Двигатель ЗМЗ-409 представляет собой 4-х цилиндровый, рядный мотор, с комплексной микропроцессорной системой управления двигателем (КМПСУД).
Рабочий объем составляет 2,6 л, степень сжатия 9. Порядок работы цилиндров организован по схеме 1-3-4-2, коленчатый вал вращается в правую сторону. Максимальные показатели крутящего момента составляют 230 кг-см при оборотах в 3900 об/мин. Масса мотора 190 кг.
Система питания двигателя представляет собой впрыск топлива в трубу.
Система вентиляции закрытая, принудительного действия, действует благодаря разрежению в выпускной системе.
Система смазки также принудительная, комбинированная, с разбрызгиванием.
Система охлаждения жидкостная, принудительная, закрытая.
Конструкция двигателя.
Кривошипно-шатунный механизм
Блок цилиндров отлит из серого чугуна. Между цилиндрами выполнены каналы для охлаждающей жидкости. Цилиндры расточены непосредственно в теле блока. На блоке цилиндров выполнены специальные приливы, фланцы и отверстия для крепления деталей, узлов и агрегатов, а также каналы главной масляной магистрали. В нижней части блока цилиндров расположено пять опор коренных подшипников коленчатого вала со съемными крышками, которые крепятся к блоку болтами. Крышки коренных подшипников, обработанные в сборе с блоком, невзаимозаменяемы. Крышка третьего подшипника (в сборе с блоком цилиндров) обработана по торцам для установки двух упорных сталеалюминиевых полуколец, ограничивающих осевое перемещенье коленчатого вала. К торцам блока цилиндров болтами прикреплены крышка цепи и сальникодержатель с манжетами коленчатого вала. Снизу к блоку цилиндров крепится масляный картер.
Головка блока цилиндров, отлита из алюминиевого сплава. В ней установлены впускные и выпускные клапаны. На каждый цилиндр приходится по четыре клапана: два впускных и два выпускных. Впускные клапаны расположены с правой стороны головки блока, а выпускные — с левой. Привод клапанов осуществляется двумя распределительными валами через гидротолкатели. Применение гидротолкателей исключает необходимость регулировки зазоров в приводе клапанов, так как они автоматически компенсируют зазор между кулачками распределительных валов и стержнями клапанов. В головке блока цилиндров с большим натягом установлены седла и направляющие втулки клапанов. В нижней части головки блока расположены камеры сгорания, в верхней части — опоры распределительных валов. На опорах установлены алюминиевые крышки. Передняя крышка — общая для опор распределительных валов впускных и выпускных клапанов. В ней установлены пластмассовые упорные фланцы, которые входят в проточки на шейках распределительных валов. Крышки обрабатывают в сборе с головкой блока, поэтому их нельзя менять местами. На всех крышках, кроме передней, выбиты порядковые номера. Распределительные валы отлиты из чугуна. Профили кулачков впускного и выпускного валов одинаковые. Кулачки смещены на 1,0 мм относительно оси гидротолкателей, что при работе двигателя заставляет гидротолкатели вращаться. Это уменьшает износ поверхности гидротолкателя и делает его более равномерным. Сверху головка блока цилиндров закрыта крышкой, отлитой из алюминиевого сплава.
П оршни также отлиты из алюминиевого сплава. На днище поршня выполнены четыре углубления под клапаны, которые предотвращают удары поршня по клапанам при нарушении фаз газораспределения. Для правильной установки поршня в цилиндр отлита надпись «Перед» на боковой стенке у бобышки под поршневой палец. Поршень устанавливают в цилиндр так, чтобы эта надпись была обращена к передней части двигателя. На каждом поршне установлены два компрессионных кольца и одно маслосъемное. Компрессионные кольца отлиты из чугуна. Бочкообразная рабочая поверхность верхнего кольца покрыта слоем пористого хрома, что улучшает приработку кольца. Рабочая поверхность нижнего кольца покрыта слоем олова. На внутренней поверхности нижнего кольца сделана проточка. Кольцо нужно устанавливать на поршень этой проточкой вверх, к днищу поршня. Маслосъемное кольцо состоит из трех элементов: двух стальных дисков и расширителя. Поршень прикреплен к шатуну с помощью поршневого пальца плавающего типа, т.е. палец не закреплен неподвижно ни в поршне, ни в шатуне. От перемещения в осевом направлении палец удерживается двумя пружинными стопорными кольцами, которые установлены в канавках бобышек поршней.
