Устройство, назначение, принцип действия, диагностика, техническое обслуживание и ремонт головки блока цилиндров двигателя ВАЗ 2101

1.2. Общие  сведения о двигателе автомобиля ВАЗ 2101

 

На автомобилях  устанавливается 4-цилиндровый карбюраторный  двигатель с рядным вертикальным расположением цилиндров и верхним расположением распределительного вала (см. рис.1.2). В зависимости от модели или модификации автомобиля могут устанавливаться двигатели трех типов: 
 – 2101 – с рабочим объемом 1,2 л. Это двигатель автомобилей ВАЗ-2101; 
 – 21011 – с рабочим объемом 1,3 л. Основной двигатель для автомобилей ВАЗ-21011. От двигателей 2101 он отличается увеличенным до 79 мм диаметром цилиндров, поэтому имеет другие блок цилиндров, прокладку головки цилиндров и поршни с поршневыми кольцами; 
 – 2103 – с рабочим объемом 1,45 л. Применяется на автомобилях ВАЗ-21023. От двигателей 2101 отличается увеличенным на 14 мм ходом поршня. Поэтому имеет другой коленчатый вал и другие детали цепного привода механизма газораспределения. Кроме того, на нем устанавливается карбюратор с другими тарировочными данными, предназначенный для двигателей с рабочим объемом 1,45 л.

Двигатель в  сборе со сцеплением и коробкой передач  устанавливается на автомобиле на трех эластичных опорах (см. рис. 1.3).

Опоры воспринимают как массу двигателя, так и нагрузки, возникающие от вибрации двигателя, от инерции двигателя при трогании автомобиля с места, разгоне и торможении. Двумя передними опорами двигатель крепится к поперечине передней подвески автомобиля, а задней – к поперечине задней подвески двигателя.

 

Рис. 1.2. Продольный и поперечный разрез двигателя ВАЗ 2101

 

Рис.1.3. Подвеска двигателя ВАЗ 2101: 1 – кожух опоры; 2 – опора передней подвески двигателя; 3 – фланец блока цилиндров; 4 – кронштейн;  
5 – промежуточная пластина; 6 – изолирующее пластмассовое кольцо;  
7 – пружина опоры; 8 – буфер;  9 – подушка опоры; 10 – шайба;  
11 – опора задней подвески двигателя; 12 – дистанционная втулка;

13 – поперечина задней  подвески двигателя

1.3. Общие  сведения об устройстве блока  цилиндров

Блок цилиндров (рис.1.4) отлит из специального низколегированного высокопрочного чугуна.

Рис.1.4. Устройство и основные размеры блока цилиндров ВАЗ 2101

Цилиндры растачиваются непосредственно в блоке и вставных гильз не имеют. В нижней части блока цилиндров расположены пять опор для коренных подшипников коленчатого вала.

В передней части  блока цилиндров размещен цепной привод распределительного вала и валика привода вспомогательных агрегатов (масляного насоса, распределителя зажигания и топливного насоса). Валик вращается в двух сталеалюминиевых втулках, запрессованных в блок цилиндров. С 1984 г. задняя втулка изготавливается из металлокерамики. В запасные части поставляются втулки номинального и ремонтного размера с уменьшенным на 0,3 мм внутренним диаметром.

Полость привода  распределительного вала закрыта крышкой  с передним самоподжимным сальником  коленчатого вала. Сзади к блоку  цилиндров прикреплен держатель  заднего сальника коленчатого вала.

Снизу блок цилиндров  закрыт стальным штампованным масляным картером. Между блоком цилиндров  и картером, а также между блоком цилиндров и крышкой привода  распределительного вала устанавливаются  пробко-резиновые прокладки.

 

1.4. Общие сведения о назначении, устройстве и принципе действия головки блока цилиндров ВАЗ 2101

 

1.4.1. Назначение головки блока цилиндров

Головка блока цилиндров  двигателя вместе с цилиндрами образует надпоршневые полости, в которых осуществляются все тепловые процессы рабочего цикла. Сложность конструкции головки цилиндров обусловлена множеством функций, которые она выполняет, а также рядом требований, предъявляемых к ней, в том числе:

• обеспечение формы камеры сгорания, способствующей улучшению процесса сгорания для достижения максимальных значений среднего эффективного давления;
• достаточная жесткость и прочность;
• возможность размещения распределительного вала;
• плавность переходов и равномерность толщин стенок для увеличения

надежности при действии механических и тепловых нагрузок;

• обеспечение минимального сопротивления во впускном и выпускном трактах;
• обеспечение равномерной циркуляции охлаждающей жидкости при более интенсивном охлаждении наиболее горячих стенок вокруг выпускного канала;
• возможность размещения впускного и выпускного патрубков и другого вспомогательного оборудования.

