В число силовых установок автомобилей Ульяновского автозавода входит не самый новый, но простой, доказавший свою надежность и востребованный бензиновый двигатель УМЗ-4218. Об этом моторе, его характеристиках, существующих модификациях, конструктивных особенностях и применимости читайте в данной статье.
Характеристики, типы и применимость двигателей УМЗ-4218
В начале 90-х годов Ульяновский автозавод стал ощущать острый недостаток мощных и надежных двигателей, которые могли бы наделить новые автомобили УАЗ лучшими скоростными характеристиками и проходимостью. К 1993 году на основе агрегата УМЗ-4178 был разработан и пущен в серию новый мотор УМЗ-4218.10, который отличался большим для легковых автомобилей объемом и крутящим моментом. Однако этот агрегат обладала рядом «детских болезней», которые были «вылечены» на последующей модификации — УМЗ-421.10. В дальнейшем на базе нового мотора было создано целое семейство силовых агрегатов, которые сегодня находят применение на автомобилях УАЗ и «ГАЗель».
Система охлаждения жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией жидкости и расширительным бачком, с подачей жидкости в блок цилиндров.
Система охлаждения включает в себя водяной насос, термостат, водяные рубашки в блоке цилиндров и головке блока цилиндров, радиатор, расширительный бачок, вентилятор, соединительные патрубки, а также радиаторы отопления кузова.
Системы охлаждения двигателей для автомобилей УАЗ и «ГАЗель» имеют некоторые отличия в схеме подключения расширительных бачков и радиаторов отопления.
Система охлаждения двигателей для автомобилей «ГАЗель»
1 – радиатор отопителя
2 – кран отопителя
3 – головка блока цилиндров
4 – прокладка
6 – двухклапанный термостат
8 – выпускной трубопровод
9 – пароотводящий патрубок
9а – патрубок подвода жидкости к расширительному бачку
10 – патрубок отвода жидкости из расширительного бачка
11 – пробка
12– бачок расширительный
13 – отметка «mm»
14 – корпус термостата
15 – насос системы охлаждения
16 крыльчатка
17 – патрубок соединительный
18 – вентилятор
19 – радиатор
20 – сливная пробка радиатора
21 – впускной трубопровод
22 – блок цилиндров
1 – радиатор отопителя
2 – кран отопителя
3 – головка цилиндров
4 – прокладка
5 – межцилиндровые каналы для прохода охлаждающей жидкости
6 – двухклапанный термостат
7 – датчик указателя температуры охлаждающей жидкости
8 – выпускной трубопровод
9 -пробка радиатора
10 – жалюзи
11 – пробка
12 – бачок расширительный
13 – отметка «mm»
14 -корпус термостата
15 -насос системы охлаждения
16 – крыльчатка
17 – патрубок соединительный
18 – вентилятор
19 – радиатор
20 – сливной кран радиатора
21 – впускной трубопровод
22 – блок цилиндров
23 – сливной кран блока цилиндров
Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости должна поддерживаться в пределах плюс 80°-90°С. Допустима непродолжительная работа двигателя при температуре охлаждающей жидкости 105°С. Такой режим может возникнуть в жаркое время года при движении автомобиля с полной нагрузкой на затяжных подъемах или в городских условиях движения с частыми разгонами и остановками.
Поддержание нормальной температуры охлаждающей жидкости осуществляется при помощи двухклапанного термостата с твердым наполнителем ТС-107–01, установленного в корпус.
При прогреве двигателя, когда температура охлаждающей жидкости ниже 80°С, действует малый круг циркуляции охлаждающей жидкости. Верхний клапан термостата закрыт, нижний клапан открыт. Охлаждающая жидкость водяным насосом нагнетается в рубашку охлаждения блока цилиндров, откуда через отверстия в верхней плите блока и нижней плоскости головки блока цилиндров жидкость попадает в рубашку охлаждения головки, далее в корпус термостата и через нижний клапан термостата и патрубок соединительный – на вход водяного насоса. Радиатор при этом отключен от основного потока охлаждающей жидкости. Для более эффективного действия системы отопления салона при циркуляции жидкости по малому кругу (такая ситуация может поддерживаться достаточно долго при низких отрицательных температурах окружающего воздуха) в канале выхода жидкости через нижний клапан термостата имеется дроссельное отверстие диаметром 9 мм. Такое дросселирование приводит к повышению перепада давления на входе и выходе радиатора отопления и более интенсивной циркуляции жидкости через этот радиатор. Кроме того, дросселирование клапана на выходе жидкости через нижний клапан термостата уменьшает вероятность аварийного перегрева двигателя в случае отсутствия термостата, т.к. шунтирующее действие малого круга циркуляции жидкости при этом существенно ослабляется, поэтому значительная часть жидкости пойдет через радиатор охлаждения. Дополнительно для поддержания нормальной рабочей температуры охлаждающей жидкости в холодное время года на автомобилях УАЗ перед радиатором имеются жалюзи, с помощью которых можно регулировать количество воздуха, проходящего через радиатор.
