Змз 514 разборка двигателя

Кризис среднего возраста

«Земную жизнь пройдя до половины, я очутился в сумрачном лесу», – примерно так вслед за Данте Алигьери мог бы написать в своих дневниках этот… дизельный двигатель. Если бы, конечно, был в состоянии писать и вел дневники. Но ничего этого он делать не умеет. Мы же будем и вовсе прозаичны. Итак, на 104-й тысяче пробега мне пришлось вынуть из своего УАЗа дизельный мотор, отслуживший верой и правдой более пяти лет. Повод был абсолютно нелепым: ни с того ни с сего вдруг отломился кусок головки блока. А раз уж пришлось ее снимать, то профессиональный интерес заставил меня разобрать агрегат целиком, чтобы оценить степень его износа. С одной стороны, сто тысяч – не возраст для турбодизеля, но с другой – приличный срок для любого отечественного мотора. И, как очень скоро стало ясно, полез я в двигатель совершенно не зря. По крайней мере пищи для размышлений появилось более чем достаточно…

К ресурсу заволжского дизеля возникали претензии на протяжении всей его истории. Начать с того, что при проектировании 514-го мотора руководство завода поставило конструкторам задачу максимально унифицировать его с только что запущенным в производство бензиновым ЗМЗ406. Причем возражения, что искровой мотор по определению невозможно конвертировать в хороший дизель, «наверху» никто слушать не захотел. И тогда появился первый опытный вариант. С мощностью, экономичностью и экологией все получилось на уровне мировых стандартов. Вот только ресурс едва дотягивал до… 40 тысяч км. Пришлось все переделывать. Полностью изменились блок, головка, поршни и еще кое-что по мелочи. После испытаний, состоявшихся весной 2002 года, было принято решение о постановке мотора на конвейер, а его ресурс был заявлен в 250 тысяч. А пока суть да дело, первую товарную партию ЗМЗ514.10 вручную собрали прямо в заводском КБ дизельных двигателей. Именно из нее и был тот самый доставшийся мне мотор. Судя по номеру на блоке, в этой серии он шел пятым.

Вскоре на ЗМЗ наладили конвейерную сборку дизелей и уже было собрались начать поставки на первичную комплектацию УАЗа и ГАЗа. Но серийное производство уперлось в резкое падение качества новых моторов. Старому производственному оборудованию завода просто не хватало возможностей для поддержания надлежащего качества металла и соблюдения точности обработки деталей. И дизель, в отличие от бензиновых агрегатов, этого не простил. Плюс к этому и поставщики комплектующих внесли свою лепту в увеличение потока некондиции. Наладить стабильное серийное производство не удавалось, из-за чего автозаводы продолжали отказываться от ЗМЗ514. А нестабильность качества начала отпугивать и частных покупателей, поначалу бодро расхватывавших новые турбодизели на замену карбюраторным моторам. В результате к началу 2004 года дизельное производство на ЗМЗ было практически свернуто.

И все же доводка двигателя продолжалась. Конструкторы адаптировали мотор к имеющимся технологиям и условиям производства, одновременно устраняя собственные просчеты. 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, а с 2006-го эти моторы стали серийно ставить на UAZ Hunter. В 2007 году 514-й был адаптирован и для установки на грузовое семейство ульяновских «бескапотников».

Краткий курс истории

Надо сказать, что попавшийся мне мотор оказался откровенно удачным. На фоне пугающих историй о ранних сериях он вел себя почти идеально. «Почти», потому что с завидной регулярностью напоминала о своем существовании ненадежная и неудобная в обслуживании система натяжения и успокоения ремней ТНВД и генератора. За пять лет составляющие ее ролики разваливались у меня восемь раз то порознь, то вместе (один раз это привело к обрыву ремня топливного насоса прямо на ходу). Кроме того, по совершенно необъяснимой причине в среднем раз в год ломался на две части палец крепления генератора (видимо, изначально где-то была несоосность). Что же касается остальных деталей, то после 60 тысяч пришлось поменять уплотнительные кольца форсунок и все резинки клапанной крышки, а после 80 тысяч – компенсировать вытяжку цепей ГРМ регулировкой угла опережения впрыска.