1.4.2. Особенности устройства и основные размеры головки блока цилиндров, клапанов и направляющих втулок

Головка цилиндров  – общая для четырех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава. Она унифицированная, т.е. одинаковая для двигателей 2101, 21011 и 2103.

В головку цилиндров  запрессованы чугунные седла и направляюшие втулки клапанов. Рабочие фаски седел  обрабатываются после запрессовки  в сборе с головкой цилиндров, чтобы обеспечить точную соосность фасок с отверстиями направляющих втулок клапанов.

 

Основные размеры головки блока цилиндров

 

Отверстия во втулках  обрабатываются также после запрессовки  втулок в головку цилиндров. Это  делается для обеспечения точности диаметра отверстия и его расположения по отношению к рабочим фаскам седла и клапана. В отверстиях направляющих втулок имеются спиральные канавки для смазки. У втулок впускных клапанов канавки нарезаны до половины длины отверстия, а у втулок выпускных клапанов – на всей длине отверстия.

Сверху на направляющие втулки надеваются маслоотражательные колпачки из тепломаслостойкой резины со стальным арматурным кольцом. Колпачки охватывают стержни клапанов и служат для уменьшения проникновения масла в камеру сгорания через зазоры между направляющей втулкой и стержнем клапана.

Каждый клапан имеет две цилиндрические пружины: наружную и внутреннюю, опирающиеся на две опорные шайбы. Вверху пружины упираются в тарелку, которая удерживается на стержне клапана двумя сухарями, имеющими в сложенном виде форму усеченного конуса.

 

 

1.5. Возможные  неисправности двигателя ВАЗ 2101, их причины и методы устранения

 

