Ульяновский моторный завод

Описание

Силовой агрегат серии УМЗ 421 и его многочисленные разновидности использовали алюминиевый блок цилиндров, что позволило облегчить силовой агрегат, но при этом качество литья было таковым, что проблемы с маслом, которое попадало в охлаждающую жидкость, могли начаться буквально спустя 10 тысяч километров пробега.

Двигатель УМЗ 421 и его разновидности не имеют гидрокомпенсаторов, поэтому каждые 10 тысяч километров пробега требуется регулировать зазоры у клапанов. При выполнении такой регулировки требуется вскрывать клапанную крышку УМЗ 249, что несколько усложняет сервисные работы.

Отметим, что двигатель оказался не слишком требовательным к качеству масла, поэтому межсервисный интервал можно смело увеличивать до 10-15 тысяч километров пробега.

Обзор неисправностей и способы их ремонта

Благодаря проточкам в поршнях, мотор УМЗ 421 не гнет клапана своими поршнями. Его индивидуальными неисправностями считаются:

Попадание ОЖ в цилиндры и смазкунеисправимый дефект, присутствовал только в первых партиях моторов
Скачки оборотов ХХ и мощностинеобходима очередная регулировка температурных зазоров клапанов
Стук в опорах коленвалазамена выработанных вкладышей

Исчезли проблемы с термостатом, так как здесь использована трехходовая версия от Волги. Часто выходит из строя вискомуфта, предназначенная для регулировки скоростного режима вращения крыльчатки.

Семейное дело

В целом, в сравнении с двигателем ЗМЗ-402 «четырестошестой» более компактный мотор, причем межцилиндровое расстояние, диаметр шеек коленвала и поршневого пальца стали меньше, но при этом не потеряли в ресурсе. Двигатель ЗМЗ-406 стал родоначальником для других моторов семейства, сохраняя унификацию конструкции и технологий. В частности, у всех двигателей ЗМЗ-406, 405 и 409 одинаковая высота блока от оси коленвала до плоскости разъема с головкой, одинаковые шатуны, а разницу в радиусе кривошипа компенсируют изменением расстояния от оси поршневого пальца до днища поршня. Для «Газелей» главное достоинство двигателей ЗМЗ-405 и ЗМЗ-409 рабочим объемом 2,5 и 2,7 литра — больший крутящий момент: 215,8 Н.м и 235,4 Н.м при 4000 об/мин. В сравнении со стариной ЗМЗ-402 он больше на 23 процента. Но на «Газели» устанавливали только моторы ЗМЗ-405, более мощные ЗМЗ-409 по совокупности причин на Горьковский автозавод не поставляют. Установка на «Волги» и «Газели» двигателей Chrysler бразильской сборки — частичная альтернатива моторам ЗМЗ.

Список моделей авто, в которых устанавливался

До 2005 года большинство ДВС Ульяновского моторного завода использовалось несколькими производителями автомашин. Не стал исключением и мотор УМЗ 421, которым комплектовали транспортные средства:

  • внедорожники УАЗ Хантер, Патриот, Барс, 3160,3161;
  • вседорожник Симбир 3162, Тигр 2330;
  • грузовики Пикап, Карго, 39095;
  • микроавтобусы 2206, 3303, 3741, 3909, 3962, Симба 3165;
  • бортовая Газель 3302;
  • грузопассажирская Газель Фермер 33023;
  • рамные автофургоны ГАЗ 2705;
  • микроавтобусы Газель 3221;
  • фургоны и микроавтобусы Соболь 2217;
  • минивэны Баргузин 2217.


Автобус ГАЗ Симба

Для двух заводов характеристики двигателя подошли идеально, однако для Газелей пришлось переносить радиатор с вентилятором по высоте.

Новый блок цилиндров

Заметным отличием нового двигателя стал алюминиевый блок цилиндров новой конструкции. УМЗ 421 получил залитые в тело блока сухие тонкостенные гильзы из чугуна (на всех предшественниках были мокрые). Благодаря этому решению конструкторам удалось получить повышенную жесткость и прочность блока, а также увеличить диаметр цилиндров на 8 мм (с 92 мм на старом блоке до 100 мм на новом). Межцилиндровое расстояние не изменилось и составляет 116 мм.