Электрооборудование с учетом трофийно-экспедиционной жизни машины трудилось честно, и все его отказы были закономерны. Так, дважды из-за попадания внутрь забортной воды выходили из строя электронные блоки управления двигателем (после второго раза, год назад, от этого блока пришлось отказаться, переведя всю электрику на «ручное управление»). Дважды перебирали генератор, один раз – стартер (из обоих было вытряхнуто по охапке слежавшегося торфа). Кстати, оба агрегата на данном двигателе – фирмы Bosch. Попытка замены немецкого стартера российским от бензинового ЗМЗ409 (стоящим дешевле переборки оригинального) окончилась неудачей. «Бюджетная альтернатива» оказалась несравнимо более слабой и сгорела через несколько месяцев.

Причина смены головы

Первым звонком грядущего разбора мотора стал внезапный обрыв топливной трубки высокого давления четвертого цилиндра. Деталь лопнула у самой форсунки – ее как будто срезало ножом. Заменить ее было делом пяти минут, и я не придал этому серьезного значения. Трубки на моторе стояли еще с самого рождения, и, решив, что пришло их время, я морально приготовился заменить остальные. Но вместо этого недели через две снова оборвало четвертую. Это насторожило. Вторым косвенным признаком, указывавшим на «причинное место», стал внезапно ослабший ремень ТНВД. Я пошатал из стороны в сторону топливный насос, почувствовал неприятный люфт и полез разбираться. Неужели насос сам собой открутился? Реальность оказалась еще хуже. Он оторвался! Оказался сломанным нижний болт крепления кронштейна, посадочное место верхнего болта основательно разбило, а в месте крепления задней точки от головки блока вообще отломился фигурный прилив. Последнее было наиболее неприятно, так как обещало безрадостную перспективу замены всей головки блока: прилив весьма нагружен и работает на растяжение и на излом одновременно, поэтому варить его бесполезно. То есть попробовать, конечно, можно, но через какое время он отломится вновь, предсказать никто из теоретиков и практиков аргоновой сварки не брался.

На ЗМЗ по поводу отломленного прилива меня «утешили», что подобный случай далеко не первый, причем проявлялся он и при куда меньших пробегах. Но, по счастью, проблема не только давно известна, но и уже успешно устранена. На головках 5143 этот прилив усилили дополнительными ребрами жесткости, после чего известия о его «самопроизвольном отделении» поступать на завод перестали. Итак, с заменой одной детали двигателя мы определились. А в каком состоянии остальные?

Надо сказать, по поводу общего состояния мотора у меня особых беспокойств не было. Собранные вручную под въедливым конструкторским взором двигатели самой первой товарной партии оказались на удивление живучими. К примеру, «Соболь-Баргузин», оставшийся в распоряжении заводского отдела адаптации дизельных двигателей, прошел на дизеле из той же «партии» более 300 тысяч. Правда, бегал он исключительно по асфальту. На моем УАЗе нагрузки на мотор, безусловно, были намного выше, но все равно поводов для тревоги не наблюдалось. Двигатель не дымил и практически не расходовал масла при том, что турбина «сопливилась», начиная с двадцатой тысячи километров. Последнее, впрочем, свидетельствовало не об ее износе, а о конструктивном просчете: на больших оборотах из нее не успевает стекать масло.

Такие показатели здоровья дизеля, как мощность, тяга и способность заводиться в мороз, по субъективным ощущениям, тоже не ухудшились. Наиболее неприятным моментом стало постепенное падение давления масла, первые признаки которого появились после 75 тысяч. Впрочем, этот процесс развивался столь медленно, что до самого последнего момента я не считал его достаточным поводом, чтобы вскрывать мотор. Но раз уж жизнь подкинула другой повод, я все-таки вытащил двигатель из УАЗа, отвез его к другу-мотористу, нашел у него на верстаке место для блокнота и фотоаппарата, и мы начали разбирать агрегат, подробно фиксируя состояние деталей.

Первые внешние наблюдения: диск сцепления требует замены, поскольку на нем лопнула одна из пружин. Надо отметить, это уже второй диск (из трех), заканчивающий свою жизнь подобным образом. При этом корзина и маховик в полном порядке. Кроме того, лопнуло крепление трубки системы охлаждения, огибающей блок под выпускным коллектором, треснул теплоизоляционный экран над этим самым коллектором, и начали подтекать оба сальника коленвала. Все остальное в порядке. Разбираем!