ПРИЧИНА	МЕТОД УСТРАНЕНИЯ
Двигатель не запускается
Нет топлива в карбюраторе:
– засорены топливопроводы или фильтры карбюратора и  топливного насоса	– промойте и продуйте топливный бак, топливопроводы и фильтры
– неисправен топливный  насос	– проверьте работу насоса и замените поврежденные детали
Неисправна система  зажигания	См. подраздел 5.4
Воздушная заслонка карбюратора  остается закрытой при первых вспышках в цилиндрах	Устраните негерметичность  пускового устройства карбюратора
Двигатель работает неустойчиво или глохнет на холостом ходу
Нарушена регулировка  холостого хода двигателя	Отрегулируйте холостой ход
Подсос воздуха через  поврежденную дренажную трубку	Замените дренажную  трубку
Подсос воздуха через  прокладки в соединениях впускного  трубопровода с карбюратором или  с головкой цилиндров	Подтяните гайки крепления  или замените прокладки
Нарушены зазоры между  рычагами и кулачками распределительного вала	Отрегулируйте зазоры
Неисправен карбюратор:
– засорены жиклеры или  каналы карбюратора	– продуйте жиклеры и  каналы сжатым воздухом
– вода в карбюраторе	– удалите воду из карбюратора, слейте отстой из топливного бака
– нарушена герметичность  диафрагмы пускового устройства	замените диафрагму
Неисправна система  зажигания	См. подраздел 5.4
Двигатель не развивает полной мощности и не обладает достаточной приемистостью
Неполное открытие дроссельных  заслонок карбюратора	Отрегулируйте приводы  дроссельных заслонок
Загрязнен воздушный  фильтр	Замените фильтрующий  элемент
Неисправна система  зажигания	См. подраздел 5.4
Неисправен топливный  насос	Проверьте работу насоса и замените поврежденные детали
Неисправен карбюратор:
– неисправен насос-ускоритель	– проверьте производительность насоса, замените поврежденные детали
– засорены главные жиклеры	– продуйте жиклеры сжатым воздухом
– неполностью открыта  воздушная заслонка	– отрегулируйте привод заслонки
– уровень топлива  в поплавковой камере не соответствует  норме	– отрегулируйте установку  поплавка
Нарушены зазоры между  рычагами и кулачками распределительного вала	Отрегулируйте зазоры
Недостаточная компрессия – ниже 1 МПа (10 кгс/см2):
– пробита прокладка  головки цилиндра	– замените прокладку
– прогорание поршней, поломка  или залегание поршневых колец	– очистите кольца и канавки  поршней от нагара, поврежденные кольца и поршень замените
– плохое прилегание клапанов к седлам	– замените поврежденные клапаны, отшлифуйте седла
– чрезмерный износ цилиндров  и поршневых колец	– замените поршни, расточите  и отхонингуйте цилиндры
Стук коренных подшипников коленчатого вала
Обычно стук глухого тона, металлический. Обнаруживается при резком открытии дроссельной  заслонки на холостом ходу. Частота  его увеличивается с повышением частоты вращения коленчатого вала. Чрезмерный осевой зазор коленчатого вала вызывает стук более резкий с неравномерными промежутками, особенно заметными при плавном увеличении и уменьшении частоты вращения коленчатого вала
Слишком раннее зажигание	Отрегулируйте установку  зажигания
Недостаточное давление масла	См. ниже
Ослаблены болты крепления  маховика	Затяните болты рекомендуемым  моментом
Увеличенный зазор между  шейками и вкладышами коренных подшипников	Прошлифуйте шейки и  замените вкладыши
Увеличенный зазор между  упорными полукольцами и коленчатым валом	Замените упорные полукольца новыми или с увеличенной толщиной
Стук шатунных подшипников
Обычно стук шатунных подшипников резче стука  коренных. Он прослушивается на холостом ходу двигателя при резком открытии дроссельной заслонки. Место стука  легко определить, отключая по очереди  свечи зажигания
Недостаточное давление масла	См. ниже
Чрезмерный зазор между  шатунными шейками коленчатого  вала и вкладышами	Замените вкладыши и  про-шлифуйте шейки
Стук поршней
Этот стук обычно незвонкий, приглушенный: вызывается «биением» поршня в цилиндре. Лучше  всего он прослушивается при малой  частоте вращения коленчатого вала и под нагрузкой
Увеличенный зазор между поршнями и цилиндрами	Замените поршни, расточите  и отхонингуйте цилиндры
Чрезмерный зазор между  поршневыми кольцами и канавками  на поршне	Замените кольца или  поршни с кольцами
Стук впускных и выпускных клапанов
Работа с  увеличенными зазорами в клапанном механизме вызывает характерный стук, обычно с равномерными интервалами; частота его меньше любого другого стука в двигателе, так как клапаны приводятся в действие от распределительного вала, частота вращения которого в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала
Увеличенные зазоры между  рычагами и кулачками распределительного вала	Отрегулируйте зазоры
Поломка клапанной пружины	Замените пружину
Чрезмерный зазор между  стержнем и направляющей втулкой  клапана	Замените изношенные детали
Износ кулачков распределительного вала	Замените распределительный  вал и рычаги клапанов
Отворачивание контргайки регулировочного болта	Отрегулируйте зазор  между рычагом и кулачком распределительного вала, затяните контргайку
Чрезмерный  шум цепи привода распределительного вала
Из общего шума двигателя шум цепи привода  распределительного вала выделяется при  появлении зазоров между элементами зацепления и четко прослушивается при малой частоте вращения коленчатого  вала.
Ослабла цепь вследствие износа	Натяните цепь
Поломка башмака натяжителя цепи или успокоителя	Замените башмак натяжителя или успокоитель
Заедание штока плунжера натяжителя цепи	Устраните заедание
Недостаточное давление масла на холостом ходу на прогретом двигателе
Попадание под редукционный клапан масляного насоса посторонних частиц	Очистите клапан от посторонних  частиц и заусенцев, промойте масляный насос
Изношены шестерни масляного  насоса	Отремонтируйте масляный насос
Чрезмерный зазор между  вкладышами и коренными шейками коленчатого вала	Прошлифуйте шейки и  замените вкладыши
Заедание редукционного  клапана давления масла	Замените клапан
Применение моторного  масла несоответствующей марки  и качества	Замените масло другим, рекомендуемым в подразделе 14.3
Чрезмерное  давление масла на прогретом двигателе
Заедание редукционного  кла-пана масляного насоса	Замените клапан
Повышенный  расход масла
Подтекание масла через  уплотнения двигателя	Подтяните крепления  или замените прокладки и сальники
Износ поршневых колец  и поршней или цилиндров двигателя	Расточите цилиндры и  замените поршни и кольца
Поломка поршневых колец	Замените кольца
Закоксовывание прорезей в маслосъемных кольцах или в  канавках поршней	Очистите прорези и  пазы от нагара
Износ или повреждение  маслоотражательных колпачков клапанов	Замените маслоотражательные колпачки
Повышенный износ стержней клапанов или направляющих втулок	Замените клапаны, отремонтируйте головку цилиндров
Повышенный  расход топлива
Не полностью открыта  воздушная заслонка	Отрегулируйте привод заслонки
Повышенное сопротивление  движения автомобиля	Проверьте и отрегулируйте давление в шинах, тормозную систему, углы установки колес
Неправильная установка  момента зажигания	Отрегулируйте момент зажигания
Неисправен вакуумный  регулятор распределителя зажигания	Замените вакуумный  регулятор или распределитель зажигания
Высокий уровень топлива  в карбюраторе:
– нарушена герметичность  игольчатого клапана или его  прокладки	– проверьте, нет ли посторонних  частиц между иглой и седлом клапана, при необходимости замените клапан или прокладку
– заедание или трение, препятствующее нормальному передвижению поплавка, негерметичность поплавка	– проверьте и при  необходимости замените поплавок
Засорены воздушные  жиклеры карбюратора	Очистите жиклеры
Перегрев двигателя
Слабое натяжение ремня  привода насоса и генератора	Отрегулируйте натяжение  ремня
Недостаточное количество жидкости в системе охлаждения	Долейте охлаждающую  жидкость в систему охлаждения
Неправильная установка  момента зажигания	Отрегулируйте момент зажигания
Сильно загрязнена наружная поверхность радиатора	Очистите наружную поверхность  радиатора струей воды
Неисправен термостат	Замените термостат
Неисправен клапан пробки радиатора (давление открытия меньше 0,05 МПа (0,5 кгс/см2)	Замените пробку
Неисправен насос охлаждающей  жидкости	Проверьте работу насоса, замените его или отремонтируйте
Быстрое падение  уровня жидкости в расширительном бачке
Поврежден радиатор	Отремонтируйте радиатор или замените
Повреждение шлангов  или прокладок в соединениях  трубопроводов	Замените поврежденные шланги или прокладки
Подтекание жидкости из крана отопителя	Замените кран
Слабо затянуты хомуты шлангов	Подтяните хомуты
Подтекание жидкости через сальник насоса охлаждающей  жидкости	Замените сальник
Повреждена пробка или  прокладка пробки радиатора	Замените пробку
Повреждена прокладка  головки цилиндров	Замените прокладку
Подтекание жидкости через микротрещины в блоке или  в головке цилиндров	Проверьте герметичность  блока и головки цилиндров, при  обнаружении трещин замените поврежденные детали
Подтекание жидкости через микротрещины в корпусе  или крышке насоса охлаждающей жидкости, расширительном бачке или впускной трубе	Проверьте герметичность, при обнаружении трещин поврежденные детали замените; незначительную течь допускается устранить добавкой в охлаждающую жидкость герметизатора типа НИИСС-1

