Легковой автомобиль ГАЗ 24 разрабатывался в середине 60-х годов двадцатого века, а в июле 1970 года уже полностью заменил предшественника ГАЗ 21. Соответственно, для новой «Волги» был создан совсем другой двигатель внутреннего сгорания, который собирался на Заволжском моторном заводе.
Классический автомобиль ГАЗ 24
Прототипом двигателей внутреннего сгорания (ДВС) ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401 служил мотор ГАЗ 21. Новый мотор принципиально были схож с силовым агрегатом «двадцать первой «Волги» и даже внешне похож на него. Но детали двигателей почти все были разные, и не взаимозаменяемы между собой в основной массе.
Содержание
ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401
Общее описание
ЗМЗ 24Д – 8-клапанный четырехтактный четырехцилиндровый двигатель, имел верхнее расположение клапанов и нижнее расположение распределительного вала. Блок цилиндров и головка блока цилиндров (ГБЦ) были отлиты из алюминиевого сплава AL 4. ДВС предназначался для работы на бензиновом топливе Аи-93. Мотор ЗМЗ 2401 обладал такими же характеристиками. В отличие от ЗМЗ 24Д, ЗМЗ 2401 работал на бензин А-76. Топливная система оснащалась двухкамерным карбюратором К 126Г.
Схема двигателя ЗМЗ-24Д
В свое время применение алюминиевого блока цилиндров (БЦ) и головки блока являлось новшеством и считалось передовой технологией. «Двадцать четвертые» моторы просуществовали без каких-либо изменений до 1985 года, когда на смену им пришло новое поколение двигателей ЗМЗ 402 и ЗМЗ 4021.
Заволжский моторный завод продолжал выпуск ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401, но в качестве запасного агрегата. Новые модели ГАЗ 2410 и их модификации с 1987 года комплектовались только новыми двигателями.
Технические характеристики ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401
Двигатели «двадцать четвертой» серии обладали следующими характеристиками:
- Количество цилиндров – 4;
- Диаметр поршня стандартного размера – 92 мм;
- Ход поршня – 92 мм;
- Количество коренных опор коленчатого вала – 5;
- Диаметр коренных шеек стандартного коленчатого вала – 64 мм;
Схема устройства коленчатого вала Газ 24
В масляный картер ДВС заливалось от 5 до 5,5 литров моторного масла (по разным данным), но по проверенным данным до полного уровня по масляному щупу требовалось пять с половиной литров.
Моторы ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401 между собой имели только два отличия – это сама ГБЦ и штанги толкателей. У головки блока ЗМЗ 2401 была больше камера сгорания цилиндров за счет утолщения металла в этой области. Высота ГБЦ ЗМЗ 2401 равна 98 мм, у ЗМЗ 24Д этот параметр равен 94 мм. Различали ГБЦ, замеряя высоту штангенциркулем, опытные мотористы определяли различия на глаз. Штанги отличались по длине, у версии ДВС под 76-ой бензин они были длиннее на 4 мм.
Пример мотора ЗМЗ 24Д под 76-ой бензин
ЗМЗ 402 и ЗМЗ 4021
В 1985 году началась серьезная модернизация «двадцать четверки». Изменения касались салона, кузова, тормозной системы. Коснулись они и двигателя. Что самое интересное, внутренняя «начинка» двигателя совсем не изменилась, и объем мотора остался прежним. Зачем же тогда затевалась вся эта модернизация?
Благодаря новшествам, ДВС стал более удобен в обслуживании и в ремонте. Затем, пусть немного, но увеличилась мощность двигателя. Согласно конструкторским задумкам, должен был увеличиться ресурс двигателя.
У новых ДВС в обозначении присутствуют цифры 10, то есть двигатели имеют индексы ЗМЗ 402.10 и ЗМЗ 4021.10. Но для упрощения полное название прописывать не будем.