Шатуны стальные, кованые, со стержнем двутаврового сечения. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка. Нижняя головка шатуна снабжена крышкой, прикрепленной двумя болтами. Гайки шатунных болтов имеют самостопорящуюся резьбу и дополнительно не стопорятся. Крышки шатунов обрабатывают в сборе с шатуном, поэтому их нельзя переставлять с одного шатуна на другой. На шатунах и их крышках выбиты номера соответствующих цилиндров. Для охлаждения днища поршня маслом в стержне и верхней головке шатуна выполнены отверстия. В нижнюю головку шатуна установлены тонкостенные вкладыши.
Коленчатый вал отлит из высокопрочного чугуна. Вал имеет восемь противовесов. От осевого перемещения его удерживают упорные полукольца, установленные на средней шейке. К заднему концу коленчатого вала прикреплен маховик, в отверстие которого вставлены распорная втулка и подшипник носка первичного вала коробки передач. Шкив водяного насоса приводится во вращение вместе со шкивом генератора поликлиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Натяжение ремня регулируют изменением положения натяжного ролика. Таким же ремнем приводятся во вращение шкивы привода насоса гидроусилителя рулевого управления и вязкостной муфты.
Газораспределительный механизм
Распределительные валы - отлиты из чугуна. Для достижения высокой износостойкости рабочей поверхности введен отбел кулачков.
Валы вращаются в подшипниках, образованных головкой цилиндров и съемными алюминиевыми крышками. Эти крышки обрабатываются в сборе с головкой цилиндров и поэтому не взаимозаменяемы.
В двигателях ЗМЗ-40904 и ЗМЗ-40905 впускной и выпускной распределительные валы имеют одинаковый профиль кулачков, и обеспечивают высоту подъема клапанов на 9 мм.
На двигателе ЗМЗ-40911 впускной и выпускной распределительные валы имеют разный профиль кулачков и обеспечивают высоту подъема впускных клапанов на 8 мм, а выпускных на 9 мм.
Привод распределительных валов цепной, двухступенчатый.
Гидронатяжитель – стальной, выполнен в виде подобранной по зазору плунжерной пары, состоящей из корпуса 4 и плунжера 3. Гидронатяжитель обеспечивает постоянное натяжение цепи и гашение её колебаний за счет давле-ния масла в системе смазки, и действия пружины плунжерной пары.
Клапаны - изготовлены из жаропрочной стали и имеют возможность в процессе работы проворачиваться. Клапаны взаимозаменяемы с аналогичными клапанами двигателя ВАЗ-2108.
Привод клапанов от распределительных валов непосредственный через цилиндрические гидротолкатели 7, для которых выполнены направляющие отверстия в головке цилиндров. Применение гидравлических толкателей исключает необходимость регулировки зазоров.
Промежуточный вал – служит для привода масляного насоса. Может применяться стальной промежуточный вал цельной конструкции или сборной конструкции. Передняя и задняя опорные шейки сборного промежуточ-ного вала изготовлены из порошкового материала методом порошковой метал-лургии и напрессованы на стальной валик.
Система смазки - комбинированная с подачей масла к трущимся поверхностям под давлением и разбрызгиванием.
Система смазки включает: масляный картер 1, масляный насос 2 с приемным патрубком и редукционным клапаном, привод масляного насоса, масляные каналы в блоке, головке цилиндров и коленчатом валу, полнопоточный масляный фильтр 3, стержневой указатель уровня масла 5, крышку маслозаливной горловины 4, датчики давления масла 6 и 7.
На указателе уровня масла имеются метки: верхнего уровня -"П" и нижнего уровня -"0". Уровень масла должен находиться между этими метками.
Циркуляция масла происходит следующим образом. Насос засасывает масло из картера и по каналу в блоке подводит его к полнопоточному фильтру. После фильтра масло поступает в главную масляную магистраль и через каналы в блоке смазывает коренные подшипники, подшипники промежуточного вала, верхний подшипник валика привода масляного насоса и подводится к гидронатяжителю цепи первой ступени привода распределительных валов. От коренных подшипников масло через внутренние каналы коленчатого вала смазывает шатунные подшипники и от них через отверстия в шатунах смазываются поршневые пальцы.
