Двигатель ВАЗ-21213: горячее «сердце» внедорожников «Нива»
Еще в 1994 году был разработан двигатель ВАЗ-21213, занявший место под капотом старых и новых модификаций внедорожника «Нива». С тех пор мотор претерпел несколько модернизаций и все еще находит широкое применение. Об этом двигателе, его особенностях, устройстве и обслуживании читайте в данной статье.
Общий взгляд на двигатель ВАЗ-21213: характеристики и применимость
В начале 90-х годов прошлого века АвтоВАЗ столкнулся с проблемой отсутствия приемлемого двигателя для обновленных автомобилей «Нива». В то же время полным ходом шла разработка нового мощного мотора для ВАЗ-2107, который по внутризаводской документации проходил под индексом 21073. Так вышло, что на «Семерку» этот силовой агрегат не попал, однако он по своим характеристикам неплохо вписался в линейку полноприводных ВАЗ-2121, и с 1994 года производится именно для этих внедорожников.
ВАЗ-21213 — бензиновый четырехцилиндровый рядный карбюраторный двигатель объемом 1690 куб. см и мощностью 78,9 л.с. При частоте вращения коленвала 3000 об/мин развивает крутящий момент 125 Н·м — значительно выше, чем большинство двигателей ВАЗ. Расход топлива в различных режимах лежит в пределах от 8,3 до 11,5 л/100 км.
Позднее на базе этого мотора была разработана модификация 21214, оснащенная системой впрыска топлива (инжектором). По основным характеристикам инжекторная версия аналогична карбюраторной. В свою очередь, на базе двигателя 21214 была создана модификация 2123, предназначенная для установки в новые автомобили Chevrolet-Niva. В настоящее время в производстве находятся все три двигателя.
Силовой агрегат 21213 штатно устанавливается в автомобили ВАЗ-21213, ВАЗ-2131 (удлиненная пятидверная модификация ВАЗ-21213), ВАЗ-21216 (экспортная праворульная модификация ВАЗ-21213) и минивэн ВАЗ-2120 «Надежда». Также двигатель может быть установлен на более ранние модификации ВАЗ-2121.
Комплектация двигателя
На двигатель монтируются детали всех основных систем, по компоновке узлов и механизмов мотор 21213 не отличается от других силовых агрегатов АвтоВАЗ.
С левой (по ходу движения) стороны монтируются:
• Свечи зажигания и высоковольтные провода;
• Трамблер (распределитель зажигания) с бесконтактным датчиком управляющих импульсов;
• Масляный фильтр;
• Топливный насос диафрагменного типа;
• Указатель уровня масла;
• Датчик давления масла;
• Датчик уровня охлаждающей жидкости.
С правой (по ходу движения) стороны монтируются:
• Карбюратор «Солекс»;
• Корпус воздушного фильтра;
• Генератор;
• Стартер;
• Впускной коллектор;
• Выпускной коллектор (к которому монтируется система рециркуляции отработанных газов);
• Термостат;
• Центробежный насос охлаждающей жидкости (водяная помпа).
В передней части двигателя монтируется:
• Шкивы генератора и водяной помпы;
• Крыльчатка вентилятора (крепится непосредственно к шкиву помпы).
Отдельно нужно сказать о карбюраторе. Мотору достался новый на начало 90-х годов карбюратор «Солекс» (каталожный номер 21073-1107010), который за прошедшие годы практически не изменился и все еще устанавливается на ВАЗовские силовые агрегаты. Это двухкамерный карбюратор эмульсионного типа с ниспадающим потоком и с последовательным открытием дроссельных заслонок (то есть, заслонки открываются не одновременно). Интересная особенность агрегата — прогрев первой камеры для лучшего пуска холодного двигателя. Также в «Солексе» предусмотрены детали для подключения к системе вентиляции картера.
Нужно отметить, что ряд узлов и механизмов, установленных на двигателе 21213, взаимозаменяемы с другими силовыми агрегатами ВАЗ «Классика» (катушки зажигания, стартер, водяная помпа и другие). Однако многие детали агрегатируются только с данными мотором, в их число входит трамблер 3810.3706 (он имеет существенные отличия от трамблеров 38.3706 от «Классики»), генератор 371.3701 и другие.