Отличие двигателей ЗМЗ 402 от ЗМЗ 24
Так выглядит двигатель ЗМЗ 402
Между двумя типами двигателей присутствуют следующие отличия:
- Головка блока цилиндров. Спереди ГБЦ ЗМЗ 24 расположен водяной насос, у ГБЦ ЗМЗ 402 в этом место находится корпус термостата, а насос переместился на БЦ. На ГБЦ ЗМЗ 402 двойные пружины клапанов, в отличие от одинарных на ГБЦ ЗМЗ 24;
- Ось коромысел. На модели ЗМЗ 402 у оси по краям появились дополнительные стойки. Это позволило проводить более точную регулировку клапанов за счет более жесткой фиксации оси;
- Блок цилиндров. ЗМЗ 402 – водяной насос находится на передней части блока. ЗМЗ 24 – помпы здесь нет, в этом месте просто алюминиевый гладкий отлив;
- Карбюратор. ЗМЗ 402 – модель карбюратора К126Г, модель карбюратора – 151 (в дальнейшем модернизированный вариант К151С);
- Масляный насос. У моторов ЗМЗ 402 новый насос имел более крупные шестерни и корпус. За счет новшества повысилась его производительность;
- Шкив коленчатого вала. На двигателях ЗМЗ 402 стал применяться массивный шкив, который позволил увеличить крутящий момент ДВС;
- Водяной насос. Помпа ЗМЗ 24 была совмещена с корпусом термостата. У новых моторов помпа она совершенно другого вида и меньше в размерах. Предполагалось, что подшипникам помпы ЗМЗ 402 достаточно было заводской смазки, поэтому масленку в ней не предусмотрели;
- Совмещенный впускной и выпускной коллектор. ЗМЗ 402 – конструкция рассчитана на приемную трубу глушителя с двумя коленами. ЗМЗ 24 – коллектор рассчитан на одинарную приемную трубу.
Вернуться к оглавлению
Форкамерный двигатель ЗМЗ 4022.10
В 1981 году Заволжский автозавод с целью повышения мощности силового агрегата создает новый экспериментальный двигатель, который получился переходным между ЗМЗ 24 и ЗМЗ 402. Мотор был задуман для новой «Волги» ГАЗ 3102, но он также устанавливался опытной партией и на «двадцать четвертые». В частности, в такси такие машины эксплуатировались.
Так выглядит новая Волга Газ 3102
Блок цилиндров ЗМЗ 4022.10 внешне почти не отличим от 402-ого двигателя, но был абсолютно другим внутри. Все отличия заключались в посадке цилиндров и в самих гильзах.
В отличие от легкосъемных гильз моторов 24 и 402, которые уплотнялись с блоком через медную прокладку, гильзы в блоке форкамерного двигателя фиксировались двумя резиновыми кольцами. Они «сидели» в посадочном месте так жестко, что их невозможно порой снять даже съемником. Кстати, такие блоки называли «кокильные».
Головка блока имела свою, особенную конструкцию. На каждый цилиндр была добавлена маленькая камера сгорания и один небольшой клапан. Принцип заключался в том, что горючая смесь сначала поджигается в этой камере (форкамере). Затем за счет «взрыва» происходит усиление воспламенения основной смеси, что способствует повышению мощности ДВС. 
Следует отметить, что паспортная мощность данного агрегата была заявлена 105 л.с. на 93-ем бензине, и мотор действительно был очень резвым и оборотистым.
Определить форкамерный двигатель на машине можно было сразу, открыв капот. Этот мотор выдавала алюминиевая клапанная крышка, которую невозможно спутать со штампованной стальной крышкой 24 и 402.
Соответственно, у ЗМЗ 4022.10 имелись свои детали, которые не взаимозаменяемы ни с какими другими:
- Совмещенный впускной и выпускной коллектор;
- Карбюратор;
- Ось коромысел;
- Головка блока цилиндров;
- Форкамерные клапана;
- Клапанная крышка;
- Прокладка коллектора.
В этом списке нет блока цилиндров и гильз поршневой группы. Дело в том, что блок и гильзы нашли свое применение в двигателях ЗМЗ 402.
Установленный мотор ЗМЗ 402
Мотор ЗМЗ 4022 оказался не слишком удачной задумкой. Он был очень капризным в настройках топливной системы. Довольно часто двигатели отказывались запускаться, приходилось часами крутить стартер, чтобы оживить мотор. Запуск мог произойти неожиданно, и в чем дело, понять не мог никто. По этой причине через три года решили отказаться от таких моторов.
