком управления состава смеси до нейтрализатора (на выпуске двигателя). Дополнительный лямбда-зонд размещен в корпусе нейтрализатора на его выходе. Предназначен для определения блоком управления состава смеси после нейтрализатора. Цепи подогрева датчиков кислорода управляются непосредственно от блока управления.

2. Модуль педали газа размещается в салоне автомобиля. Предназначен для задания водителем нагрузки двигателя. В механизм педали встроен датчик положения педали, потенциометрический, двухканальный. Предназначен для определения блоком управления положения педали акселератора.

3. Адсорбер паров бензина с электромагнитным клапаном продувки, размещен в подкапотном пространстве автомобиля. Предназначен для улавливания топливных паров из бензобака и их аккумулирования в адсорбере. По команде от блока управления, клапан коммутирует магистраль, соединяющую адсорбер и ресивер двигателя (подвод – через штуцер за дроссельной заслонкой в ресивере). Клапан предназначен для продувки (регенерации) адсорбера.

4. Модуль погружного бензонасоса с электроприводом, фильтром грубой очистки и датчиком уровня топлива размещён в бензобаке автомобиля. Предназначен для поддержания постоянного давления топлива в магистрали.

5. Блок управления двигателем – контроллер 220695-7763015-70 производства ООО «Даймонд», микропроцессорный, с функциями бортовой диагностики и управлением рабочим процессом двигателя. Размещён в салоне автомобиля.

6. Жгут проводов системы управления двигателем.