Итак, рассказываю в порядке снятия. Легкий износ обнаружился на пластиковых успокоителях цепей и упорных фланцах распредвалов. Впрочем, было бы странно, если бы его вообще не было. Сами распредвалы визуально в норме. Замеры микрометром выявили износ опорных шеек в пределах 0,06 – 0,07 мм при заводском допуске 0,1 мм. Гидрокомпенсаторы, коромысла, клапаны и другие детали головки тоже почти как новые. Водяные каналы свободны от отложений. Масляных отложений также нигде не обнаружено. Термостат в норме, лишь окислился припой на гайке. Помпа «живая», но у нее уже заметен небольшой поперечный люфт, – в профилактических целях придется заменить. Обе звездочки натяжения цепей слегка подношены, при этом у одной почему-то погнута ось. Верхняя цепь заметно вытянулась, при этом нижняя – как будто только что из магазина. Странно. Обычно бывает наоборот. Впускной и выпускной коллекторы в полнейшем порядке. А что им будет?! Приятно удивили медные гайки нашпильках выпускного коллектора, позволившие без труда все раскрутить. Обычно на отечественных моторах это соединение закисает так, что свернуть можно только при помощи трубы. Камеры сгорания чистые, нагар на поршнях и клапанах минимален. Привод топливного (низкого давления) и масляного насосов в норме. Незначительная выработка заметна лишь со стороны топливного насоса. По непонятной причине треснул маслоуспокоитель в поддоне. Впрочем, это не критично.

Теперь о главном

А вот и первая серьезная «болячка»: две из четырех пробок коленвала выкручены больше чем наполовину! Очевидно, их плохо зачеканили при сборке мотора. В этом-то, похоже, и кроется причина падавшего давления масла. Хуже всего, что в таком случае это приводило к локальному масляному голоданию двух шатунных шеек, что ускоряло их износ, а кроме того, было чревато задиром, заклиниванием и полным выходом двигателя из строя. Опасения подтвердились. Шатунные вкладыши там оказались задраны, да и сами шейки, особенно вторая, имели следы перегрева. В то же время визуальный износ третьей и четвертой шатунных шеек был минимален, а все коренные и вовсе были в идеальном состоянии. В общем, похоже, мы разобрали мотор вовремя, и до серьезных задиров дело еще не дошло. Износ шатунных шеек составил всего 0,02 – 0,05 мм (овальность 0,01 – 0,02 мм). Износ коренных шеек – 0,04 – 0,06 (овальность до 0,01 мм). И все это при том, что первый ремонтный размер вкладышей компенсирует 0,25 мм выработки. В общем, коленвал решили оставить как есть.

Вынув поршни, я изумился еще больше. И, надо сказать, изумился неприятно. На трех из них имелись трещины в юбке! Это говорит либо о тяжелом перегреве мотора, либо о серьезной конструкторской ошибке. А между тем этот двигатель несмотря на всю свою нелегкую трудовую биографию не доходил до кипения ни разу. Значит, проблемы с охлаждением поршней и все, что они тянут за собой, имеются абсолютно на всех ЗМЗ-514.10. Скорее всего, именно они привели к тому, что на «послерестайлинговых» моторах ЗМЗ-5143 поршни стоят уже другие и по производителю (Mahle), и по конструкции. Чтож, будем надеяться, немецким инженерам удалось правильно решить задачу их охлаждения. На этом фоне степень износа поршней показалась мне деталью малозначительной. Я даже не стал отвлекаться на следы прогара между компрессионными кольцами на одном из поршней. А вот состояние цилиндров мы изучили со всей тщательностью, но никакого «криминала» не нашли. Стенки были гладкими, без задиров. Продольный износ составил 0,01 мм, а поперечный – от 0,02 мм внизу до 0,04 мм вверху. В общем, блок «почти как новый».