На складах ЗМЗ оставались кокильные блоки и поршневые группы от мотора ЗМЗ 4022.10, и эти детали пустили в серию. Поэтому периодически при ремонте «четыреста второго» двигателя обнаруживалось, что на моторе стоит подобный агрегат. Внешне такой мотор можно определить по характерной отливке блока, и то не сразу, только опытным глазом.
Те ДВС, которые преподносили сюрпризы с запуском, все-таки «оживляли», метод был элементарный – брали ГБЦ всю в сборе от ЗМЗ 402 и переставляли. Правда, это стало возможно только после того, как пошел в серию 402-ой двигатель.
Неисправности, присущие моторам серии ЗМЗ 24
Неисправностью практически любого двигателя является повышенный расход масла и стук коленчатого вала. Другое дело, что у одних ДВС это «болезнь», а другие довольно стойко переносят перегрузки и масляное голодание. «Волговские» моторы относятся к группе стойких и закаленных, но болячки все же имеются.
Характерные признаки 24-ых моторов, какие присущи именно этим моделям:
- Течь масла заднего коренного подшипника;
- Износ постели или втулок распределительного вала, а также опор самих валов;
- Обрыв или проворачивание шестигранного привода масляного насоса;
- Срабатывание зубьев текстолитовой шестерни распределительного вала;
- Износ латунных втулок шатунов под поршневой палец.
Задний коренной подшипник
Течь масла заднего коренного подшипника знакома почти каждому «волговоду». 
Дело в том, что на месте стыка двух половинок сальниковой набивки со временем образуется щель. Сальниковая набивка под влиянием температуры «усыхает» и сжимается.
К тому же, неплотные соединения создаются из-за высыхания двух резиновых уплотнителей («сапожков» или «флажков»). Такая болезнь лечится прокладыванием хорошего маслостойкого герметика на стыках уплотнений. Конечно же, набивка и «флажки» при этом заменить необходимо. Когда операция проходит на месте (без снятия коленчатого вала), верхнюю набивку не меняют. Да и добраться до нее практически невозможно.
Замена заднего коренного сальника бесполезна, если поршневая группа дымит, а двигатель расходует масло. Избыточное давление в первую очередь «продавливает» именно это соединение. Если же забита система вентиляции картерных газов, масло тоже в первую очередь пойдет через «задний коренной».
Установка заднего коренного подшипника
Стоит прочистить систему вентиляции, течь задний сальник перестает.
Задний сальник может течь по причине изношенности коренных шеек коленчатого вала. Определяют износ шеек прослушиванием двигателя. При резкой подгазовке раздается глухой рык или стук в районе расположения коленвала. Стук очень характерный, его трудно с чем-то другим спутать. Здесь замена сальника не поможет, вал нужно шлифовать.
Постель распределительного вала
Видимо, не все отличия ЗМЗ 402 от ЗМЗ 24 были рассмотрены в этой статье. ЗМЗ еще модернизировал блок цилиндров в посадочном месте распределительного вала. На всех ранних выпусках «Волги» ГАЗ 24 алюминиевые блоки имели втулки под распределительный вал. Проблема заключается в том, что эксплуатация ДВС с низким давлением масла приводит к преждевременному износу опор распредвала и посадочного места этих опор.
Схема распределительного вала двигателя ЗМЗ 402
Замена втулок распредвала – дело хлопотное, но выполнимое в гаражных условиях. ЗМЗ выпускал ремонтные втулки, которые можно было установить вместо изношенных, необходимо было иметь набор разверток и немало терпения, времени и аккуратности. Валы успешно шлифовались под ремонтный размер, и больших проблем не наблюдалось.
Все стало хуже после того, как Заволжский моторный завод решил упразднить втулки, и решил устанавливать валы прямо в теле БЦ.
Такие безвтулочные блоки стали выпускать после 1985 года. Причем, это встречалось и на ЗМЗ 24, и на ЗМЗ 402.