Конструкция двигателя ВАЗ-21213 и его отличия от других моторов ВАЗ
01 — указатель уровня масла;
02 — шатун;
03 — сливная пробка поддона картера;
04 — масляный насос;
05 — шестерня привода масляного насоса;
06 — валик привода масляного насоса;
07 — вкладыш коренного подшипника коленчатого вала;
08 — коленчатый вал;
09 — передний сальник коленчатого вала;
10 — гайка крепления шкива;
11 — шкив коленчатого вала;
12 — ремень привода насоса охлаждающей жидкости;
13 — звездочка коленчатого вала;
14 — звездочка привода масляного насоса;
15 — шкив генератора;
16 — крышка привода распределительного вала;
17 — башмак натяжителя цепи;
18 — крыльчатка вентилятора;
19 — цепь привода распределительного вала;
20 — выпускной клапан;
21 — впускной клапан;
22 — звездочка распределительного вала;
23 — корпус подшипников распределительного вала;
24 — распределительный вал;
25 — пружины клапана;
26 — крышка головки блока цилиндров;
27 — крышка маслозаливной горловины;
28 — рычаг клапана (рокер);
29 — регулировочный болт;
30 — головка блока цилиндров;
31 — датчик указателя температуры охлаждающей жидкости;
32 — свеча зажигания;
33 — прокладка головки блока цилиндров;
34 — поршень;
35 — держатель заднего сальника;
36 — задний сальник коленчатого вала;
37 — упорное полукольцо коленчатого вала;
38 — крышка коренного подшипника;
39 — маховик;
40 — блок цилиндров;
41 — крышка картера сцепления;
42 — поддон картера.
Принципиально конструкция двигателя 21213 аналогична конструкции других двигателей ВАЗ «Классика», но имеет ряд конструктивных отличий. В частности, этот мотор стал первым в «классическом» модельном ряду, получившим цилиндры диаметром 82 мм — до этого, начиная с «Копейки», все двигатели имели цилиндры диаметром 76 и 79 мм. Это позволило увеличить рабочий объем, но для сохранения габаритов двигателя пришлось пойти на некоторые компромиссы, о которых скажем чуть ниже.
Основу двигателя составляет цельнолитой чугунный (из низколегированного чугуна) блок цилиндров 21213-1002011, за его основу взят блок «классических» моторов ВАЗ, в котором были выполнены цилиндры увеличенного диаметра и изменено положение полостей водяной рубашки. Однако сам блок имеет те же габариты, что и у «классических» моделей — несмотря на увеличенный диаметр цилиндров, расстояние между их центрами осталось прежним — 95 мм. В настоящее время выпускаются блоки пяти классов допуска размеров цилиндра, классы маркируются латинскими буквами «A», «B», «C», «D» и «E» на нижней привалочной плоскости.
В нижней части блока выполнено пять опор, с помощью которых удерживается коленвал, причем две опоры — в передней и задней стенках, еще три опоры — на специальных отливах, заодно выполняющих роль ребер жесткости. Все опоры оснащаются крышками, причем технология изготовления всего узла такова, что крышки подгоняются под конкретные опоры и не могут друг с другом меняться местами.
Сверху блок закрывается головкой блока цилиндров 21213-1002011, отлитой из алюминиевого сплава. ГБЦ разработана специально под установку на двигатель 21213, она имеет иную конструкцию и габариты, поэтому не взаимозаменяема с головками «классических» моделей. В частности, данная головка рассчитана под более высокую компрессию, поэтому имеет усиленную конструкцию, а также камеру сгорания иной формы (клиновидной). Так что возможность установки на мотор 21213 головок от моторов 2103 или 2106, и наоборот, установка на двигатель 21213 головок от 2103 или 2106 — не более, чем заблуждение, попытки такой замены приведут лишь к поломке головок.
На ГБЦ установлен чугунный распределительный вал 21213-1006010, разработанный специально для данного двигателя. Вал смонтирован на пяти подшипниках, которые, в свою очередь, удерживаются специальным корпусом из алюминия. Привод распредвала — цепной, от коленчатого вала, цепь взята от мотора ВАЗ-2103. Для повышения эксплуатационных характеристик в двигателе используется специально разработанный натяжитель цепи с удлиненным башмаком.
В головке также находится клапанный механизм, состоящий из 8 стальных клапанов (4 впускных и 4 выпускных, тарелки впускных имеют больший диаметр), их седел и втулок, рычагов, пружин и других деталей. Интересно, что весь клапанный механизм практически в неизменном виде взят от двигателя ВАЗ-2101. Механизм ГРМ закрыт крышкой, в которой предусмотрена маслозаливная горловина.