Данное решение позволило не только сохранить взаимозаменяемость деталей двигателей различных поколений, но и значительно сократить затраты на новое оборудование для обработки блоков. Кроме того габаритные и посадочные размеры двигателя остались неизменными, что позволяет применять УМЗ 421 на машинах прежних лет выпуска.

Плюсы и минусы

Традиционно для любого семейства движков самым слабым является базовая версия, в данном случае, 4218.10. Недостатками мотора являются:

  • низкое качество металлообработки;
  • протечки ОЖ, масла из блока, ГБЦ и смешивание рабочих жидкостей;
  • морально устаревшая схема ГРМ и привода;
  • повышенный расход ГСМ;
  • регулировка теплового зазора клапанов каждые 15000 пробега.

С другой стороны, плюсов в моторе гораздо больше:

  • заводской тюнинг расточкой цилиндров до 100 мм для увеличения рабочих характеристик;
  • модернизация выпускного такта за счет объединения в единый узел выхлопной трубы, выпускного коллектора и резонатора;
  • возможность произвести капремонт своими руками;
  • форсировка впускного тракта для увеличения мощности;
  • нормальный резинотехнический сальник вместо набивки шнуром на задней опоре коленвала;
  • эксплуатационный ресурс от 250000 км пробега.


Впускной коллектор

Например, конструкторами использована головка блока цилиндров от 417 модели ДВС, а камера сгорания увеличена за счет конструкции поршня, в котором отфрезеровано углубление конусной формы.

Обороты плавают и могут произвольно повышаться

В том случае, когда все цилиндры двигателя УМЗ работают по волнообразному циклу, т.е. одновременно повышают свою энергоемкость и также одновременно ее снижают наблюдается плавание оборотов в широком диапазоне. Необходимо отметить, что допускается прирост или убывание оборотов (дискретность) в диапазоне от минус 40 до плюс 40. Величина выше предельно допустимых свидетельствует о неисправности, которая чаще всего вызвана подсосом неучтенного воздуха во впускной коллектор. Подсос воздуха может появиться на нижней части форсунок, уплотнительные кольца которых с течением времени кристаллизуются, иначе говоря «дубеют» и соответственно теряется герметичность. В результате неучтенный воздух проникает через изношенный уплотнительные кольца во впускной тракт и соотношение топливной смеси нарушается. Нарушение соотношения воздух-топливо приводит к плаванию оборотов и регулярному их возрастанию с последующим падением.

Проверить наличие подсоса воздуха самостоятельно затруднительно и советы «бывалых» в поиске утечек водой или очистителем карбюратора на предполагаемые свищи являются не реальными. Вода и распыл от очистителя карбюратора на горячем двигателе мгновенно испаряются и создать пленку, временно закрывающую предполагаемый свищ не удастся, тем более если таких свищей много (четыре форсунки, прокладка впускного коллектора, резиновые трубки).

Эффективным способом проверки утечек воздуха является заполнение впускного тракта дымом, используя диагностический дымогенератор. Таким прибором можно выявить даже очень небольшие утечки воздуха и в самых трудно доступных местах.


Дымогенератор

Поршневая группа и коленчатый вал

За счет повышенной жесткости блока удалось несколько снизить неравномерность износа зеркал цилиндров, что увеличило ресурс цилиндропоршневой группы. Была уменьшена масса поршня с целью уменьшения усилий на боковую часть поршня. Это было достигнуто уменьшением на 7,5 мм расстояния от оси поршневого пальца до днища поршня. Для компенсации этого расстояния длина шатуна увеличена на 7 мм. Поршни литые из алюминия с высоким содержанием кремния. Часть камеры сгорания находится в днище поршня (выемка в форме усеченного конуса).

Коленчатый вал чугунный, литой. Коренные шейки имеют диаметр 64 мм, шатунные – 58 мм. На задней части вала фиксируется маховик, на передней – чугунная шестерня привода распределительного вала и ступица шкива. С целью предотвращения осевого люфта вала на переднем коренном подшипнике установлены две шайбы. Вместо устаревшей набивки задняя часть коленвала УМЗ 421 уплотнена самоподжимным резиновым сальником. Данное решение позволило избавиться от наследственной от ЗМЗ многолетней проблемы – течи масла через набивку.

