Двигун УМЗ 421: опис, характеристики, особливості та відгуки

Двигун з індексом УМЗ 421 проводиться на виробничих потужностях ВАТ Ульяновський моторний завод (УМЗ). Дане підприємство з 1970 року займається випуском автомобільних двигунів.

Передумови створення

Першою продукцією заводу стали чотирициліндрові карбюраторні двигуни ГАЗ 21 і ЗМЗ 451 (обидва з однаковим робочим об'ємом циліндрів 2445 куб. см). Виробництво цих двигунів було передано в Ульяновськ з Заволзького моторного заводу. В ході виробництва двигуни зазнали кілька модернізацій, але до 1990-91 року майже не мали подальших перспектив вдосконалення конструкції, підвищення потужностних характеристик і одночасного зниження витрати палива. До цього ж часу необхідність підвищення конкурентоспроможності серійних автомобілів УАЗ в умовах ринкової економіки призвела до необхідності створення двигунів з великим крутним моментом і максимальною потужністю.

Опис

До 1996 році був розроблений і впроваджений у серійне виробництво двигун нової моделі з робочим об'ємом циліндрів 2890 куб. см., який відповідав новим вимогам. Проект отримав назву УМЗ 421. Фактично УМЗ 421 став останньою версією мотора ГАЗ 21 який пішов у серію в 1957 році. Завдяки збільшеному робочого об'єму, збільшеним випускних клапанів (діаметр виріс на 3 мм – до 39 мм) і ряду інших доробок вдалося підвищити крутний момент до 226 кгс/м і потужність до 125 л. с. (попередні моделі мали момент не більше 17 кгс/м і потужність не вище 80-90 л. с.). В рамках проекту УМЗ 421 існувало кілька десятків двигунів, що відрізняються один від одного ступенем стиснення, системою харчування, навісними агрегатами, тип привода навісних агрегатів та іншими вузлами. Система змащення всіх моторів – комбінована, від шестеренчатого насоса. Для заміни потрібно близько 6 літрів масла, масло рекомендується напівсинтетичне з допусками від 5W-3010W-40 5W-40 або 20W-40. Система охолодження мотора рідинна, з примусовою циркуляцією рідини від насоса.

Новий блок циліндрів

Помітною відмінністю нового двигуна став алюмінієвий блок циліндрів нової конструкції. УМЗ 421 отримав залиті в тіло блоку сухі тонкостінні гільзи з чавуну (на всіх попередниках були мокрі). Завдяки цьому рішенню конструкторам вдалося отримати підвищену жорсткість і міцність блоку, а також збільшити діаметр циліндрів на 8 мм (з 92 мм на старому блоці до 100 мм на новому). Межцилиндровое відстань не змінилося і складає 116 мм.

Дане рішення дозволило не тільки зберегти взаємозамінність деталей двигунів різних поколінь, але і значно скоротити витрати на нове обладнання для обробки блоків. Крім того габаритні і посадочні розміри двигуна залишилися незмінними, що дозволяє застосовувати УМЗ 421 на машинах колишніх років випуску.

Поршнева група колінчатий вал

За рахунок підвищеної жорсткості блоку вдалося дещо знизити нерівномірність зносу дзеркал циліндрів, що збільшило ресурс циліндропоршневої групи. Була зменшена маса поршня з метою зменшення зусиль на бокову частину поршня. Це було досягнуто зменшенням на 75 мм відстані від осі поршневого пальця до днища поршня. Для компенсації цієї відстані довжина шатуна збільшена на 7 мм. литі Поршні з алюмінію з високим вмістом кремнію. Частина камери згоряння знаходиться в днищі поршня (виїмка у формі усіченого конуса).
Колінчастий вал чавунний, литий. Корінні шийки мають діаметр 64 мм, шатунні – 58 мм На задньої частини валу фіксується маховик, на передній – чавунна шестерня приводу розподільного валу і маточина шківа. З метою запобігання осьового люфту вала на передньому корінному підшипнику встановлено дві шайби. Замість застарілої набивання задня частина колінчастого УМЗ 421 ущільнена самоподжимным гумовим сальником. Дане рішення дозволило позбутися від спадкової від ЗМЗ багаторічної проблеми – течі масла через набивку.

