В двигатель УМЗ 421 заложены конструктивные решения предыдущей серии 417 и мотора ГАЗ 21. Прототип под маркировкой 4218.10 был завершен в 1983 году, однако дорабатывали его еще три года. После чего, конструкторы занялись версией 241.10 с оригинальной формой выпускного тракта.
ДВС УМЗ 421
Затем добавились еще 8 модификаций с увеличенной мощностью, степенью сжатия, дефорсированные, с другим распредвалом, под нормы Евро-4 и два газобензиновых варианта. В итоге, линейка ДВС 421 выпускается по сей день, ею комплектуются грузовые и пассажирские Газели, Соболи, Баргузины и внедорожники Хантер, грузопассажирские УАЗы «Буханки».
Изначально в двигателе первой версии 4218.10 антифриз проникал сквозь поры алюминиевого литья блока цилиндров в масло. Протечка была неустранимой, не помогала замена прокладки ГБЦ, поэтому изготовителем была использована пропитка блока смолой по технологии авиастроения, изменена форма впускного тракта, мотор назван 421.10.
Доработанный вариант 421.10
Для повышения крутящего момента на низах и мощности в целом схема двигателя получила два дополнения:
- резонатор в выпускной системе, расположенный после глушителя;
- увеличение степени сжатия.
Резонатор выхлопной системы
Этот вариант ДВС обозначен 421.10-30, имеет собственный мануал по ремонту. С завода моторы выходили с 100 мм цилиндрами, что изначально обеспечивало высокий крутящий момент и мощность. Руководство автопроизводителя ГАЗ рекомендует их для установки на Газель, что требует незначительной переделки:
- радиатор Газели расположен ниже, чем в УАЗиках;
- вентилятор необходимо сместить;
- появляется привод с отдельным ремнем.
ДВС для Газели
Дополнительно улучшена система питания, отвода газов из картера, мотор обозначен 4215.10-30. Если расход масла у моделей семейства 421 одинаковый, то топливо может использоваться разное.
Для снижения эксплуатационного бюджета грузовика и микроавтобуса многие Газели и Соболи производитель ГАЗ переводил на бензин А-76. Подобная модификация движка УМЗ под бензин с низким октановым числом была обозначена 4215.10-10.
Затем потребовалась инжекторная версия, но уже для полноприводных УАЗ – микроавтобусы, внедорожники, грузовики и грузопассажирские авто. Ею стал движок 4213.10. распредвал здесь чугунный, а не стальной, как в карбюраторных моторах. Для Газелей таким ДВС стал 4216.10 с измененным приводом вентилятора.
УМЗ 421 инжектор
Эта серия 421 стала последней у производителя УМЗ с нижним распредвалом. Уже для следующего поколения 429.10 высокооборотных ДВС распредвал перенесен внутрь ГБЦ, то есть расположен сверху.
В таблицу собраны основные технические характеристики мотора УМЗ 421:
| Изготовитель | УМЗ |
| Марка ДВС | 421 |
| Годы производства | 1993 – … |
| Объем | 2890 см3 (2,9 л) |
| Мощность | 72 – 92 кВт (91 – 125 л. с.) |
| Момент крутящий | 220 Нм (на 4200 об/мин) |
| Вес | 170 кг |
| Степень сжатия | 8,2 (7) |
| Питание | карбюратор/инжектор |
| Тип мотора | рядный бензиновый |
| Зажигание | коммутаторное, бесконтактное |
| Число цилиндров | 4 |
| Местонахождение первого цилиндра | ТВЕ |
| Число клапанов на каждом цилиндре | 2 |
| Материал ГБЦ | сплав алюминиевый |
| Впускной коллектор | дюралевый |
| Выпускной коллектор | объединен с резонатором и выпускной трубой |
| Распредвал | нижний, схема OHV |
| Материал блока цилиндров | алюминиевый сплав с пропиткой смолой |
| Диаметр цилиндра | 100 мм |
| Поршни | проточка в виде усеченного конуса является частью камеры сгорания |
| Коленвал | стальной, затем чугунный |
| Ход поршня | 92 мм |
| Горючее | АИ-92/А-76 |
| Нормативы экологии | Евро-0 (Евро-4) |
| Расход топлива | трасса – 8,8 л/100 км
смешанный цикл 11 л/100 км город – 12,5 л/100 км |
| Расход масла | максимум 0,3 л/1000 км |
| Какое масло лить в двигатель по вязкости | 15W40, 5W40, 10W30, 10W40, 20W40 |
| Какое масло лучше для двигателя по производителю | Liqui Moly, ЛукОйл, Роснефть |
| Масло для УМЗ 421 по составу | синтетика зимой, полусинтетика летом |
| Объем масла моторного | 6 л |
| Температура рабочая | 90° |
| Ресурс ДВС | заявленный 250000 км
реальный 350000 км |
| Регулировка клапанов | гайки |
| Система охлаждения | принудительная, антифриз |
| Объем ОЖ | 10,7 л |
| Помпа | с пластиковой крыльчаткой |
| Свечи на УМЗ 421 | чешские Brisk DR17YC/A |
| Зазор свечи | 0,8 мм |
| Привод ГРМ | зубчатая передача |
| Порядок работы цилиндров | 1-3-4-2 |
| Воздушный фильтр | Nitto, Knecht, Fram, WIX, Hengst |
| Масляный фильтр | съемный с обратным клапаном полнооборотный |
| Маховик | с посадочным диаметром сцепления 200 мм либо 215 мм |
| Болты крепления маховика | М12х1,25 мм, длина 26 мм |
| Компрессия | от 10 бар, разница в соседних цилиндрах максимум 1 бар |
| Обороты ХХ | 800 мин-1 |
| Усилие затягивания резьбовых соединений | свеча – 60 Нм
маховик – 70 – 88 Нм болт сцепления – 60 Нм крышка подшипника – 120 Нм (коренной) и 60 Н м (шатунный) головка цилиндров – три стадии 42 Нм, 106 Нм + 90° |
В таблице приведено описание параметров базовой карбюраторной версии 4218.10. В других моторах используется другое навесное оборудование, изменены схемы выпускного и впускного тракта, системы впрыска.