Спустя некоторое время завод и вовсе отказался от втулок, что доставило и до сих пор доставляет немало проблем владельцам «Волг». В случае подобной неисправности остается два выхода – либо отдавать БЦ «втулить» на завод, где есть фрезерный станок, либо менять блок на другой блок цилиндров. 
Шестигранный привод масляного насоса
На моторах ЗМЗ 24 привод трамблера одновременно является и приводом масляного насоса. Привод масляного насоса представляет собой шестигранник, который приводит в действие сам насос. Со временем шестигранник изнашивается и проворачивает в теле насоса, и если не следить за давлением масла, с мотором может случиться беда – застучит коленвал, потребуется капремонт. Обрывы шестигранника случаются, если замерзает масло в поддоне зимой. Поэтому за давлением масла нужно смотреть внимательно.
Шестерня распределительного вала
Стук шестерни свидетельствует об износе ее зубьев. Стучать она может довольно долго, но с заменой детали лучше не затягивать. Если обрыв зубьев произойдет в дороге, машина не заведется и дальше ехать не сможет. Автомобиль придется буксировать до ближайшей автомастерской.
Верхние втулки шатунов (под поршневой палец)
Под нагрузкой втулки шатунов имеют свойство изнашиваться. Это характерно для многих моторов с «плавающими» пальцами. Стук по причине изношенных втулок не слишком опасен, если он только начал появляться. Но затягивать с ремонтом не стоит, в результате может лопнуть поршневой палец. Тогда уже последствия будут плачевными. Стук изношенных втулок похож на стук распределительной шестерни, но отличается тем, что явно слышен под нагрузкой.
Впускная труба изготовлена из алюминиевого сплава, выпускной коллектор прилегающий к головке цилиндров обработан в сборе с неплоскостностью 0,2 мм, поэтому разборка узла без необходимости нежелательна.
Средняя часть впускной трубы подогревается отработавшими газами, проходящими по выпускному коллектору
Степень подогрева можно регулировать вручную при помощи поворачивающейся заслонки 3 в зависимости от сезона.
При повороте сектора 2 в положение, при котором метка ((зима)) находится против стопорной шпильки, подогрев смеси наибольший; при повороте в положение метки лето подогрев наименьший.
Рис. Впускная труба и выпускной коллектор: 1 — гайка; 2— сектор регулировки подогрева; 3 — заслонка; 4— выпускной коллектор; 5— впускная труба; А — положение заслонки при наименьшем подогреве — ((лето)); В — положение заслонки при наибольшем подогреве — ((зима))
Распределительный вал — чугунный, литой со стальной шестерней привода масляного насоса и датчика-распределителя зажигания;
имеет пять опорных шеек разных диаметров (для удобства сборки):
первая — 52 мм, вторая — 51 мм, третья — 50 мг четвертая — 49 мм, пятая — 48 мм.
Шейки опираются непосредственно на поверхность расточек в алюминиевом блоке цилиндров.
Рабочая поверхность кулачков и эксцентрика привода топливного насоса отбелена до высокой твердости при отливке распределительного вала.
Зубья шестерни привода масляного насоса закалены.
Профили впускного и выпускного кулачков одинаковы.
Кулачки по ширине шлифованы на конус.
Коническая поверхность кулачка в сочетании со сферическим торцом толкателя при работе двигателя сообщает толкателю вращательное движение. Вследствие этого износ направляющей толкателя и его торца делается равномерным и небольшим.
Впускная труба и выпускной коллектор 1-го и 4-го цилиндров соединены между собой в один узел через прокладку четырьмя болтами.
Рис. 2 Привод распределительного вала: 1 — болт; 2— шайба; 3 — шпонка; 4— шестерня; 5— крышка распределительных шестерен; 6 — упорный фланец; 7— распределительный вал; 8— 9 распорная втулка
Распределительный вал 7 приводится во вращение от коленчатого вала косозубой шестерней 4. На коленчатом валу находится стальная шестерня с 28 зубьями, а на распределительном валу — текстолитовая шестерня с 56 зубьями.
Применение текстолита обеспечивает бесшумность работы шестерен.
Обе шестерни имеют по два отверстия с резьбой М8х1 25 для съемника.
