Все узлы двигателя собраны на общем картере, отлитом из магниевого сплава. Картер неразъемный, снизу закрыт литой крышкой, имеющей снаружи охлаждающие ребра. К задней плоскости картера винтами присоединена литая крышка, закрывающая распределительные шестерни. В нижнем приливе крышки установлен масляный насос, соединенный с неподвижным маслоприемником. Вал насоса соединяется с валом распределителя зажигания и приводится в действие от шестерни коленчатого вала. К верхней части крышки присоединена маслоналивная горловина. С правой стороны на картере закреплен топливный насос.

Сверху на картере установлены отдельные чугунные цилиндры, расположенные в два ряда под углом 90°. На наружной поверхности каждого цилиндра отлиты охлаждающие ребра. Нижней цилиндрической частью каждый цилиндр точно центрируется в выточке обработанной плоскости картера. Под цилиндром поставлена уплотняющая прокладка.

Сверху на каждую группу из двух цилиндров устанавливается на прокладке общая головка, отлитая из легкого сплава. Головка вместе с цилиндрами прочно присоединяется к картеру с помощью гаек, навернутых на длинные (анкерные) шпильки, закрепленные в картере.

Каждая головка имеет снаружи охлаждающие ребра. Внутри в головке расположены камеры сгорания полуклинового типа, впускные и выпускные каналы с клапанами и сбоку в специальные стальные вставки ввернуты свечи зажигания, входящие внутрь камер сгорания. На головке расположены коромысла клапанов, закрытые сверху штампованной крышкой, которая крепится с помощью скобки. С внутренней стороны к головкам присоединяется общий впускной трубопровод. Спереди и сзади к каждой головке присоединяются выпускные трубопроводы, соединяемые общим трубопроводом с глушителем, расположенным с правой стороны картера двигателя.

В цилиндрах установлены поршни, отлитые из алюминиевого сплава. Поршень имеет юбку овального сечения с несквозпыми разрезами и луженой поверхностью; нижняя нерабочая часть юбки поршня вырезана. Днище поршня имеет вогнутую сферическую форму. В верхних канавках поршня установлены два компрессионных кольца, а в нижнех расположено составное маслосъемное кольцо, состоящее из двух отдельных колец скребкового типа.

Компрессионные кольца скручивающиеся, имеют выточку на внутренней верхней кромке. Верхнее кольцо хромированное, нижнее луженое. Маслосъемные кольца устанавливаются на поршень выступающей — скребковой частью вверх. Поршневой палец плавающего типа, закрепляется в бобышках поршня двумя стопорными кольцами. Ось пальца несколько смещена относительно оси цилиндра. В верхней головке шатуна палец установлен на бронзовой втулке.

Шатуны стальные со стержнем двутаврового сечения. Нижняя головка шатуна соединяется с шатунной шейкой коленчатого вала. Крышка крепится к шатуну двугмя болтами. В нижней головке шатуна установлены тонкостенные трехслойные вкладыши.

Коленчатый вал установлен в передней и задней стенках картера и в средней его перегородке на трех коренных подшипниках, представляющих собой толстостенные втулки из алюминиевого сплава.

Передняя втулка закреплена непосредственно в стенке картера стопорной пластиной. Задняя втулка установлена в кольцевом корпусе большого диаметра, входящем в выточку стенки картера. Средний подшипник состоит из двух вкладышей, установленных в разъемном кольцевом корпусе, закрепленном в средней перегородке блока. При такой конструкции опор можно монтировать и демонтировать вал через заднюю стенку картера.

Коленчатый вал имеет четыре кривошипа, расположенные попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В соответствии с расположением кривошипов оси правого ряда цилиндров в поперечной плоскости смещены относительно осей левого ряда цилиндров. На крайних кривошипах вала имеются противовесы. Для облегчения вала коренные и шатунные шейки сделаны полыми. От коренных шеек к шатунным в валу просверлены масляные каналы.

К переднему концу коленчатого вала на шпильках с помощью центрального болта крепится маховик, имеющий зубчатый венец для стартера. Передний конец вала уплотнен в картере самоПоджимным сальником. В стенке картера от переднего подшипника имеется маслосливной канал.