Для двигателя была разработана своя поршневая группа, все детали кардинально отличаются от более ранних двигателей. Поршни — литые алюминиевые, сложной формы, в днище выполнена выемка, образующая вторую половину камеры сгорания, а также и углубления под клапаны. На каждый поршень устанавливается по три кольца. Поршни производятся пяти классов по номинальному диаметру, классы аналогичны классам блока цилиндров, в новые двигатели устанавливаются головки и поршни одного класса. Также поршни делятся на три класса по диаметру отверстия, предназначенного для установки поршневого пальца. Обозначение классов (диаметра поршня и диаметра отверстия под палец) выбиты на днище поршня, здесь же выбивается и другая маркировка. По массе поршни выпускаются одного класса, что снимает необходимость их подбора при ремонте ЦПГ.
Поршень передает усилие на коленвал через поршневой палец и шатун 21213-1004045, изготовленные из стали. Шатуны были специально разработаны для данного мотора, в них приняты меры по повышению прочности и улучшению смазки. Монтаж крышки на шатунной шейке производится с помощью болтов особой конструкции, которые препятствуют ослаблению крепления со временем. Шатуны делятся на три класса по внутреннему диаметру втулки, предназначенной для установки пальца (номинальный диаметр 22 мм).
Палец имеет длину 67 мм, он монтируется в поршне стандартно — с помощью стопорных колец. Поршневые пальцы также делятся на три класса по внешнему диаметру, маркировка производится цветом: синим обозначается самый тонкий палец, зеленым — среднего диаметра, красный — самого большого диаметра. Шаг между классами шатунов и пальцев составляет 0,004 мм.
Коленчатый вал 21213-1005015 был разработан на основе коленвалов «классических» моделей, он имеет ряд существенных доработок. Коленвал состоит из четырех шатунных и пяти коренных шеек, разделенных щеками. На каждой щеке (заодно с ней) выполнен противовес для балансировки коленвала, и именно в этом заключается одно из основных отличий нового вала от старых, в которых противовесами оснащались только крайние и центральные щеки.
Коленвал отливается из специального чугуна повышенной прочности, в его шейках выполнены масляные каналы, обеспечивающие смазку и очистку масла от механических загрязнений. Для удаления грязи предусмотрены специальные пробки. В передней части коленвала устанавливается звездочка привода ГРМ, а также шкив привода водяной помпы и генератора. С обратной стороны посредством фланца устанавливается чугунный маховик с напрессованным стальным зубчатым венцом.
Установка коленчатого вала в блок цилиндров производится с помощью полуколец (в передней части — сталеалюминиевое, в задней части — металлокерамическое) и сталеалюминиевых вкладышей, на таких же вкладышах устанавливаются и шатуны.
В нижней части блок цилиндров закрывается масляным поддоном (монтируется через прокладку), в котором находится масляный насос шестереночного типа и его приемный патрубок, объединенный с сетчатым фильтром.
Вкратце рассмотрим устройство и конструкцию основных систем двигателя 21213.
Система охлаждения — жидкостная, с принудительной циркуляцией, двухконтурная, охлаждающая жидкость циркулирует по водяной рубашке в блоке цилиндров и в ГБЦ. Циркуляция обеспечивается центробежным водяным насосом, который посредством клиноременной передачи соединен со шкивом коленвала и генератора. Интересно, что крыльчатка вентилятора, охлаждающего радиатор, установлена непосредственно на шкиве помпы, она расположена за радиатором, и поэтому работает на всасывание. Естественно, вентилятор при запущенном двигателе всегда вращается, что вынуждает владельцев «Нивы» в зимнее время года закрывать радиатор картонкой.
Система питания — классическая карбюраторная. Сверху на карбюраторе монтируется корпус воздушного фильтра, к которому подведены патрубок забора холодного (наружного) и теплого (от двигателя) воздуха. Топливный насос диафрагменного типа монтируется на двигателе, его привод реализован через толкатель от эксцентрика, расположенного на валу привода масляного насоса и трамблера. Также в насосе предусмотрен рычажок для ручной подкачки. Топливо из бака на насос подается через топливный фильтр. Система питания объединена с системой принудительной вентиляции картера и частично с системой рециркуляции отработанных газов.
Система зажигания — бесконтактная, построена на основе трамблера (датчика-распределителя) 3810.3706 и единой для всех свечей катушки зажигания 27.3705. Управление системой зажигания производится с помощью коммутатора 3620.3734. Система зажигания в целом аналогична двигателям ВАЗ «классических» моделей и не имеет особенностей.
Система выпуска отработанных газов — традиционная, построена на основе чугунного выпускного коллектора, приемной трубы и двух глушителей. На коллекторе расположены компоненты системы рециркуляции ОГ (клапан, управляемый установленным на впускном коллекторе термовакуумным включателем, и патрубок, соединенный с впускным коллектором).
