Семейство ГАЗ-53 относится к грузовым среднетоннажным автомобитретьего поколения Горьковского автомобильного завода.
Главный конструктор – Александр Дмитриевич Просвирнин. Ведущие конструкторы – Борис Ильич Шихов, Валерий Дмитриевич Запойнов. Ведущий конструктор двигателя ГАЗ-53 – Павел Эммануилович Сыркин. Двигатель разрабатывался под руководством первого заместителя главного конструктора Николая Гавриловича Мозохина, с мая 1958 года начальника КБ двигателей конструкторско-экспериментального отдела (КЭО) ГАЗ.
ГАЗ-53 – модель, появившаяся на свет параллельно с разрабатывавшимся в конце 1950-х годов грузовиком ГАЗ-52 грузоподъёмностью 2,5 т, который по замыслу являлся преемником ГАЗ-51А, сохранив ту же колёсную формулу (4×2) и грузоподъёмность на уровне 2,5 т.
В качестве силового агрегата, предназначавшегося для ГАЗ-52, рассматривались два варианта двигателей: сконструированный в 1956 году рядный верхнеклапанный 6-цилиндровый ГАЗ-51Ф с форкамерно-факельным зажиганием (мощностью 80 л.с. при 3000 об/мин, максимальным крутящим моментом 21,5 кГм при 1600-1800 об/мин, степенью сжатия 6,7 и рабочим объёмом 3485 см3) и проектировавшийся в начале 1960-х г.г. V-образный карбюраторный 6-цилиндровый ГАЗ-52 с развалом блоков цилиндров 60° (мощностью 105 л.с. при 5000 об/мин, максимальным крутящим моментом 25-27 кГм при 1500-2000 об/мин, степенью сжатия 7,6-8 и рабочим объёмом 3530 см3).
Форкамерный ГАЗ-51Ф, кроме специфических различий в конструкции с обычным ГАЗ-51, таких как раздельное охлаждение головки и блока цилиндров, характеризовался ещё и тем, что на нём для повышения износостойкости коленчатого вала, к тому же снабжённого грязеуловителями, были установлены триметаллические вкладыши коренных и шатунных подшипников с металлокерамическим подслоем (стальная лента, медно-никелевый подслой и антифрикционный свинцовистый сплав СОС-6-6) вместо биметаллических. Наряду с этим, в системе смазки вместо двух масляных фильтров (грубой и тонкой очистки) монтировался один центробежный, а в системе питания использовался двухкамерный карбюратор.
Однако, в конечном итоге ни тот, ни другой силовые агрегаты так и не были установлены на новую машину, так как во-первых, в ходе испытаний и опытной эксплуатации ГАЗ-51Ф выявились следующие недостатки: неоправданная сложность регулировки карбюратора, трудности с запуском, капризность в работе и многочисленные случаи поломок, а во-вторых, в силу ряда причин существенно замедлились и работы над V-образным мотором ГАЗ-52, приёмочные испытания которого начались лишь в середине 1960-х г.г.
Вследствие этих обстоятельств, в 1960 году специалисты КЭО завода решили создать 8-цилиндровый двигатель на основе разработанного ими же в 1956-1958 годах и выпускавшегося с января 1959 года V-образного мотора ГАЗ-13 с рабочим объёмом 5530 см3, максимальной мощностью 195 л.с. при 4400 об/мин, максимальным крутящим моментом 42 кГм при 2000-2500 об/мин и степенью сжатия 8,5, устанавливавшегося на легковой автомобиль ГАЗ-13 «Чайка». Двигатель дефорсировали до 115 л.с. при 3200 об/мин, степень сжатия понизили до 6,7, при этом максимальный крутящий момент стал равным 29 кГм при 2000-2500 об/мин. Диаметр цилиндров уменьшили со 100 мм до 92 мм, ход поршня – с 88 мм до 80 мм, вследствие чего рабочий объём сократился до 4254 см3. Четырёхкамерный карбюратор К-114 сменили на двухкамерный К-126Б, а также добавили пневмоцентробежный ограничитель максимального числа оборотов коленчатого вала. В качестве топлива вместо бензина АИ-92 был принят бензин А-76. Окончательный вариант нового силового агрегата, получившего наименование ГАЗ-53 (впоследствии – ЗМЗ-53), был изготовлен в 1963 году.