 

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДИАГНОСТИКЕ, СИСТЕМЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (ТО) И РЕМОНТА (Р) ДВИГАТЕЛЕЙ ВАЗ

2.1. Общие сведения о простейших методах диагностики двигателя

 

Подходы, применяемые при диагностике двигателей можно условно разделить на два.

Первый подход можно назвать "визуальным", или точнее «органолептическим» так как он действительно не требует никаких приспособлений, кроме "свечного" ключа и ключа на 10, для снятия крышки корпуса воздушного фильтра. Этот подход больше подходит для экспресс - диагностики при покупке автомобиля, а так же является начальным этапом при проведении более детальной диагностики.

Второй подход требует  применения специального  оборудования и называется поэтому "инструментальным". 

 

2.1.1. Визуальная диагностика

Слушаем звуки  двигателя.  

Вначале удостоверьтесь, что, встревоживший вас звук исходит от двигателя, а не от других деталей и частей автомобиля. Могут вибрировать и стучать друг о друга детали подвески, детали выпускной системы, детали крепления двигателя, детали навесных элементов, детали защиты картера и пр.

Нажав на педаль сцепления, вы исключите почти полностью  звуки издаваемые коробкой передач  и трансмиссией ( сцеплением ).

Покачиванием двигателя (двигатель крепится к кузову или раме на эластичных подушках и имеет некоторую подвижность ) можно выявить звуки, исходящие от подвески двигателя, защиты картера, системы выпуска и т.п.

Сняв ремень генератора, можно исключить звуки, издаваемые генератором и помпой - водяным  насосом ( на "классике" ).  

Разделим звуки на четыре категории.