На заднем конце коленчатого вала закреплены: шестерня привода распределительного вала, шестерня привода уравновешивающего вала, шестерня привода масляного насоса и распределителя зажигания, маслоотражатель и масляная центрифуга со шкивом привода вентилятора. Центрифуга состоит из корпуса, отражателя и крышки, отлитой вместе со шкивом. Корпус и отражатель крепятся к торцу коленчатого вала наглухо специальным болтом, а крышка присоединяется к корпусу на прокладке с помощью храповика пусковой рукоятки, ввернутого в торец болта. Вал уплотнен в задней крышке картера самоподжимным сальником.

Механизм газораспределения верхнеклапанный. Впускные и выпускные клапаны в каждой головке установлены наклонно в один ряд. Вставные седла клапанов изготовлены из легированного чугуна. Чугунные направляющие втулки клапанов запрессованы в головку. Клапанная пружина крепится на клапане с помощью опорной шайбы и конических разрезных сухариков.

Стальные коромысла клапанов установлены на каждой головке на общей оси в бронзовых втулках. Ось на головке крепится в стойках. В коромысло через регулировочный винт, закрепляемый контргайкой, упирается дюралюминиевая трубчатая штанга 46 со стальными наконечниками. Нижний наконечник штанги опирается на сухарь, закрепленный в толкателе.

Цилиндрические толкатели из отбеленного чугуна установлены в направляющих каналах приливов картера. Штанги закрыты защитными трубчатыми кожухами, уплотненными внизу резиновыми втулками. В нижней части каждого толкателя и в сухаре сделаны каналы, по которым масло поступает в трубчатые штанги и далее через каналы в регулировочных винтах и коромыслах проходит к их втулкам.

Толкатели опорной поверхностью лежат на кулачках стального распределительного вала крайние шейки вала установлены в стенках картера между обоими рядами цилиндров. К фланцу заднего конца распределительного вала приклепана шестерня, входящая в зацепление с шестерней коленчатого вала.

Распределительный вал сделан полым; внутри него проходит уравновешивающий вал, установленный на двух опорах и приводимый во вращение от шестерни коленчатого вала. На концах уравновешивающего вала закреплены противовесы. Для фиксации распределительного и уравновешивающего валов в осевом направлении служит упорный штифт с пружиной.

Уравновешивающий вал с противовесами при данном расположении цилиндров двигателя и кривошипов коленчатого вала обеспечивает уравновешивание свободных сил инерции и работу двигателя без сильных вибраций и сотрясений. Порядок чередования тактов в двигателе и схема его работы были рассмотрены ранее.

Числовые значения фаз газораспределения и зазоров в клапанах приведены в приложении.

На автомобилях последних выпусков ЗАЗ-965А (с конца 1966 г.) устанавливают вновь модернизированный силовой агрегат модели МеМЗ-966А. Двигатель имеет мощность 30 л. е., развиваемую при 4800 об /мин. При общей прежней компоновке в конструкцию двигателя’внесены некоторые изменения: увеличен диаметр и форма впускных клапанов, установлена новая головка, улучшено оребрение, увеличен диаметр впускного трубопровода и изменена его форма для крепления нового карбюратора типа К-125 ит. п. Силовой агрегат МеМЗ-966А устанавливают также на новом автомобиле ЗАЗ-966В «Запорожец».

На автомобиле ЗАЗ-965, выпускаемом ранее, устанавливали силовой агрегат модели МеМЗ-965. Мощность двигателя равна 23 л. с. при числе оборотов 4000 в минуту. Конструкция этого двигателя в основном одинакова с конструкцией, рассмотренной выше. Цилиндры имеют меньший диаметр, в связи с чем уменьшен и литраж двигателя. Днище поршней плоское. В третьей канавке поршня установлено одинарное маслосъемное кольцо. Выпускные трубопроводы с каждой стороны двигателя соединены с двумя отдельными глушителями, расположенными по его бокам. Имеются и другие более мелкие конструктивные отличия.