При повышении температуры жидкости до 80°С и более открывается верхний клапан термостата, а нижний клапан закрывается. Циркуляция охлаждающей жидкости идет по большому кругу.
Для нормального функционирования система охлаждения должна быть полностью заполнена жидкостью. При прогреве двигателя объем жидкости увеличивается, избыток ее выталкивается за счет повышения давления из замкнутого объема циркуляции в расширительный бачок. При снижении температуры жидкости (например, после прекращения работы двигателя) жидкость из расширительного бачка под действием возникающего разрежения возвращается в замкнутый объем.
На автомобилях УАЗ расширительный бачок непосредственно связан с атмосферой. Регулирование обмена жидкости между бачком и замкнутым объемом системы охлаждения регулируется двумя клапанами, впускным и выпускным, находящимися в пробке радиатора.
Рис. 2.48. Схема жидкостной системы охлаждения двигателей ЗМЗ-402 и УМЗ-4215
:
I - с одним отопителем;
II - с двумя отопителями и электронасосом (для фургонов с двумя рядами сидений и автобусов);
1 - расширительный бачок;
2 - термостат;
3 - датчик указателя температуры охлаждающей жидкости;
4 - радиатор;
5 - сливная пробка (кран) радиатора;
6 - вентилятор;
7 - ремень привода вентилятора;
8 - ремень привода насоса охлаждающей жидкости;
9 - насос охлаждающей жидкости;
10 - сливной кран блока цилиндров;
12 - электронасос системы отопления;
11; 13 - кран отопителя;
14 - радиатор дополнительного отопителя;
15, 16 - радиатор основного отопителя;
Термостат
17 - основной клапан термостата;
18 - байпасный клапан
Во время работы двигателя внутреннего сгорания происходит большое выделение тепла (температура газов в камере сгорания в момент воспламенения смеси доходит до 2 500 °С). В процессе сгорания происходит интенсивный нагрев цилиндров, поршней, головки блока и других деталей. На нагрев деталей двигателя расходуется около 20–35 % энергии, выделяющейся при сгорании топлива. Перегрев вызывает снижение мощности двигателя, большое температурное расширение металлических деталей, масло на многих движущихся деталях двигателя выгорает, что может привести к заклиниванию поршней в цилиндрах, обгоранию клапанов, выплавлению подшипников и последующей аварии двигателя, поэтому излишки тепла нужно принудительно отводить от нагретых деталей - другими словами, двигатель нужно охлаждать. При охлаждении двигателя необходимо учитывать, что при изменении режимов его работы, частоты вращения и нагрузки происходит изменение интенсивности нагрева. Чрезмерное переохлаждение двигателя также нежелательно, потому что это приводит к ухудшению топливной экономичности и повышенному износу движущихся деталей двигателя из-за того, что присадки в масле «работают» только при достижении определенной температуры. Следовательно, двигатель должен иметь систему охлаждения, которая бы поддерживала оптимальный тепловой режим.
Тепло от нагретых частей двигателя можно принудительно отводить потоком воздуха или жидкости. Существуют две системы охлаждения ДВС : воздушная и жидкостная. Воздушная система охлаждения успешно применяется в двигателях мопедов, мотоциклов, газонокосилок и сравнительно маломощных двигателях автомобилей. Двигатели с воздушной системой охлаждения легче, компактнее и проще в обслуживании.
На автомобилях наибольшее распространение получили системы жидкостного охлаждения. По сравнению с системами воздушного охлаждения, они обеспечивают более равномерное и эффективное охлаждение и являются менее шумными. Кроме того, жидкостная система охлаждения дает возможность создать простую и эффективную систему отопления салона автомобиля.
В современных двигателях с жидкостной системой охлаждения применяются антифризы - жидкости с низкой температурой замерзания. Большинство антифризов представляет собой смесь воды с этиленгликолем. Кроме этих двух составляющих, в состав антифриза входят различные присадки:антикоррозионные, антипенные и др.
Блок цилиндров и головка блока двигателя с жидкостной системой охлаждения имеют каналы для прохода охлаждающей жидкости. Такой канал называется рубашкой охлаждения
.
