Двигатель УМЗ 249

2006 год

По своим технико-экономическим показателям бензиновый двигатель УМЗ-249.10 отвечает современным экологическим, эксплуатационным требованиям, имеет сертификат соответствия нормативам ЕЭК ООН №83-05А — Евро-3.

Основные характеристики

Тип двигателя: бензиновый, 4-тактный, 4-цилиндровый с рядным расположением цилиндров, 8-клапанный, верхневальный; с принудительным воспламенением, комплексной микропроцессорной системой управления топливоподачей и зажиганием, c многоточечным фазированным впрыском топлива, жидкостным охлаждением.

История создания

Ульяновский Моторный Завод (УМЗ), после раздела УАЗа и ГАЗа оказался в перед сложным вопросом развития своей стремительно устаревающей продукции. Будучи в большей мере ограниченным в технологических возможностях, нежели ЗМЗ, в Ульяновске осознавали, что единственным разумным выходом является глубокая модернизация существующего двигателя, в целях максимального использования существующего станочного парка.
Логичным оказался и способ модернизации — переход к верхнему расположению распределительного вала и использованию поперечного газового потока с каналами, выходящими на разные стороны ГБЦ. Продуктом такой модернизации стал двигатель УМЗ-249.

Итак, непосредственно про сам двигатель: "Для малотоннажных грузовиков "ГАЗель" и "полноприводных вездеходов УАЗ" двигатель, имеющий высокий крутящий момент во всем диапазоне рабочих частот является оптимальным с точки зрения получения хороших тягово-динамических характеристик.

Такую характеристику крутящего момента можно получить на двигателях большого рабочего объема. При объеме 2,89 л., нижняя граница параметров, заложенных в технических требованиях УАЗа, вполне достижима и без применения наддува.
Форсирование двигателя за счет дальнейшего увеличения рабочего объема или оборотов, при принятой размерности (100х92 мм), становится сомнительным. Остается один путь — увеличения мощности и крутящего момента за счет улучшения наполнения.

Именно такой путь был избран при проектировании нового ряда двигателей, базовая модель которого получила обозначение 249.10.

Действенный способ повышения наполнения, а значит и максимальной мощности двигателя — увеличение числа клапанов. Решающим фактором в отказе от такого варианта на первом этапе проектирования стали, определяемые ТТ, низкие обороты при номинальной мощности.

При оборотах 4500 мин-1 мы не реализуем все выгоды многоклапанной схемы, но получим сложный и дорогой двигатель. Важно отметить также, что при 4-х клапанах на цилиндр максимальный крутящий момент растет значительно в меньшей степени на низких оборотах, а максимум крутящего момента смещается на 800-1000 мин-1 в сторону больших частот вращения.

Если еще принять во внимание сложность в освоении и изготовлении 16-ти клапанной головки, то выбор газораспределительного механизма с одним распределительным валом и прямым приводом двух клапанов на цилиндр полностью оправдан. Такая схема имеет также лучшие показатели по шуму и минимальную номенклатуру оригинальных деталей.

Разнесенные на разные стороны головки впускные и выпускные каналы дают возможность значительно увеличить проходные сечения и получить оптимальную геометрию впускных каналов; имеющийся диаметр цилиндра — применить клапана с большими диаметрами тарелок, а значит добиться высокого коэффициента наполнения.

Конструкция двигателя УМЗ-429

В настоящее время (2003г.) проведены испытания и подготовлена необходимая документация для серийного производства двигателя 249.10. Сегодня завод имеет возможность изготавливать данный двигатель малыми сериями в количестве до 1000 шт. в год.

Мотор имеет традиционно высокий крутящий момент при низких оборотах коленчатого вала - до 25 кгс.м при 3000-3500 1/мин. При этом мощность возросла до 150 л.с. с одновременным увеличением топливной экономичности.