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 привода.
Шестерни привода маслонасоса смазываются струей масла через сверление в главной масляной магистрали.
Для охлаждения поршня масло через отверстие в верхней головке шатуна брызгает на днище поршня.
Из главной масляной магистрали масло через канал в блоке поступает в головку цилиндров, смазывает опоры распределительных валов и подводится к гидронатяжителю цепи второй ступени привода распределительных валов, к гидротолкателям и к датчикам давления масла. Вытекая из зазоров и стекая в картер в передней части головки цилиндров, масло смазывает цепи, рычаги натяжного устройства и звездочки привода распределительных валов.
Контроль за давлением масла осуществляется датчиком давления 6 и указателем на щитке приборов. Кроме того, система снабжена датчиком 7 и сигнализатором аварийного давления масла. Сигнализатор аварийного давления масла загорается при 40...80 кПа (0,4...0,8 кгс/см2). Датчики давления ввернуты в штуцер, установленный в масляный канал головки цилиндров.
Масляный насос - шестеренчатого типа, установлен внутри масляного картера и крепится к блоку цилиндров двумя болтами и держателем масляного насоса. Ведущая шестерня 1 неподвижно закреплена на валике 3 с помощью штифта, а ведомая 5 свободно вращается на оси 4, запрессованной в корпусе 2 насоса. Корпус насоса изготовлен из алюминиевого сплава, перегородка 6 - из чугуна, шестерни - из металлокерамики. К корпусу тремя винтами крепится литой из алюминиевого сплава приемный патрубок 7 с сеткой.
Система охлаждения
Система охлаждения - жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.
Система охлаждения состоит из рубашки охлаждения двигателя, радиатора, водяного насоса, термостата, расширительного бачка, вязкостной муфты привода вентилятора, электровентилятора, соединительных шлангов и трубок. К системе охлаждения также подсоединены радиаторы отопителей и электронасос дополнительного (опционально) отопителя салона. Давление в системе создается водяным насосом, который приводится в действие ремнем от коленчатого вала. Из насоса жидкость подается в рубашку охлаждения двигателя, а из рубашки поступает в термостат. В зависимости от температуры жидкость проходит затем в водяной насос (при низкой температуре) или в радиатор (при высокой
Наиболее выгодный температурный режим охлаждающей жидкости лежит в пределах 80...90° С. Указанная температура поддерживается при помощи термостата, действующего автоматически и жалюзи, управляемых водителем. Поддержание термостатом правильного температурного режима в системе охлаждения оказывает решающее влияние на износ деталей двигателя и экономичность его работы. Для контроля температуры охлаждающей жидкости на щитке приборов автомобиля имеется указатель температуры, датчик которого ввернут в корпус термостата. Кроме того, на щитке приборов автомобиля имеется сигнализатор аварийной температуры, загорающийся красным светом при повышении температуры жидкости свыше 104 °С. Датчик сигнализатора аварийной температуры ввернут в верхний бачок радиатора. При загорании сигнализатора следует немедленно остановить двигатель и устранить причину перегрева охлаждающей жидкости.
Система питания топливом
Система питания топливом осуществляется посредством впрыска топлива во впускную трубу электромагнитными форсунками, управляемыми микропроцессором.
Система питания состоит из топливного бака, топливопроводов 8, 5 и 10, электробензонасоса 9, топливных фильтров 8 и 11, топливопровода двигателя 2,отлитого из алюминиевого сплава, с регулятором давления топлива 4 и электромагнитными форсунками 3.
Топливная рампа и форсунки - из алюминиевого сплава, цилиндрического сечения.
Топливная рампа с четырьмя форсунками закрепляется на впускной трубе двумя болтами. Форсунки 4 удерживаются в рампе 2 с помощью специальных соединений. На переднем конце рампы расположен штуцер подвода топлива из топливного бака 1. На заднем конце топливной рампы расположен регулятор давления 3 со штуцером отвода топлива в топливный бак. Посадка форсунок во впускной трубе уплотняется с помощью резиновых колец 5 круглого сечения, которые для облегчения установки необходимо смазывать моторным маслом.