Рубашка охлаждения соединяется эластичными патрубками с радиатором , который служит для охлаждения нагретой жидкости и является теплообменником. В нем тепло от жидкости передается воздуху, проходящему через сердцевину радиатора. Рубашка охлаждения и радиатор заполняются охлаждающей жидкостью через заливную горловину, закрывающуюся пробкой. В пробке имеются специальные клапаны, через которые система охлаждения сообщается с атмосферой. Такая система называется закрытой. В закрытой системе охлаждения поддерживается избыточное давление(до100кПа). Оптимальным температурным режимом двигателя является такой, при котором температура охлаждающей жидкости находится в пределах 80–110°С. Повышенное давление в системе охлаждения поднимает температуру кипения до 120°С, вследствие чего происходит меньшее выкипание жидкости.
Антифризы меняют свой объем при изменении температуры: при нагревании объем увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Для компенсации температурного изменения объема служит расширительный бачок
, подключаемый к системе охлаждения.
При работе двигателя охлаждающая жидкость принудительно циркулирует в системе охлаждения с помощью насоса, который приводится в действие от коленчатого вала или от электродвигателя. Охлаждающая жидкость соприкасается с нагретыми стенками цилиндров и головками блока, после чего поступает в радиатор. Движение воздуха через радиатор обеспечивается встречным напором при движении автомобиля и принудительно - с помощью вентилятора.
Для того, чтобы система охлаждения обеспечивала оптимальный температурный режим и быстрый прогрев двигателя после пуска, в контур циркуляции жидкости включают специальное устройство - термостат
. В термостате имеется клапан, управляемый теплочувствительным элементом. Пока жидкость в системе охлаждения холодная, клапан термостата закрыт, и жидкость
циркулирует по так называемому малому кругу циркуляции - от насоса по рубашке охлаждения, минуя радиатор. Поскольку жидкость не попадает в радиатор и не охлаждается в нем, она быстро нагревается. Когда температура жидкости поднимается до оптимальной, клапан термостата открывается, и жидкость начинает проходить через радиатор и охлаждаться в нем
(большой круг циркуляции). Проходное сечение термостата изменяется при изменении температуры, и это дает возможность в определенных пределах автоматически регулировать температурный режим двигателя.
из книги Э.Н. Орлова и Е.Р. Варченко "Автомобили УАЗ" техническое обслуживание и ремонт
Система охлаждения.
Система охлаждения
(рис. 25) жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией.
Рис. 25 Схема системы охлаждения двигателя
1 - радиатор отопителя
2 - кран отопителя
3 - головка блока цилиндров
4 - отверстия водораспределительной трубы
5 - прокладка
6 - водораспределительная труба
7 - термостат
8 - выпускной патрубок
9 - заливная горрловина
10 - жалюзи
11 - пробка
12 - метка минимум
13 - бачок
14 - насос системы охлаждения
15 - крыльчатка
16 - шкив
17 - вентилятор
18 - радиатор
19 - сливной кран радиатора
20 - приемный патрубок
21 - блок цилиндров
22 - сливной кран блока цилиндров
В качестве охлаждающей жидкости применяется низко замерзающая жидкость тосол А-40. При температуре окружающего воздуха ниже минус 40 С применяется жидкость тосол А-65. Допускается применение воды.
Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости должна поддерживаться в пределах 80...90 С. Это достигается при помощи автоматически действующего термостата и жалюзи, управляе мых водителем.
Для контроля температуры охлаждающей жидкости в щитке приборов имеется электрический указатель, датчик которого ввернут в полость кронштейна водяного насоса. Кроме того, о перегреве охлаждающей жидкости сигнализирует контрольная лампа с красным светофильтром, установленная на щитке приборов и соединенная электропроводом с датчиком, ввернутым в верхний бачок радиатора. Контрольная лампа загорается при достижении охлаждающей жидкостью температуры 92...98 С При загорании контрольной лампы необходимо открыть жалюзи радиатора.
Рис. 26 Насос системы охлаждения двигателя
1 - гайка
2 - вал
3 - корпус насоса
4 - контрольное отверстие выхода смазки
5 - пресс-масленка
6 - распорная втулка
7 - уплотнительная шайба
8 - резиновая манжета
9 - пружина
10 - крыльчатка
11 - болт крепления крыльчатки
12 - контрольное отверстие для выхода жидкости
13 - подшипники
14 - ступица вала вентилятора
15 - ремень
16 - шкив
17 - вентилятоп
18 - болт
Двигатель УМЗ 417 предназначался для установки в советские автомобили повышенной проходимости ульяновского автомобильного завода, такие как УАЗ 469 и УАЗ 452 “Буханка”.
Особенности.