Основные конструктивные особенности двигателя:

• Верхнее расположение распределительного вала с оптимальными фазами газораспределения. Выбор газораспределительного механизма с одним распределительным валом и прямым приводом двух клапанов на цилиндр - такая схема имеет также лучшие показатели по шуму и минимальную номенклатуру деталей.
• Камера сгорания головки цилиндров плоскоовальной формы, расположение клапанов - вертикальное.
• Впуск и выпуск на головке блока осуществлен на разные стороны - это позволяет достичь коэффициента наполнения на частоте вращения, соответствующей максимальному крутящему моменту, близкого к единице (около 0,99). При номинальной частоте вращения 4500 1/мин коэффициент наполнения высок (более 0,97).
• Разнесенные впускная и выпускная системы, которые дают возможность обеспечить выполнение перспективных норм ЕВРО-3 по токсичности.
• Разнесенные на разные стороны головки впускные и выпускные каналы дают возможность значительно увеличить проходные сечения, а имеющийся диаметр цилиндра - применить клапана с большими диаметрами тарелок. Это позволяет добиться высокого коэффициента наполнения и получить выигрыш в мощности на максимальных режимах, тогда как большая поршневая площадь и настройка впускного и выпускного трактов обеспечивает приемлемый момент в нижнем диапазоне рабочих оборотов.
• Воздействие кулачков распределительного вала на клапаны осуществляется через гидротолкатели.
  Клапанные пружины (по 2 на каждом клапане), тарелки, сухари, колпачки, гидротолкатели использованы от двигателей, выпускающихся серийно. Наличие гидротолкателей клапанов привело к стабильности характеристик расхода воздуха по частоте и нагрузке независимо от пробега автомобиля.
• Оптимизация формы впускных каналов с точки зрения повышения коэффициента наполнения и обеспечения в канале движения заряда, приводящее к образованию в камере сгорания более интенсивного массо- и теплообмена, допускает бездетонационную работу двигателя на высокой (для цилиндра диаметром 100 мм) степени сжатия - до 9,2 на бензине АИ-93 и А-92. Все это позволило получить максимальную мощность в пределах 150 л.с. при использовании всего 2 клапанов на один цилиндр.
• 8-клапанная головка с рабочим объемом 2,89 л. Благодаря большему рабочему объему при 2 клапанах на цилиндр удалось получить выходные характеристики: мощность - 150 л.с. при 4500 мин-1, крутящий момент - 25 кгс.м при 3500 мин-1.
  Масса двигателя УМЗ-249 - 180 кг.
• Из-за большей надежности принят привод распределительного вала двухрядной втулочно-роликовой цепью.



Привод ГРМ двигателя УМЗ-429:
1 — цепь;
2 — успокоители цепи;
3 — звездочка натяжителя;
4 — шестерня распредвала


• Распределительный вал чугунный с отбелом кулачков закреплен в пяти опорах головки цилиндров.
• Применение распределительного вала с меньшим перекрытием и узкими фазами дает возможность обеспечить более стабильный холостой ход и уменьшить выбросы углеводородов на режиме холостого хода и низких оборотах.
• Блок цилиндров выполнен из алюминиевого сплава с залитыми тонкостенными гильзами из чугуна марки ИЧГ-33. Конструкция блока не имеет аналогов в Российской Федерации. Решением Комитета РФ по патентам и товарным знакам был выдан патент с приоритетом от 19 июня 1998 года на отливку блока цилиндров.
• Алюминиевый блок с залитыми тонкостенными чугунными гильзами имеет достаточную прочность и структурную жесткость, которые допускают форсирование двигателя до 160-175 л.с. и момента до 27 кгс.м без значительной потери ресурса, двигатель работает тише и менее вибронагружен, снижается его износ. Его конструкция и основные размеры мало отличаются от блока 421 двигателя.
• Применение оригинальной конструкции блока цилиндров позволило: 
  а) повысить ресурс работы цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма; 
  б) сохранить массо-габаритные показатели двигателей при увеличении рабочего объема с 2,45 л. до 2,89 л; 
  в) снизить уровень звука, излучаемый двигателем, с 100,5 до 96 дБА; 
  г) уменьшить количество тепла, передаваемого в охлаждающую жидкость, благодаря чему снизить тепловую напряженность системы охлаждения автомобилей с указанными двигателями;
• Решены задачи по исключению задиров юбок поршней, поломок и коксованию в канавках верхних поршневых колец, создана конструкция поршня, обеспечивающая прочность при работе двигателя в режиме испытаний на безотказность в течение 400 часов (максимальная нагрузка при частоте - 4500 мин-1).
• В расточку в блоке установлен промежуточный вал, от которого осуществляется привод маслонасоса.
  Маслонасос применен с серийно выпускаемых двигателей.
• Шатуны, коренные и шатунные вкладыши, маховик, картер сцепления и ряд других деталей полностью заимствованы от двигателя модели 421.
• Коленчатый вал по основным размерам унифицирован с валом серийных двигателей;
• Оригинальными являются головка блока, привод агрегатов, газопроводы, крышки газораспределительного механизма.
• Электронная система впрыска подает в двигатель ровно столько топлива, сколько необходимо, уменьшая его расход.
• Система впрыска не требует трудоемкой регулировки и обеспечивает динамичное ускорение.
• Электронная система впрыска дает реальные преимущества на дороге в любую погоду, позволяет быстро запустить двигатель даже в сильный мороз.