Технические характеристики

Двигатель УМЗ 4213 — автомобильные моторы, которые устанавливались на внедорожники и грузовые транспортные средства УАЗ и ГАЗ. Моторы обладают экологической нормой использования Евро-4 и мощностью в 117 л. с.

На УМЗ идёт использование сухих гильз, в отличие от его старшего брата ЗМЗ 402. Ещё одним конструктивным отличием являются смещённые пальцы поршневой группы, а ненадёжная сальниковая набивка коленчатого вала сменена на резиновый сальник. Конструкторы не додумались, что нужно установить гидрокомпенсаторы и владельцам силового агрегата приходится регулировать зазоры клапанов каждые 10 000 км.

Рассмотрим, основные технические характеристики, которыми обладают силовые агрегаты УМЗ 4213:

НаименованиеОписание
ПроизводительУМЗ
Объем2,9 литра (2890 см куб)
Количество цилиндров4
Количество клапанов8
ТопливоБензин
Система впрыскаКарбюратор
Мощность117 л.с.
Расход топлива10,5 л/100 км
Диаметр цилиндра100 мм
Порядок работы цилиндров1-3-4-2
ЭконормаЕвро-4

Все двигатели оснащались 5-ступенчатой коробкой передач механического типа переключения. Сцепление установлено сухое.

Неисправности

НЕИСПРАВНОСТЬПРИЧИНА
Появляется детонация и заметная потеря мощности мотора.Распространенной причиной подобных проблем является клапанный механизм, который в силу отсутствия гидрокомпенсаторов требует регулировки зазоров. Также проблемы с троением и детонацией могут возникать по причине вышедшей из строя свечи, которая не дает искры.
Мотор работает неровно, постепенно теряя масло.Посредственная термоустойчивость УМЗ 421 стала одним из слабых мест этого силового агрегата. Данная проблема характерна также для моторов УМЗ 341 серии. Масло может уходить в охлаждающую жидкость через многочисленные микротрещины в головке блока цилиндров.
Ремонт УМЗ 341 и 421 моторов в данном случае имеет высокую стоимость и заключается в замене поврежденной ГБЦ.
При небольшом количестве трещин возможна шлифовка головки и использование ремпрокладок, однако такой ремонт может рассматриваться только в качестве временного, так как спустя 10-15 тысяч пробега вновь появятся проблемы с потерей масла.
Прогорание поршней.Подобные проблемы двигатель УМЗ может иметь на пробегах более 200-300 тысяч километров или же при эксплуатации автомобиля в условиях повышенных нагрузок. Ремонт заключается в замене поршней, коленвала и рубашки цилиндров.
Значительное увеличение расхода топлива и потеря тяги.Причин подобного может быть масса. Начиная от проблем с зажиганием у УМЗ 421, так и связанных с неправильной работой системы подачи топлива. Ремонт возможен только после вскрытия мотора и определения причины поломки.
Появление потеков масла на моторах серии УМЗ 421.Проблема решается путем замены прокладки головки блока цилиндров, которая может быстро выходить из строя и пропускать масло.
Куда хуже, если двигатель УМЗ протекает после перегрева мотора, что может свидетельствовать о повреждении ГБЦ. В данном случае ремонт заключается в замене треснувшей головки.
Моторы серии УМЗ 421 плохо заводятся и захлебываются во время работы.Ремонт производится после диагностики причины проблем. Достаточно часто бывает достаточно заменить или прочистить воздушный фильтр, что позволяет решить имеющуюся проблему. Также из строя может выходить расходомер воздуха, что требует замены поврежденного элемента.
Появление прогрессирующей вибрации и дрожь двигателя.Проблема кроется в вышедшей из строя подушке двигателя, что и приводит к появлению повышенной вибрации.
Ремонт представляет определенные сложности, так как необходимо демонтировать двигатель УМЗ из подкапотного пространства и заменить поврежденную подушку мотора.