Распределительный вал вращается в 2 раза медленнее коленчатого.
От осевых перемещений распределительный вал удерживается упорным стальным фланцем 6, который расположен между торцом шейки вала и ступицей шестерни с зазором 01—0,2 мм.
Осевой зазор обеспечивается распорным кольцом 8, зажатым между шестерней и шейкой вала. для улучшения приработки поверхности упорного фланца фосфатированы.
Шестерня закреплена на распределительном валу при помощи шайбы 2 и болта 1 с резьбой М12х1,25. Болт ввертывается в торец вала.
Рис. 3 Установочные метки на распределительных шестернях
На шестерне коленчатого вала против одного из зубьев нанесена метка а против соответствующей впадины шестерни распределительного вала нанесена риска или засверловка.
При установке распределительного вала эти метки должны быть совмещены.
Распределительный вал обеспечивает следующие фазы газораспределения: впускной клапан открывается с опережением на 12° до прихода поршня в ВМТ, закрывается с запаздыванием на 60° после прихода поршня в НМТ, выпускной клапан открывается с опережением на 54° до прихода поршня в НМТ и закрывается с запаздыванием на 18° после прихода поршня в ВМТ.
Указанные фазы газораспределения действительны при зазоре между коромыслом и клапаном, равном 0,5 мм.
Коромысла клапанов 8 одинаковые для всех клапанов, стальные, литые
В отверстие ступицы коромысла запрессована втулка, свернутая из листовой оловянистой бронзы.
На внутренней поверхности втулки сделана канавка для равномерного распределения масла по всей поверхности и для подвода его к отверстию в коротком плече коромысла.
Длинное плечо коромысла заканчивается закаленной цилиндрической поверхностью, опирающейся на торец клапана 2, а короткое плечо — резьбовым отверстием для регулировочного винта.
Регулировочный винт 9 имеет шестигранную головку со сферическим углублением для штанги, а с верхнего конца — прорезь для отвертки.
Сферическое углубление соединено сверлеными каналами с проточкой на резьбовой части винта. Проточка на винте находится напротив отверстия в плече коромысла, т. е. примерно посередине высоты резьбовой бобышки короткого плеча коромысла.
Масло в этом случае беспрепятственно проходит из канала коромысла в канал винта.
Регулировочный винт стопорится контргайкой 10.
Коромысла — установлены на полой стальной оси, которая закреплена на головке цилиндров при помощи четырех основных стоек из высокопрочного чугуна, двух дополнительных стоек из ковкого чугуна и шпилек, пропущенных через стойки.
Четвертая основная стойка на плоскости, прилегающей к головке цилиндров, имеет паз, через который подводится масло из канала в головке в полость оси коромысел.
Остальные стойки фрезерованного паза не имеют, поэтому их нельзя ставить на место четвертой стойки.
От осевого перемещения коромысла удерживаются распорными пружинами, прижимающими коромысла к стойкам.
Крайние коромысла находятся между дополнительными и основными стойками, для увеличения износостойкости наружная поверхность оси под коромыслами закалена.
Под каждым коромыслом в оси сделано отверстие для смазки.
Клапаны изготовлены из жаропрочных сталей: впускной клапан — из хромокремнистой, выпускной — из хромоникельмарганцовистой с присадкой азота. На рабочую фаску выпускного клапана дополнительно наплавлен более жаростойкий хромоникелевый сплав. диаметр стержня клапанов — 9 мм.
Тарелка впускного клапана имеет диаметр 47 мм, а выпускного — 39 мм.
Угол рабочей фаски обоих клапанов — 45°.
На конце стержня клапанов выполнена выточка для сухариков тарелки пружины клапана.
Тарелки пружин клапанов 6 и сухарики 7 изготовлены из стали и подвергнуты поверхностному упрочнению.
На каждый клапан устанавливается по две пружины: наружная 4 с переменным шагом с левой навивкой и внутренняя 5 с правой навивкой.
Пружины изготовлены из термически обработанной высокопрочной проволоки и подвергнуты дробеструйной обработке.
Под пружины устанавливаются стальные шайбы 12.