Особенности конструкции
Поскольку двигатель УМЗ 421 эволюционировал из базовых вариантов УМЗ 417 и ЗМЗ 402, а еще раньше — ГАЗ 21, отличиями конструкции являются:
- впервые у данного производителя использованы сухие гильзы внутри блока цилиндров;
- поршневой палец смещен вверх на 7 мм;
- резиновое уплотнение задней опоры коленвала вместо набивки шнуром;
- усилия на боковые поверхности поршня снижены за счет увеличения на 7 мм длины шатуна;
Система охлаждения
Чтобы выполнить капитальный ремонт собственными силами, достаточно гаражных условий и обычного инструмента без специальных приспособлений.
Перечень модификаций ДВС
Традиционно для Ульяновского моторного завода руководство разрабатывает моторы сериями. Основным двигателем стал 4218.10 с характеристиками – Евро-1, мощность 98 л. с., степень сжатия 7 единиц. В семейство движков УМЗ 421 вошло несколько модификаций:
- 4218.10-10 – карбюраторный, для адаптации под бензин АИ-92 степень сжатия увеличена до 8,2, мощность увеличена до 103 л. с.;
- 421.10 – карбюраторный, новая конструкция выпускного тракта;
- 421.10-30 – карбюраторный, выпускной коллектор другой конструкции;
- 4213.10-40 – инжектор для УАЗ, Евро-3, мощность 117 л. с.;
- 4213.10-50 – инжектор для УАЗ, Евро-4;
- 4215.10-10 – карбюратор под А-76;
- 4215.10-30 – карбюраторный, под АИ-92;
- 4216.10 – инжекторный, под АИ-92 для Газелей, Евро-3, степень сжатия 8,8, мощность 123 л. с.;
- 42164.10 – инжектор под Газель, мощность 99 л. с.;
- 42164.10 – инжекторный, для Газели, Евро-4, мощность 125 л. с., новый распредвал;
- 421647.10 – газобензиновый вариант мощностью 100 л. с.;
- 42167.10 – газобензиновый вариант мощностью 123 л. с.
УМЗ 4213.10УМЗ 4215.10УМЗ 4216.10Газобензиновый УМЗ 421647.10
Отличительной особенностью семейства моторов 421 является наличие варианта 4219 для венной техники. В зависимости от того, какое навесное оборудование используется в комплектации ДВС, имеется несколько вариантов 4219.10:
- 4179.10-01 – под сцепление 254 мм рычажного типа;
- 4179.10-13 – добавлен ГУР;
- 4179.10-05 – под диафрагменное сцепление диаметром 240 мм;
- 4179.10-25 – добавлен насос ГУР.
Военный вариант 4219.10
Моторы имеют одинаковые объемы, задача увеличить мощность здесь не стояла. Нюансом является наличие пускового подогревателя, генератора Г-250, фильтра тонкой очистки бензина и экранирования датчика Р-132 и высоковольтного оборудования по заказу МО РФ.
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.
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.
Регламент обслуживания УМЗ 421 2,9 л/98 – 125 л. с.
Заявленный пробег в 250 тысяч км двигатель УМЗ 421 сможет пройти только при соблюдении сроков замены расходных материалов и деталей:
- 10000 км – съемный маслофильтр и моторное масло;
- 15000 пробега – регулировка зазоров клапанов;
- 20000 км – выпускной коллекторный узел, топливопровод и рампа, ремень навесного оборудования и АКБ, свечи;
- 30000 пробега – воздушный фильтр и вентиляция картера;
- 40000 км – антифриз и топливный фильтр;
- 60000 пробега – датчик кислородный.
Внутреннее устройство ДВС предусматривает эти сроки между капремонтами, независимо от их количества. Данный регламент не подходит для газобензиновых моторов, им замена требуется чаще.
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 смазку | неисправимый дефект, присутствовал только в первых партиях моторов |
| Скачки оборотов ХХ и мощности | необходима очередная регулировка температурных зазоров клапанов |
| Стук в опорах коленвала | замена 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.
Ремонт УМЗ 421
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.
Источник: