Двигатель 21011 – удачный эксперимент с объемом мотора ВАЗ 2101

Особенности устройства шатунно-поршневой группы двигателя 2101

Основные размеры поршня, шатуна, поршневого пальца и поршневых колец.

Поршень

Поршень изготовлен из алюминиевого сплава и покрыт слоем олова для улучшения прирабатываемости. Юбка поршня в поперечном сечении овальная, а по высоте коническая. Поэтому измерять диаметр поршня необходимо только в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу и на расстоянии 52,4 мм от днища поршня.

Отверстие под поршневой палец смещено от оси симметрии на 2 мм в правую сторону двигателя. Поэтому для правильной установки поршня в цилиндр около отверстия под поршневой палец имеется метка «П», которая должна быть обращена в сторону передней части двигателя.

Поршни ремонтных размеров с 1986 г. для всех моделей двигателей изготавливаются с увеличенным на 0,4 и 0,8 мм наружным диаметром. До 1986 г. выпускались поршни следующих ремонтных размеров: для двигателей 2101 – с увеличением на 0,2, 0,4 и 0,6 мм; для 21011 – с увеличением на 0,4 и 0,7 мм.

Поршневые кольца

Поршневые кольца изготовлены из чугуна. Наружная поверхность верхнего компрессионного кольца хромирована и имеет бочкообразную форму. Нижнее компрессионное кольцо – скребкового типа (с выточной по наружной поверхности), фосфатированное. Маслосъемное кольцо имеет прорези для снимаемого с цилиндра масла и внутреннюю витую пружину (расширитель).

Поршневой палец

Поршневой палец – стальной, трубчатого сечения, запрессован в верхнюю головку шатуна и свободно врашается в бобышках поршня.

Шатун

Шатун – стальной, кованый, с разъемной нижней головкой, в которой устанавливаются вкладыши шатунного подшипника. Шатун обрабатывается вместе с крышкой, поэтому при сборке цифры на шатуне и крышке должны быть одинаковы.

Легковые автомобили комплектуются различными типами двигателей, силовые агрегаты могут отличаться объемом, мощностью, конструкцией.

Если в двигателе повышается расход масла, чаще всего причиной этого являются изношенные или поломанные поршневые кольца, замена их – работа достаточно трудоемкая, к тому же требует определенных слесарных навыков.

Поршневые кольца двигателя

В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) поршневые кольца (ПК) служат для уплотнения между стенками цилиндра (гильз) и поршнем, за счет них создается компрессия в цилиндрах. Если при сборке в мотор забыть поставить ПК, двигатель не заведется, так как не будет обеспечено необходимое сжатие рабочей топливовоздушной смеси.

В легковых автомобилях на каждом поршне стандартно устанавливаются по три кольца – два компрессионных и одно маслосъемное, причем, маслосъемные ПК могут быть наборными, то есть, состоять из нескольких элементов. Компрессионные поршневые кольца (КПК) служат для создания компрессии в цилиндрах, всегда изготавливаются из высокопрочного чугуна с различными присадками. Наибольшей прочностью обладает верхнее КПК, так как оно работает в самом тяжелом температурном режиме и испытывает максимальные нагрузки.

Маслосъемные поршневые кольца двигателя (МПК) нужны для отвода масла от стенок цилиндров, если кольца не будут выполнять свою функцию, двигатель будет расходовать масло. МПК могут быть как чугунными, так и стальными, причем, чугунные ПК почти всегда изготавливаются цельными, а вот стальные маслосъемные кольца бывает только наборными (составными). Стальное МПК на один цилиндр состоит из:

• двух пружинных стальных колец;
• осевого расширителя;
• радиального расширителя.

Тепловой зазор поршневых колец

ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам. Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой. На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

• между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
• между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
• на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

• между кольцом и канавкой – 0,15 мм;
• на стыке – 1,0 мм.

Тюнинг

В последнее время появились тюнинговые шатуны, их преимущество перед обычными шатунами, в том, что они легче. Тюнинговые шатуны делают из легких, но крепких сплавов метала, а так как вес шатунов имеет большую роль для двигателя, и чем легче шатуны, тем шустрей движок. Для примера, возьмите тяжелый камень и быстро поднимайте его вверх и низ, а потом легкий, и поймете что быстрей поднимать и опускать легкий камень чем тяжелый, так и для движка коленвалу легче поднимать и опускать легкие шатуны.

