按前文所述準備車輛並拆下引擎。
清洗引擎外部。
拆解前的準備
將引擎以右支架固定螺栓安裝並固定於拆裝架上。
拆下發電機、起動馬達、點火分電盤、機油泵驅動裝置及附風扇葉片的黏性聯軸器。
引擎分解
用 24 號扳手鬆開機油通往濾清器的接頭螺栓。
取下兩片鋁墊圈。
用 13 號扳手鬆開機油濾清器殼體固定於汽缸體的四顆螺帽。
取下濾清器殼體。
取出機油尺。
用 24 號扳手鬆開下方的接頭螺栓。
取下鋁墊圈。
用 17 號扳手鬆開機油尺管固定接頭並取下。
按「УАЗ-3151、-31512、-31514、-31519 引擎汽缸蓋的拆卸與維修」一文所述拆下汽缸蓋。
將引擎翻轉，油底殼朝上。
按「УАЗ-3151、-31512、-31514、-31519 潤滑系統元件的拆卸與安裝」一文所述拆下油底殼。
拆下機油泵。
拆下汽缸體前蓋。
拆下挺桿箱蓋並取出凸輪軸。
汽缸體上以油漆標示挺桿孔的極限偏差。
從汽缸體取出挺桿，並編號或按順序排列。
| 挺桿尺寸分組 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 挺桿 | 汽缸體孔 | 間隙，mm | ||
| 外徑，mm | 標記 | 直徑，mm | 標記顏色 | |
| 25–0.008–0.015 | 1 | 25+0.023+0.011 | 藍色 | 0.038/0.019 |
| 25–0.015–0.022 | 2 | 25+0.011 | 黃色 | 0.033/0.015 |
挺桿依外徑、汽缸體孔依內徑分為不同組別並相互配對（見表），因此組裝引擎時挺桿須裝回原位。
拆下水泵。
從飛輪上拆下離合器組件。
將引擎翻轉，前端朝下。
扳直飛輪固定螺帽的防鬆片。
用 17 號套筒鬆開飛輪固定的四顆螺帽，同時用大螺絲起子固定飛輪防止轉動。
取下防鬆片，從曲軸上取下飛輪。
用 14 號扳手鬆開離合器殼體的兩顆螺栓與六顆螺帽。
取下離合器殼體。
用 8 號內六角扳手鬆開兩顆螺帽，取下曲軸油封座。
活塞連桿組的拆卸按「УАЗ-3151、-31512、-31514、-31519 引擎活塞連桿組的拆卸」一文所述進行。
從汽缸體取出汽缸套。
若無需更換汽缸套，不建議將其從汽缸體取出。
汽缸套下方裝有銅質密封墊圈。
分解後以煤油或柴油清洗汽缸體與拆下的零件。
引擎組裝
安裝曲軸前，徹底清除軸承座與軸承瓦上的鐵屑、機油與沉積物（以煤油清洗所有零件並以壓縮空氣吹淨）。
徹底吹淨所有油道。
軸承瓦與止推墊圈更換為新品。
以機油潤滑軸頸與軸承瓦。
軸承瓦的定位凸耳必須嵌入汽缸體與軸承蓋的槽中。
從油封繩切下兩段長 120 mm 的曲軸後主軸承油封填料，裝入油封座與汽缸體軸承座。
按分解的相反順序組裝並安裝曲軸。
曲軸主軸承蓋（第一與第五除外）上打有順序號，從汽缸體前蓋側起算。
第一軸承蓋前側裝有定位銷。
後軸承蓋上設有槽，用於防止曲軸止推墊圈轉動。
軸承環上的橫向油槽必須朝向曲軸頰面。
以扭力扳手將主軸承螺帽鎖緊至 10–11 kgf·m。
暫時將飛輪裝上曲軸並以兩顆螺帽固定。轉動飛輪帶動曲軸。
轉動應自由、均勻，無卡滯，且感覺不到軸向間隙。
安裝活塞總成前（見「ЗМЗ УАЗ-3151、-31512、-31514、-31519 引擎活塞連桿組的組裝」），將軸承瓦裝入連桿與連桿蓋。
以機油潤滑活塞環、軸承瓦與汽缸壁。
安裝活塞前，將活塞環開口相互錯開 120 度。
在活塞上裝上壓環器並壓縮活塞環。
將活塞裝入汽缸時，「Перед」字樣應朝向汽缸體前方，連桿下頭上的汽缸壁潤滑孔應朝向凸輪軸的相反方向。
用木柄輕敲活塞底部將其推到底，同時注意連桿向曲軸軸頸的移動。
連桿蓋的安裝方式與主軸承蓋相同。
轉動飛輪帶動曲軸。轉動應無卡滯。
安裝凸輪軸時，其齒輪與曲軸齒輪上的記號必須對齊。
安裝油底殼前，為保險起見在墊片上塗抹密封膠。
其餘按引擎分解的相反順序組裝。
材料與結構特點
汽缸體為鑄鐵，汽缸套為合金鑄鐵，以銅墊圈密封。挺桿為鋼製，外徑 25 mm，分為兩個尺寸組（藍色與黃色標記），與汽缸體孔個別配對。曲軸為鍛鋼，軸頸經滲碳處理，在主軸承薄壁軸承瓦中旋轉。主軸承蓋（第 1 與第 5 除外）均有編號。止推墊圈為鋼製，帶巴氏合金塗層。後主軸承油封為編織繩，裝入油封座。活塞為鋁合金，活塞環為鑄鐵。飛輪為鑄鐵，以四顆螺栓與防鬆片固定。主軸承螺帽鎖緊扭矩為 10–11 kgf·m。油底殼墊片為石棉橡膠，組裝時塗抹密封膠。