Варианты тюнинга мотора

Поскольку двигатель УМЗ 421 семейства создан для тяжелых грузовиков, минивэнов, вне- и вседорожников, грузопассажирских машин, атмосферный тюнинг механическим способом не имеет смысла даже рассматривать. Зато вполне возможна установка турбины городского спокойного типа. Для этого необходимо выполнить действия:

  • замена штатных форсунок модификациями 440СС от производителя Subaru;
  • переделка впускного коллектора под интеграцию интеркуллера;
  • шлифовка камер сгорания и каналов внутри ГБЦ;
  • ШПГ и валы остаются штатными;
  • вместо объединенного выпускного тракта монтируется прямоточный паук 63 мм в диаметре.


Турбокомпрессор для УМЗ 421 После перепрошивки и настройки тюнинг способен добавить 30 – 50 л. с., движок становится «тракторным», обладает мощным крутящим моментом в нижнем диапазоне оборотов.

Таким образом, базовым в серии производителя УМЗ считается мотор 4218.10 с весьма средним ресурсом из-за дефектов литья блока цилиндров. Зато во всех следующих версиях, не только исправлен этот дефект, но и использованы другие конструкционные решения для повышения характеристик и срока службы.

Предпосылки создания

Первой продукцией завода стали четырёхцилиндровые карбюраторные двигатели ГАЗ 21 и ЗМЗ 451 (оба с одинаковым рабочим объёмом цилиндров 2445 куб. см). Производство этих двигателей было передано в Ульяновск с Заволжского моторного завода. В ходе производства двигатели претерпели несколько модернизаций, но к 1990-91 году почти не имели дальнейших перспектив совершенствования конструкции, повышения мощностных характеристик и одновременного снижения расхода топлива. К этому же времени необходимость повышения конкурентоспособности серийных автомобилей УАЗ в условиях рыночной экономики привела к необходимости создания двигателей с большим крутящим моментом и максимальной мощностью.

Установка

Автовладельцы часто производят работы своими руками с применением гаражных средств. После того, как владелец определился, какой карбюратор лучше на 421 двигатель УАЗ, производится инсталляция устройства. Карбюратор на УМЗ 421 не исключение, тем более, что замена штатного устройства не составит особого труда. Для плавного хода необходимо сделать механизм педали газа тросиковым, а также переделать тягу подсоса.

Модификации ДААЗ потребуют большего вмешательства. Посадочные отверстия не совпадают со шпильками с впускным коллектором, это придает значительные трудности для неопытных мастеров при установке. Механизм акселератора и подсоса также необходимо переделать, существуют готовые варианты на авто разборах.

Перед установкой бывшего в употреблении карбюратора на УМЗ 421, необходимо тщательно промыть корпус и внутренние детали, заменить все уплотнители. Не рекомендуется устанавливать жиклеры из ремкомплекта, размер лучше всего подбирать после установки на мотор. Существует множество разновидностей систем подачи горючей смеси от солекс

Не все модели подходят к параметрам уаза, важно изучить конструктивные особенности перед установкой и совместимость узлов

Настройка

Настройка карбюратора на УАЗ с двигателем 421 производится в специальных условиях с помощью газоанализатора. Специалисты подскажут, какие параметры необходимо изменить, возможно провести подбор жиклеров необходимого размера на месте. Своими руками установить правильные настройки может не получится, т.к. размеры каналов отличаются от заводских, требуется точный подход.

Перед процессом необходимо проверить топливную систему и узлы зажигания автомобиля. Засоренные фильтры грубой очистки бензина могут пагубно влиять на работу ДВС, выдавать неверные результаты при регулировке. Уазик с карбюратором от солекс может прослужить долго и надежно без частой регулировки.

Модификации

В зависимости от своей модификации силовой агрегат предназначался для работы на низкооктановом бензине или газобензине у мотора серии УМЗ 4218.

Последние инжекторные модификации мотора УМЗ 4213 Evotech предполагали использование высокооктанового топлива А-92. Следует сказать, что этот мотор критичен к качеству бензина, что приводит к проблемам с топливной системой и необходимостью очистки и замены топливного фильтра и бензонасоса.