Движки форсируют разными способами, ставят турбонадув, специальные газовые установки и т.д. Но это приводит к перегрузкам деталей двигателя, и такие движки как правило быстро выходят из строя. А если в движок поставить облегченные шатуны, то наоборот его ресурс увеличивается, плюс прибавляется резвость и мощность. По мне намного интересней ездить с виду на стандартном движке, но легко обгонять новые машины такого же класса, а другие водилы думают что в машине стоит более мощный движок.

Тюнинговые шатуны можно легко купить через интернет, но правда они стоят дороже стандартных, но если есть желание поддать своему движку резвости ставьте тюнинговые шатуны, или облегчайте стандартные снимая лишний метал и подгоняя их по весу, но не перестарайтесь.

Поршневые кольца ВАЗ

Волжский автомобильный завод производит двигатели для переднеприводных и заднеприводных автомобилей, поршневые кольца для моторов ВАЗ первоначально подставлял Мичуринский завод. У мичуринцев в продукции допускалось много брака, и с 1986 года в Тольятти было налажено собственное производство. В настоящее время существует много различных производителей, которые изготавливают ПК для вазовских двигателей, в частности, это:

• АВТОВАЗ (Тольятти);
• СТК (Самара);
• GOETZE (Германия);
• MAHLE (Германия);
• NPR EUROPE (бывшее название SM, Япония).

Признаки и причины износа (поломки) поршневых колец

На автомобилях ВАЗ в процессе эксплуатации происходит износ двигателя, так же выходят из строя ПК. Кольца могут:

• ломаться на две или несколько частей;
• изнашиваться по толщине;
• иметь общий износ.

Часто поломка деталей происходит вследствие перегрева ДВС, в этом случае в цилиндрах уменьшается компрессия, и мотор теряет мощность. Признаками неисправных ПК является:

• сизый дым из трубы глушителя, особенно часто он проявляется после долгой работы на холостых оборотах при резком нажатии на педаль газа;
• повышенный расход масла в двигателе;
• падение мощности, мотор перестает тянуть;
• закоксовывание свечей зажигания.

Замена поршневых колец

На автомобилях ВАЗ, впрочем, как и на всех других моделях легковых автомашин, одни лишь поршневые кольца целесообразно менять только в том случае, если:

• в цилиндрах нет выработки;
• не имеет следов повреждения их внутренняя поверхность.

При значительном износе гильз требуется их расточка, а если до этого уже был последний размер, требуется перегильзовка блока цилиндров. Заменить ПК можно на любом вазовском моторе, не снимая ДВС, для этого потребуется снятие ГБЦ и масляного картера. ПК меняют в том случае, если зазор в стыках у них не превышает 1 мм.

Для примера рассмотрим замену поршневых колец на автомобиле ВАЗ-2114 с 8-клапанным ДВС, такую работу необходимо проводить на яме или автоподъемнике:

• выключаем зажигание, ставим КПП на нейтральную передачу, скидываем с АКБ минусовую клемму;
• сливаем тосол, снимаем корпус воздушного фильтра вместе с патрубком (гофрой инжектора);
• снимаем клапанную крышку, распредшестерню, ослабляем ремень ГРМ и отводим его в сторону;
• отсоединяем от ГБЦ вв провода, патрубки системы охлаждения, откручиваем болты головки;
• раскручиваем гайки приемной трубы глушителя;
• полностью освобождаем ГБЦ от всех креплений, которые мешают ее снять, производим съем головки блока;

Положительные и отрицательные моменты

Основные минусы, которые имеет мотор 21011, он сохранил от образца ДВС 2101, из которого и возник:

• повышенный шум от цепной передачи;
• пригодность только для заднеприводных авто;
• периодическая регулировка оборотов ХХ;
• сложная регулировка клапанов.

Внутри впускного коллектора использованы длинные перегородки, поэтому при дросселировании первой камеры воздушно-топливный «голод» испытывают 2 и 3 цилиндры, а при открытии заслонки второй камеры, наоборот – 1 и 4 цилиндры.

Однако для своего времени 21011 стал передовым техническим решением отечественного автопрома. Зная характеристики двигателя, у пользователя не возникает проблем, какое масло лить, и какие ОЖ использует система охлаждения движков.

Раскоксовка поршневых колец

Если мотор начинает дымить, есть вероятность, что в канавках поршней залегли кольца. В наше время есть немало различных современных средств для раскоксовки поршневых колец, и многие водители используют их для восстановления работоспособности мотора. Среди наиболее популярных составов можно отметить:

• Nitrox Power;
• ЛАВР МЛ-202;
• Титан;
• LIQUI MOLY;
• WYNN’S.