Головка блоку циліндрів

Завдяки збереженню межцилиндрового відстані вдалося уніфікувати ГБЦ на двигунах 2445 куб. см і 2890 куб. см. ГБЦ УМЗ 421 виготовляється з алюмінієвого сплаву і оснащена вставними сідлами клапанів з жароміцного чавуну. Уніфікація ГБЦ призвела до збереження старої схеми механізму газорозподілу – розподільний вал в блоці циліндрів (в нижній частині) і привід клапанів штангами, штовхачами і коромислами. Клапана УМЗ 421 не мають гідрокомпенсаторів зазорів (за винятком деяких модифікацій двигуна випуску після 2010 року) і вимагають регулювання через 10-15 тисяч км. 2010 році змінився розподільний вал двигуна, профіль якого збільшився по висоті. Даний захід дозволило поліпшити режим роботи на холостому ходу і досягти норм викиду Євро-3.

Основні версії

Базова карбюраторная модель УМЗ 421 мала налаштовану вихлопну систему. У систему входили випускний колектор, глушник, приймальна труба глушника і резонатор. Однак така система випуску газів викликала труднощі з установкою таких двигунів на деякі серійні автомобілі УАЗ, особливо з кузовом вагонного типу («хлібина»). Ці труднощі зумовили появу модифікацій з системою ненастроєного випуску. У 1998 році УМЗ вийшов на новий для себе ринок збуту – почалися поставки двигунів моделі УМЗ 4215 для малотоннажних вантажних автомобілів ВАТ «ГАЗ». В той же час зростаючі вимоги до токсичності вихлопних газів призвели до оснащення двигунів УМЗ системами уприскування палива з управлінням подачею палива і параметрами запалювання за допомогою електронних блоків управління. Перші двигуни з такими системами були відвантажені клієнтам в 1999-2000 році – мотор з індексом УМЗ 4213 став встановлюватися на автомобілі УАЗ-3160.
Для комплектації машин УАЗ поставлявся 98-сильний 421810 (зі ступенем 70 під бензин А80) або 103-сильний 421810-10 (зі ступенем 82 під бензин А92). Відповідно мотори могли бути з різними системами випуску. Також для потреб УАЗ проводився 117-сильний 421310-40 з системою уприскування палива. Для машин ГАЗ випускалися мотори 421310-50421510-10421510-30 і 123-сильний впрысковой 421610. Основні дані двигуна УМЗ 421 (базовий варіант)

Число циліндрів



4



Робочий об'єм



2890 куб. см



Ступінь стиснення (А76/А92)



70/82



Потужність номінальна



98 л. с. (72 кВт) при 4000 об/хв



Максимальний момент



167 М/м в діапазоні від 2200 до 2500 об/хв



Вага двигуна



170 кг



Екологічний клас



Євро-0

Плюси і мінуси двигуна

Новий блок циліндрів не завжди мав високу якість лиття, що призводило до попаданню масла в систему охолодження. Іноді така проблема виникала через перші 10 тисяч кілометрів пробігу. Тонкостінний блок виявився схильним до деформацій при перегріві, що приводить до дорогого ремонту з заміною головки блоку. Невисока паливна економічність карбюраторних версій. Однак цей недолік частково компенсований переходом на системи упорскування. Перші роки виробництва були нарікання власників на недостатню міцність впускного колектора, однак це дефект був усунутий. Незважаючи на всі проблеми, більша уніфікація з моторами попередніх років випуску стала одним з вагомих переваг сімейства УМЗ 421. Ціна і поширеність запчастин також відіграють чималу роль. Мотор досить простий в ремонті та обслуговуванні. При належному догляді завод обіцяє ресурс не менше 250 тисяч км.

УМЗ 421 – понад 20 років у виробництві

В даний час УМЗ продовжує випуск двигунів сімейства 421. Для продукції заводу ГАЗ випускається газобалонна версія мотора, яка може комплектуватися компресором кондиціонера і гидрокомпенсаторами в приводі клапанів. За замовленням двигун оснащують сучасним приводом агрегатів полікліновий ременем. Двигуни оснащені системою уприскування палива, електронним запалюванням і розвивають від 100 до 125 сил при дотриманні норм Євро-3 або 4. Крім того в серії залишився і 96-сильний карбюраторний варіант 4215. Всі двигуни розраховані на бензин А92 і вище, оскільки виробництво низькооктанового А80 припинено.