Как нетрудно заметить, несмотря на ряд отличий, мотор ВАЗ-21213 в целом аналогичен другим двигателям ВАЗ. Но у него есть некоторые особенности эксплуатации, которые зачастую доставляют проблемы владельцам автомобилей «Нива».
Особенности эксплуатации двигателя ВАЗ-21213
Эксплуатация автомобилей «Нива» с двигателем 21213 не отличается от эксплуатации любых автомобилей с карбюраторными бензиновыми моторами — здесь актуальны все рекомендации по холодному и горячему пуску мотора, по зимней эксплуатации и т.д.
Однако у двигателя 21213 есть и ряд только типичных для него проблем. В частности, из-за увеличения диаметра цилиндров уменьшилась толщина слоя охлаждающей жидкости в блоке и в ГБЦ, а значит, несколько снизилась эффективность работы системы охлаждения. Это приводит к частому перегреву мотора при длительной работе на высоких оборотах, поэтому при эксплуатации «Нивы» нужно проявлять умеренность.
Из других проблем можно выделить нетипичная для двигателей ВАЗ «привередливость» по отношению к моторным маслам. Производитель настоятельно рекомендует использовать в моторе 21213 строго определенные масла, и только в этом случае можно без проблем достичь пробега 120-160 тысяч км. Если же в двигатель лить масло без разбора и чрезмерно нагружать его, то первый капитальный ремонт придется делать на 90 тысячах км пробега или даже раньше.
Из других особенностей двигателя можно выделить повышенный уровень шума и довольно высокий расход масла. Также владельцам автомобилей модельного ряда «Нива» приходится мириться с тем, что их силовые агрегаты приходится ремонтировать чаще, чем моторы на иномарках — такова особенность недорогих отечественных моторов, и от этого никуда не деться.
Особенности технического обслуживания и ремонта двигателя
Технические обслуживание двигателя 21213 регламентировано производителем, в общем случае оно сводится к следующему:
• Каждые 500 км пробега — проверка уровня масла, при необходимости — долив масла;
• Первые 2000-3000 км пробега (новый двигатель) — замена моторного масла;
• Каждые 10 тысяч км пробега (ТО-1) — замена моторного масла и масляного фильтра, а также проверка клапанного механизма (зазоров), проверка токсичности ОГ и регулировки системы рециркуляции ОГ, регулировка холостого хода, осмотр уплотнений на предмет утечек;
• Каждые 30 тысяч км пробела — промывка системы смазки двигателя.
АвтоВАЗ допускает использовать большое количество типов моторных масел, при выборе необходимо ориентироваться на климатические особенности региона, в котором эксплуатируется автомобиль. То есть, обязательно нужно опираться на класс масла по SAE или по API. Всего в двигатель заливается 3,75 литров масла. Рекомендуется постоянно использовать один и тот же тип и марку масла, и переходить на другой смазочный материал только в случае острой необходимости.
В качестве охлаждающей жидкости используется антифриз, его объем в двигателе составляет 10,7 литра. Наиболее часто применяются различные марки тосола, но допустимо применять отечественные и зарубежные аналоги этого антифриза, которых сегодня очень много на рынке.
В заключение нужно несколько слов сказать об особенностях ремонта цилиндро-поршневой группы двигателя 21213. Допустимый максимальный износ цилиндров составляет 0,15 мм, при превышении этого значения допустима расточка цилиндров на два ремонтных размера — 0,4 и 0,8 мм от номинального диаметра. Соответственно, после расточки в двигатель нужно устанавливать новые поршни, специально для этого продаются поршни двух ремонтных размеров, которым соответствуют классы «C» и «E». Важно отметить, что на днище поршней первого ремонтного размера выбит треугольник, второго ремонтного размера — квадрат. При исчерпании ресурса по расточке необходимо полностью менять цилиндры и поршни.
Что касается коленчатого вала, то для него выпускаются вкладыши четырех ремонтных размеров (одинаковые для шатунных и коренных шеек), их внешний диаметр одинаков, а внутренний меньше на 0,25, 0,5, 0,75 и 1 мм. Также для коленвала выпускаются два типа полуколец — с номинальным размером, и с увеличенным на 0,127 мм. Замена полуколец производится в случае, если люфт (осевой зазор) коленвала достигает 0,06-0,26 мм. Если же зазор достигает 0,35 мм, то следует заменить коленчатый вал.
Регулярное обслуживание с использованием качественных расходных материалов, и своевременный ремонт — вот две составляющих долгой и надежной эксплуатации двигателя ВАЗ-21213. Ведь только надежный и качественный двигатель наделяет «Ниву» ее настоящим мужским характером и бескомпромиссным подходом к бездорожью.