С самого начала работы над новым двигателем было очевидно, что мощность его «чайковской» версии избыточна для проектируемого грузовика, вес перевозимого груза которого составлял 2,5 т, вследствие чего появилась возможность увеличить его грузоподъёмность, что, в свою очередь, повлекло за собой изменение конструкции рамы и усиление подвески, увеличение грузовой платформы, установку шин другой размерности и т.д. Именно по этим причинам и появился трёхтонный прототип под индексом ГАЗ-52А (не путать с одноименным шасси), вскоре переименованный в ГАЗ-53. Но сперва на конвейер предприятия встала переходная модель ГАЗ-53Ф.
Появление ГАЗ-53Ф (Ф – с форсированным мотором) было связано с проходившим 17-31 октября 1961 года ХХII-м съездом КПСС, к открытию которого завод принял на себя обязательства начать выпуск абсолютно нового грузовика ГАЗ-53. Однако, в силу того, что к этому времени ещё не завершилась работа над V-образным 8-цилиндровым силовым агрегатом ГАЗ-53, на машину установили рядный 6-цилиндровый двигатель ГАЗ-51, форсированный до 82 л.с., с увеличенной за счёт применения новой головки блока с уменьшенным объёмом камер сгорания степенью сжатия (6,7), с поршнями из высококремнистого алюминиевого сплава АЛ30, распределительным валом с изменёнными фазами газораспределения, выпускными клапанами из более жаростойкой стали 45Х22Н4М3 (ЭП48), впускными газопроводами увеличенного проходного сечения, двухкамерным карбюратором К-84МИ, топливным насосом повышенной производительности (140 л/ч) типа Б-9Б, вентиляцией картера открытого типа и новым комбинированным инерционно-масляным воздушным фильтром с фильтрующим элементом из капрона.
В этом двигателе, как и на опытном ГАЗ-51Ф, взамен биметаллических вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала были внедрены триметаллические с металлокерамическим подслоем (стальная лента, медно-никелевый подслой и антифрикционный свинцовистый сплав СОС-6-6) и, кроме того, введены грязеуловители на коленчатом валу. Вместо двух масляных фильтров (грубой и тонкой очистки) введён один центробежный. Также была усилена система охлаждения: применён радиатор с сердцевиной трубчато-ленточного типа и улучшена конструкция жалюзи. В связи с повышением степени сжатия, в качестве топлива стал использоваться бензин А-72. В системе зажигания установлены свечи А14У. Обновлённый двигатель получил наименование ГАЗ-53Ф.
Для передачи возросшего крутящего момента (22 кГм при 1600-2000 об/мин против 20,5 кГм при 1500-1700 об/мин у двигателя ГАЗ-51) применили усиленное сцепление с изменёнными кожухом, нажимным и ведомым дисками увеличенного диаметра (диаметр ведомого диска, снабжённого к тому же демпферными пружинами и гасителями крутильных колебаний, составлял 280 мм против 254 мм у ГАЗ-51А), фрикционными накладками и ступицей ведомого диска, оттяжными рычагами, нажимными пружинами и пластинами крепления дисков, унифицированное с аналогичным механизмом вездехода ГАЗ-63, а также новые коробку передач с синхронизатором инерционного типа для включения III-й и IV-й передач и карданные валы. Синхронизатор предназначался для облегчения переключения ступеней КПП путём выравнивания скоростей вращения вторичного вала и шестерни включаемой передачи.
Скользящее шлицевое соединение карданной передачи, в отличие от ГАЗ-51А, располагалось не на основном, а на промежуточном валу. Закрытый подшипник 180508, помещавшийся в новой промежуточной опоре, не нуждался в частой смазке, поэтому была упразднена пресс-маслёнка, вворачивавшаяся в его заднюю крышку. Подшипник с двумя штампованными отражателями монтировался в более эластичной резиновой подушке, вставлявшейся в штампованный кронштейн, укреплённый двумя болтами на отдельной поперечине рамы. Для защиты шлицевого соединения от грязи и вытекания смазки использовалось уплотнение промежуточного карданного вала, состоявшее из внутреннего резинового и наружного войлочного уплотнительных колец сальника скользящей вилки, а также двух отражательных стальных шайб сальника, помещавшееся в стальной штампованной обойме, наворачивавшейся на шлицевую вилку.
Ещё одной причиной, по которой невозможна была постановка на конвейер совершенно нового грузовика, являлось то, что не было налажено производство гипоидного заднего моста, которым предполагалось оборудовать эту модель, поэтому был применен обычный, от ГАЗ-51A, но с главной парой от ГАЗ-63 с передаточным числом i=7,6 (у ГАЗ-51A i=6,67). Толщина кожухов полуосей была увеличена до 15 мм, а их поверхность закалялась ток