Мотор УМЗ 417 пришел на смену . Двигатель обзавелся новой головкой блока цилиндров схожей с ГБЦ автомобиля ГАЗ-24 (). Степень сжатия при этом возросла с 6,7 до 7,0. Изменения затронули и газораспределительный механизм – установлен другой распредвал и новые впускные клапаны (диаметр шляпки увеличен до 47 мм). ГБЦ с круглыми окнами под коллектор, на ранних моторах коллектор под однокамерных карбюратор. Двухкамерный карбюратор на двигателях с индексом 4178.
Проблемы мотора давно известны – низкое качество деталей и сборки, проблемная система охлаждения (мотор склонен к перегреву), течи масла отовсюду, даже через блок.
Ресурс мотора УМЗ-417 составляет около 150 тыс. км.
Двигатель имеет ряд модификаций (см. ниже).
Характеристики двигателя УМЗ 417 УАЗ 469, 452 Буханка
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Конфигурация | L |
| Число цилиндров | 4 |
| Объем, л | 2,445 |
| Диаметр цилиндра, мм | 92,0 |
| Ход поршня, мм | 92,0 |
| Степень сжатия | 7,0 |
| Число клапанов на цилиндр | 2 (1-впуск; 1-выпуск) |
| Газораспределительный механизм | OHV |
| Порядок работы цилиндров | 1-2-4-3 |
| Номинальная мощность двигателя / при частоте вращения коленчатого вала | 66,9 кВт - (92 л.с.) / 4000 об/мин |
| Максимальный крутящий момент / при частоте вращения коленчатого вала | 177 Н м / 2200-2500 об/мин |
| Система питания | Карбюратор К-151В(Г) |
| Рекомендованное минимальное октановое число бензина | 76 |
| Экологические нормы | Евро 0 |
| Вес, кг | 166 |
Конструкция
Четырехтактный четырехцилиндровый бензиновый карбюраторный с контактным распределителем зажигания, с рядным расположением цилиндров и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал, с нижним расположением одного распределительного вала. Двигатель имеет жидкостную систему охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией. Система смазки – под давлением и разбрызгиванием.
Блок цилиндров алюминиевый с чугунными гильзами. У УМЗ-417 гильзы посажены через резиновые кольца, в отличии ЗМЗ-402, у которого посадка через медные прокладки. К сожалению резиновые кольца снижают прочность блока 417-го мотора. Блок не имеет ребер жесткости. Лишь на поздних моторах появились 3-4 ребра. На блоке УМЗ-417 имеется крепление под маслофильтр от ВАЗ-2101.
Если и дальше говорить о схожести и различиях моторов УМЗ-417 и ЗМЗ-402, то можно сказать, что коленвал, распредвал, шатуны, поршни, кольца, толкатели и штанги у них одинаковые. Гильзы разные из-за отличия способа посадки. Маховик у 417-го больше в диаметре и тяжелее, соответственно колокол также больше в размерах. У ЗМЗ набивка кладется в канавку в блоке и крышке коленвала, а у УМЗ прикручивается и обжимается штампованными стальными пластинками, что в итоге плохо сказывается на герметичности конструкции.
У УМЗ 417 охлаждающая жидкость забирается и подается в ГБЦ, как результат неравномерное охлаждение двигателя. Помпа ЗМЗ 402 надежнее 417-ой, в ней сальник, а не фибра. Но это касается только помпы старого образца! Сейчас на новых помпах для 417-го мотора используется сальник.
Важно упомянуть, что выпускной коллектор на УМЗ 417 имеет конструкцию 4-1, который задавливает двигатель на средних и высоких оборотах.
Модификации
1. УМЗ 417.10 - предназначен для установки на автомобили УАЗ-3151 (76 бензин, 92 л.с.).
2. УМЗ 4175.10 - имеет повышенную степень сжатия 8.2 под 92 бензин. Мощность 98 л.с. Применялся на автомобилях Газель.
3. УМЗ 4178.10 - применен коллектор под двухкамерный карбюратор.
4. УМЗ 4178.10-10 - установлена ГБЦ от с увеличенными выпускными клапанами до 39мм. Комплектуется сальником коленвала вместо набивки. Помпа закреплена на блоке. предназначен для автомобилей УАЗ.
Обслуживание
Замена масла в двигателе УМЗ 417.
Интервал замены масла - 10 тыс. км. Объем масла сухого двигателя с масленым радиатором составляет 5,8 литра. При замене в системе смазки и радиаторе остается от 0,5 до 1 литра масла. Масленый фильтр от ВАЗ 2101. Масло, рекомендованное производителем - М-8-В SAE 15W-20, М-6з/12Г SAE 20W-30, M-5з/10г1, M-4з/6B1 SAE 15W-30.
Регулировка клапанов
Регулировать зазоры необходимо раз в 15 тыс. км.