  • Мотор УМЗ 4215 не отличался устойчивостью к перегреву, что приводило к необходимости дорогостоящего ремонта головки блока цилиндров.
  • Первоначально данная разновидность силовых агрегатов оснащалась карбюраторной системой подачи топлива, и лишь в последних генерациях мотора УМЗ 4213 и УМЗ 4218 применялись инжекторы, которые позволили улучшить показатели топливной экономичности.
  • Однако проблема недостатка мощности так и не была решена. Силовой агрегат УМЗ 4213 с инжектором и объемом в 2,9 литра выдавал 125 лошадиных сил, что было недостаточно для обеспечения качественной динамики микроавтобусов и тяжелых автомобилей повышенной проходимости.
  • Двигатель УМЗ 4218 агрегатировался с механической коробкой передач, а сами автомобили получили систему полного привода. Модернизированные версии силовых агрегатов этой серии отличались улучшенными техническими характеристиками и по отзывам владельцев оказались более надежными, нежели чем первое поколение двигателя.
  • Силовой агрегат УМЗ 4218 имеет тонкие сухие гильзы, что положительно сказывается на прочности блока, в котором используются цилиндры с диаметром в 100 миллиметров. Поршни в УМЗ 249 выполнены с технологией смещения пальца, что обеспечивает долговечность мотора при его эксплуатации в тяжелых условиях.
  • Необходимо сказать, что несмотря на попытки инженеров УАЗа усилить конструкцию силового агрегата УМЗ 4218, обеспечить двигателю необходимую температурную устойчивость не удалось. Объяснить это можно устаревшей конструкцией силового блока, которая, по сути, не менялась с 1956 года, когда был разработан 402 двигатель. Базу этого двигателя используют моторы 421 семейства и силовые агрегаты УМЗ 341 серии.
  • В целом можно сказать, что сервисное обслуживание не представляет особой сложности, что позволяет ремонтировать двигатель УМЗ 4218 в большинстве сервисных мастерских. Самостоятельный ремонт этого двигателя также не представляет какой-либо существенной сложности.
  • Используемая на последних модификациях мотора УМЗ 4215 инжекторная система впрыска, по отзывам владельцев, не отличалась надежностью, что приводило к частым проблемам с форсунками, замена которых в силу конструктивных особенностей этого силового агрегата представляла определенную сложность.

У автовладельцев большей популярностью пользуются простые карбюраторные версии двигателя, которые отличаются надежностью и простотой обслуживания. Отметим, что карбюраторные версии двигателей не столь критичны к качеству используемого топлива, что позволяет заправлять машину низкооктановым бензином.

Основные версии

Базовая карбюраторная модель УМЗ 421 имела настроенную выхлопную систему. В систему входили выпускной коллектор, глушитель, приемная труба глушителя и резонатор. Однако такая система выпуска газов вызывала сложности с установкой таких двигателей на некоторые серийные автомобили УАЗ, особенно с кузовом вагонного типа («буханка»). Эти сложности привели к появлению модификаций с системой ненастроенного выпуска.

В 1998 году УМЗ вышел на новый для себя рынок сбыта – начались поставки двигателей модели УМЗ 4215 для малотоннажных грузовых автомобилей ОАО «ГАЗ». В то же время растущие требования к токсичности выхлопных газов привели к оснащению двигателей УМЗ системами впрыска топлива с управлением подачей топлива и параметрами зажигания с помощью электронных блоков управления. Первые двигатели с такими системами были отгружены клиентам в 1999-2000 году – мотор с индексом УМЗ 4213 стал устанавливаться на автомобили УАЗ-3160.

Для комплектации машин УАЗ поставлялся 98-сильный 4218.10 (со степенью 7,0 под бензин А80) или 103-сильный 4218.10-10 (со степенью 8,2 под бензин А92). Соответственно моторы могли быть с разными системами выпуска. Также для нужд УАЗ производился 117-сильный 4213.10-40 с системой впрыска топлива. Для машин ГАЗ выпускались моторы 4213.10-50, 4215.10-10, 4215.10-30 и 123-сильный впрысковой 4216.10.