С целью дальнейшего усовершенствования V-образных двигателей была разработана третья серия двигателей, получивших номера ЗИЛ-4Э130, ЗИЛ-4Э129, ЗИЛ-4Э111 и ЗИЛ-4Э134.
В конструкцию двигателей третьей серии были внесены изменения по сравнению с двигателями второй серии, приведенные ниже.
1. Чтобы устранить вытягивание и обрыв головок выпускных клапанов, были разработаны новые профили кулачков, при которых снижаются максимальные положительные ускорения и, следовательно, вибрация привода клапанов. Увеличение максимального подъема на участках сбега при опускании клапана должно было устранить удар его о седло и связанное с этим вытягивание и обрыв головок выпускных клапанов. Некоторое повышение скорости клапанов на участках сбега для двигателей, применяемых на грузовых автомобилях и автобусах большой вместимости, можно считать допустимым.
2. Для устранения прогара днищ и образования трещин на ребрах поршней последние изготовлялись из алюминиевого сплава, содержащего 11—13% Si и обладающего при рабочей температуре поршня более высокой прочностью, чем ранее используемый алюминиевый сплав, содержащий около 5,5% Mn и примерно 7% Cu (сплав АЛ10В).
3. Чтобы уменьшить подачу смазки к стержню клапана, была применена пульсирующая подача масла к клапанам через отверстия в опорных шейках распределительного вала, которые 1 раз за оборот вала совпадают с маслоподводящими и маслоотводя-щими отверстиями в блоке цилиндров.
4. Для устранения течи масла по стыку крышки клапанов с фланцем головки цилиндров применено крепление крышки гайками, равномерно расположенными по ее периферии (вместо ранее применявшегося центрального крепления крышки). Соответственно изменена головка блока.
5. Чтобы уменьшить габаритную длину и массу блока цилиндров, верхняя половина картера сцепления была отделена от блока и в силовом агрегате автомобилей был использован картер сцепления автомобиля ЗИЛ-164.
6. Для улучшения отвода тепла через рабочие фаски клапанов в седло, а также через стержень в направляющую втулку клапана был применен механизм для вращения клапана во время работы.
Для повышения срока службы двигателя (и, в частности, вкладышей подшипников коленчатого вала) было признано необходимым применение масла высокого качества с многофункциональными присадками, улучшающими его вязкостно-температурную характеристику, химическую стабильность, а также антикоррозийные, противоизносные и моющие свойства.
Двигатель для легкового семиместного автомобиля из третьей опытной серии под номером ЗИЛ-111 был поставлен на производство.