1 - Звонкие стучащие звуки, исходящие из верхней части двигателя, обычно исходят из клапанного механизма. Скорее всего это сигнал того, что требуется регулировка клапанов, если её не делали своевременно, или повышенный износ клапанного механизма, или поломка одного из элементов этого механизма.

2 - Шелестящие металлические звуки, изменяющие свой характер при изменении оборотов двигателя, исходящие из передней его части. Скорее всего этот звук издаёт плохо натянутая цепь, а  возможно и обломки, уже оторванного ослабшей цепью, успокоителя цепи, задевание за защитный кожух движущихся частей двигателя, постукивание ослабленного ремня по кожуху при изменении оборотов  двигателя, шелест ролика-натяжителя и разнообразные звуки, издаваемые помпой. 

3 - Среднего и низкого тона звуки с частотой заметно меньшей, чем клапанные звуки, исходящие из средней и нижней части двигателя и изменяющиеся или появляющиеся при увеличении оборотов. Это звуки более "неприятные", т. к. могут говорить о серьёзных проблемах с двгателем - повышенный износ цилиндро-поршневой группы, износ шеек коленчатого вала и вкладышей. Эти звуки могут быть предвестниками капитального ремонта двигателя. Встречается ещё один специфический звук в "классике", напоминающий похрюкивание, так звучит валик привода вспомогательных агрегатов ( масляного насоса и трамблёра ).

4 - Металлический звонкий стук, появляющийся при разгоне автомобиля или на стоящем автомобиле при резком увеличении оборотов двигателя. Это детонационные стуки. Детонация - взрыв горючей смеси в камере сгорания, а не плавное ( относительно взрыва ) её сгорание от воспламенения искрой свечи зажигания. Детонация появляется по разным причинам, основные - это слишком раннее зажигание, некачественный бензин, переобеднённая топливная смесь, уменьшение объёма камеры сгорания за счёт образования в ней большого количества нагара, перегрев двигателя. На самом деле, основной слышимый нами звук издают поршни двигателя, принимающие на себя ударную волну от взрывов топливной смеси в камерах сгорания. Детонация очень вредное явление, продолжительная езда с такими звуками приводит к разрушению двигателя, в первую очередь поршневых колец, перегородок между канавками на поршнях и т. д.

Выхлопные газы. 

Если дым чёрного оттенка с примесью запаха бензина, то это говорит о переобогащённой смеси, о неправильной работе карбюратора, и ничего не говорит о состоянии двигателя.

Если дым  синеватого оттенка с запахом  гари, то это говорит о том, что  в камеры сгорания попадает масло  и там сгорает. Такое дымление однозначно говорит и о перерасходе  масла. ( Расход масла до 200-300 гр. на 1000 км. пробега по дымлению не всегда явно определяется. Если же расход более 300 гр., то это почти всегда заметно по выхлопу. )

По характеру  дымления можно определить и виновника  перерасхода масла. Если дымление явно увеличивается  при резком увеличении оборотов двигателя, а при работе на холостых или повышенных, но постоянных, его почти нет, то это говорит о проблемах с маслоотражательными колпачками клапанов.

В худшем случае, может быть, повышенный износ или  поломка направляющих втулок клапанов двигателя. Для проверки предположения, о попадании масла в камеры сгорания через колпачки и втулки, выворачиваем свечи и внимательно рассматриваем их. Наличие масла на резьбовой части свечей подтверждает течь через колпачки - втулки. Износ втулок, до такой степени, может встречаться только на старых моторах с большим пробегом. А вот изношенность колпачков или потеря ими эластичности встречается очень часто. Например, использование некачественного масла, попадание в масло бензина ( см. "бензонасос" ) или перегрев двигателя,  бывает это случается и на совсем "свежих" моторах. Но проблема эта решается довольно быстро и просто заменой м/о колпачков.

Если дым валит постоянно, а не только при перегазовках, то это проблемы уже цилиндро-поршневой группы двигателя. Возможен повышенный износ колец и поршней - для старых двигателей или "залегание" колец в поршневых канавках или их поломка, что бывает и на "свежих" моторах. В случае "залегания" (закоксовки) колец, можно обойтись "терапевтическим лечением", в остальных случаях придётся двигатель разбирать. ( Залеганию колец может предшествовать перегрев двигателя, использование некачественного масла, длительная стоянка автомобиля.) Масляное кольцо на конце глушителя, служит дополнительным подтверждением, возникших проблем с ЦПГ ( цилиндро-поршневая группа )