При применении двигателя 249.10 на автомобилях «ГАЗель» и «УАЗ» значительно улучшают скоростные, динамические и топливно-экономические показатели. Снижается трудоемкость их технического обслуживания.

Технические характеристики

Двигатель агрегатируется

• Сцепление (диаметр 240 мм — фрикционное, сухое, однодисковое, диафрагменное;
• Шкив привода гидроусилителя руля;
• Датчик абсолютного давления со встроенным датчиком температуры.

Слева на фото УМЗ-249.10

Процесс доработки двигателя УМЗ-249

2002 - 2003 г Проведены стендовые испытания, направленные, в основном, на совершенствование цилиндро-поршневой группы, т.к. значительная степень форсирования двигателя обусловливает высокие термические и динамические нагрузки на поршень, поршневые кольца, гильзы, блок цилиндров и другие узлы и детали. Полностью решены задачи по исключению задиров юбок поршней, поломок и коксованию в канавках верхних поршневых колец, создана конструкция поршня, обеспечивающая прочность при работе двигателя на режиме испытаний на безотказность в течение 400 часов (максимальная нагрузка при частоте 4500 мин-1). Степень отработки конструкции обеспечивает стабильные показатели по мощности, моменту и удельному расходу топлива.
Завершены дорожно-эксплуатационные испытания двигателей 249.10 на 5-ти автомобилях УАЗ различных модификаций. Пробеги автомобилей с указанными двигателями составляют от 60 тыс. км до 145 тыс. км. Каких-либо серьезных неполадок в процессе испытаний не обнаружено.

2002 - 2003 г.г. совместно с ООО"НПП Элкар" проведены работы по адаптации блока управления и двигателя к автомобилю УАЗ-3162, подтверждено выполнение норм "Евро 2" по токсичности.
Были проведены исследования на моторном стенде виброакустических характеристик двигателя и отдельных источников шума. Проведена их классификация по значимости в общем шуме двигателя. По результатам испытаний внесены изменения в конструкцию узлов и деталей, позволившие снизить уровень шума на некоторых режимах на 3 дБа.
С целью более полного удовлетворения запросов потребителей рассматривается возможность расширения модельного ряда двигателя 249.10. Без особых затрат и сложностей в производстве может быть освоена модификация с рабочим объемом 2,445 л. со вставными гильзами цилиндров - для лучшей ремонтопригодности. По такой схеме изготовлен и испытан макетный образец двигателя размерностью 92х92 мм.

В 2003г. автомобиль УАЗ-3162 с двигателем 249.10 прошел сертификационные испытания в Органе по сертификации автомобильных изделий – НАМИ-ФОНД с выдачей сертификата соответствия №РОСС RU.МТ14.В13076. На сертификацию были представлены 2 образца двигателя (в том числе- один в составе автомобиля УАЗ-3162).

Характеристики двигателей УМЗ:

Мощностные характеристики двигателей семейства УМЗ

См. так же:
Двигатель УМЗ 2496.10
Установка двигателя 249.10 на УАЗ 31519 с портальными (военными) мостами
Характеристики стандартных двигателей на УАЗ
Двигатели ОАО "Волжские моторы" для автомобилей УАЗ и "ГАЗель". Устройство, диагностика, ремонт
РАЗВИТИЕ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ НА УЛЬЯНОВСКОМ МОТОРНОМ ЗАВОДЕ (Статья)
ДВИГАТЕЛЬ УМЗ-420 ( Цветное иллюстрированное издание. Под редакцией ГК ОАО УАЗ Макароваи А.И.)

наверх