Наружная пружина устанавливается вниз концом, имеющим меньший шаг витков.
Клапаны работают в металлокерамических направляющих втулках.
Втулки изготовлены прессованием с последующим спеканием из смеси железного, медного и графитового порошков с добавлением для повышения износостойкости дисульфида молибдена.
Внутреннее отверстие втулок окончательно обрабатывается после их запрессовки в головку.
Втулка впускного клапана снабжена стопорным кольцом, препятствующим самопроизвольному перемещению втулки в головке.
Для уменьшения количества масла, проникающего через зазоры между втулкой и стержнем клапана, на верхние концы всех втулок напрессованы маслоотражательные колпачки 3, изготовленные из маслостойкой резины.
Распределительный механизм закрыт сверху крышкой коромысел, штампованной из листовой стали, с закрепленным с внутренней стороны фильтрующим элементом системы вентиляции картера.
Крышка коромысел крепится через резиновую прокладку к головке цилиндров шестью винтами.
Толкатели — стальные, поршневого типа.
Торец толкателя наплавлен отбеленным чугуном и шлифован по сфере радиусом 750 мм (выпуклость середины торца равна 0,11 мм).
Внутри толкателя имеется сферическое углубление радиусом 8,73 мм для нижнего конца штанги.
Вблизи нижнего торца сделаны два отверстия для стока масла из внутренней полости толкателя.
Толкатели по наружному диаметру и отверстия под толкатели в блоке цилиндров разбиты на две размерные группы.
При сборке толкатели определенной группы следует устанавливать в отверстия, отмеченные соответствующей краской.
Штанги толкателей. для обеспечения стабильности зазоров в клапанном механизме при нагревании и охлаждении двигателя штанги толкателей изготавливаются из дюралюминиевого прутка.
На концы штанг напрессованы стальные закаленные наконечники со сферическими торцами. Нижний наконечник, сопрягающийся с толкателем, имеет торец с радиусом сферы 8,73 мм, а верхний, входящий в углубление в регулировочном винте коромысла, — 3,5 мм.
Длина штанги для двигателя 4025 — 287 мм и для двигателя 4026 — 283 мм.
Реальные возможности двигателя ЗМЗ 402 — разрушение мифов
Ни один другой отечественный движок не породил такого количества дремучих предрассудков, упорно передаваемых из поколения в поколение, как старый добрый двигатель ЗМЗ 402 . Все бы ничего, но слепая вера во все эти измышления перекрывает рукастому волговоду дорогу к ряду несложных, но эффективных усовершенствований, способных превратить старичка во вполне пригодный для современной динамичной езды агрегат. Стоит этим заниматься или нет — отдельный вопрос, но возможность, я считаю, как минимум должна быть. Поэтому приступим к поискам истины.
1. ЗМЗ-402 древнее мамонтовых экскрементов, ведет родословную от Доджа 30-х годов!
5. Единственный реальный способ взбодрить 402-й — внедрить в него 100мм поршневую, превратив в 410-й.
6. Хороший способ повысить мощность 402-го — убрать ступеньки на стыке ГБЦ с коллектором и отполировать каналы до зеркала.
7. ЗМЗ-402 не в меру прожорлив.
8. Если из 402-го не течет масло, значит оно кончилось.
9. В 402-й нельзя лить синтетику, набивка ее не держит.
10. После капиталки 402-й живет не больше 50 тыс.км.
11. Если головку фрезернуть до высоты меньше 94мм ездить можно будет только на 98 бензине.
12. Для перевода 4021 2401 на АИ-92 обязательно нужно фрезеровать голову, иначе прогорят клапана.
13. Наилучший способ улучшить топливную экономичность — поставить карбюратор от Жигулей.
14. Движок с "современным" к-151с мощнее и экономичнее чем с устаревшим к-126гм.
15. После замены стакана маслофильтра на переходник нельзя использовать жигулевские фильтры, можно ставить только от ЗМЗ-406.
16. Большинство иномарочных радиаторов не подходят для ЗМЗ-402 из за меньшего диаметра выводов: не хватит пропускной способности.
17. Маслорадиатор 402-му не нужен. Или нужен?