Что же касается вопроса «почему треснули поршни?» – то он вскоре трансформировался в вопрос «почему треснули только три?». Может быть, ТНВД подает в четвертый цилиндр меньше топлива, чем в остальные? Для проверки ТНВД был отдан в профильную лабораторию НАМИ и досконально проверен на анализаторе впрыска AVL. Но причина оказалось не в нем. «Бошевский» агрегат был в идеальном состоянии, да и форсунки тоже не ощущали груза прожитых ста тысяч километров.

Превратив двигатель в аккуратно разложенный на верстаке набор деталей, мы оказались перед дилеммой. С одной стороны, не отломись кусок от головки блока, мотор вроде бы не нуждался в ремонте и накрутил бы еще не один десяток тысяч километров, пока… не развалились бы поршни или окончательно не вывернулись бы пробки коленвала. Какие внутренние разрушения эти события повлекли бы за собой, сказать сложно. С другой стороны, раз уж мотор полностью разобрали, не собирать же его обратно на изношенных запчастях?! В итоге привод ГРМ, свечи накаливания, прокладки, сальники и всякую другую мелочовку решено было заменить.

Надо сказать, что ситуация с запчастями на заволжский дизель в Москве в последнее время радикально улучшилась. При должной настойчивости найти можно почти любую деталь. В крайнем случае, заказать ее с поставкой в течение недели. Но для этого придется объехать весь город, собирая «по зернышку» (ни в одном из магазинов пока нет достаточного ассортимента). Второй вопрос – московские цены. Сравнив их с ценами в Заволжье, я посчитал, что с учетом количества необходимых мне «железок» дешевле выйдет съездить за ними в Нижегородскую область. Впрочем, на круг все равно набежало около 50 тыс. рублей.

На Заволжском моторном заводе тем временем происходили очередные перемены, означающие новый этап в истории нашего двигателя. В цехе малых серий, где на подвесном конвейере последние два года собирали ЗМЗ-514, все оборудование демонтировали, собираясь переносить производство этого мотора на главный конвейер. А на освободившихся площадях намеревались разместить производственную линию Iveco. Кроме того, в феврале расформировали заводской Центр адаптации дизельных двигателей, занимавшийся вопросами применения «подопытных» моторов и служивший мостом между потребителями и конструкторами.

P.S. Загружая запчасти в багажник, я обратил внимание на новую головку блока и обнаружил, что ее отливка отличается и от той, что стояла на моем двигателе изначально, и от тех, что ставили серийно полтора года назад. Помимо того, что район крепления кронштейна ТНВД здесь усилен дополнительными ребрами, на головке есть и другие отличия, очевидно, увеличивающие ее жесткость. Впрочем, при сборке двигателя на свое место она встала легко и непринужденно. Но один промах конструкторы все же допустили. Так, теперь, после увеличения толщины передней стенки головки в районе цепей ГРМ, верхний успокоитель цепи ставится на свое место с трудом. А проще говоря, требует доработки напильником в прямом смысле этого слова. Во всем остальном сборка двигателя не доставила сложностей, и он благополучно завелся. Теперь дело осталось за установкой интеркулера. Но это совсем другая история и, скорее всего, тема для отдельного материала.

текст и фото: Евгений КОНСТАНТИНОВ

Сергей АФИНЕЕВСКИЙ, Заведующий лабораторией деталей двигателей НАМИ

Надо ставить интеркулер

Двигатель хороший, очистка топлива, масла и воздуха производилась как надо. Цилиндры и коленчатый вал практически в номинале, распредвалы тоже в пределах допуска. Вкладыши подшипников имеют небольшой износ, но требуют замены. Общее состояние агрегата в целом можно считать хорошим. Трещины в поршнях – это результат высокой термической напряженности. ЗМЗ-514 считается высокофорсированным турбодизелем, а потому требует применять охлаждение наддувочного воздуха, тем более что это конструкторами предусмотрено. Но дело в том, что установку теплообменников на автомобиль должен производить не моторный, а автомобильный завод, и тут, видимо, возникли какие-то сложности. С другой стороны, вы не измерили треснувшие поршни. При сборке могли поставить поршни с повышенным зазором, из-за чего при прогреве двигателя имели место удары поршня по цилиндру, происходящие до выхода мотора на рабочую температуру. Что касается облома кронштейна на головке блока, то мне кажется, в данной ситуации дело в браке литья, но в любом случае это место требует усиления.