Автомобилисты полагают – если движок задымил, нужно воспользоваться средство для раскоксовки, и мотор заработает в прежнем режиме, без расхода масла и без дыма. Действительно, иногда эти средства помогают, но только лишь в тех случаях, когда мотор долго простоял без движения (например, после зимы), и от влаги в нем залегли ПК. Если машина подлежит длительной консервации (ставится в гараж на зимнее хранение) следует вывернуть свечи зажигания и в цилиндры залить масло, а свечные отверстия заткнуть чопиками. При такой профилактике и свечи не отсыреют, и на гильзах не скопиться ржавчина.

Но если все-таки забывчивый автовладелец не предпринял меры профилактики, можно воспользоваться средством для раскоксовки. От ржавчины в цилиндрах избавляемся следующим образом:

• сдергиваем высоковольтные провода;
• выкручиваем все свечи зажигания;
• проворачиваем коленчатый вал так, чтобы все поршни находились в среднем положении;
• в каждый цилиндр заливаем по 45 мл жидкости, наживляем свечи зажигания;
• оставляем «отмокать» цилиндры на 6-7 часов;
• зачем выворачиваем свечи, несколько оборотов прокручиваем стартером, чтобы вся грязь из двигателя вылетела;
• снятые детали устанавливаем на место, запускаем мотор. Первое время он может сильно дымить, но затем дым пройдет.

Автовладельцам следует помнить, что раскоксовка не является панацеей от всех бед, и если поршневые кольца изношены, то поможет только их замена.

Как правило, у Жигулей с побегом более 150000 износ поршневой группы уже довольно значителен, а если вы к тому же владелец, мягко скажем так, немного поезженной неизвестно кем и когда ремонтируемой «копейки», то в 90% случаев вас ожидает замена поршневой на ваз 2101.

Замена поршневых колец

Итак, замена поршневых колец ваз 2101 происходит на эстакаде или на яме, без снятия двигателя:

Внимание! В начале работы не забудьте снять с аккумуляторной батареи минусовую клемму.

• Сливаем масло и охлаждающую жидкость. Так как старое масло мы уже использовать не будем, откручиваем масляный фильтр;
• Демонтируем все «навесное» оборудование, которое мешает нам открутить поддон и головку блока цилиндров, а именно выхлопную трубу, воздушный фильтр, привод газа с тросом подсоса, крышку клапанов и стартер;
• Откручиваем болт и снимаем звездочку распредвала, предварительно зафиксировав ее отверткой;

• Откручиваем и снимаем постель распредвала и головку блока;

• Откручиваем крепление левой опоры двигателя, приподнимаем его и откручиваем поддон;
• Откручиваем крышки шатунов и вместе с шатунами выталкиваем поршня вверх;
• Очень внимательно производим осмотр поршней на наличие трещин и сколов, если осмотр вас удовлетворил, снимаем старые кольца, очищаем на поршнях канавки от нагара и устанавливаем новые кольца.

Совет! Не забудьте проверить состояние шатунных вкладышей. По «хорошему» для продления ресурса двигателя их лучше поменять, в конце концов, что бы потом еще раз их не вскрывать .

Снятие старых колец

На данном этапе вам предоставляется возможность потренироваться в установке колец. То есть прощупать своими руками упругость металла, толщину канавки, попробовать вытащить и поставить кольцо на место, не боясь его сломать.

Очистка канавок поршня

Во всемирной сети полно виде фото материала о том, как заменить поршневые кольца на ваз 2110. Но так как мы все работы проводим своими руками, что предусматривает минимум спец инструмента, то я предлагаю как вариант очистки канавок под кольца – очистка самим кольцом (которое вытащили оттуда, разумеется).

Проверка зазоров поршневых колец

В данном параграфе мы имеем всего два пункта:

В первом случае расчетный (номинальный) зазор между стенкой канавки и первым компрессионным кольцом должен составлять 0,045-0,08мм, вторым компрессионным 0,025-0,06 мм и, соответственно, маслосъемное кольцо – 0,02-0,055мм. Допуск износа для всех зазоров 0,015мм.

• Во втором случае зазор для всех новых колец должен равняться 0,25-0,45 мм. Допуск при износе – 1мм.

• При небольшом зазоре – кольца сточить.

При большом – заменить.

Подбор запчастей

Перед походом в магазин необходимо выкатить автомобиль на светлое место или использовать для работы фонарь. Нужно открыть крышку моторного отсека (капот), подойти к машине со стороны левого переднего крыла и внимательно осмотреть левую вертикальную стенку блока цилиндров. Именно там, в самом центре, должна быть расположена заглавная латинская буква, обозначающая класс мотора.

Если буквы невидно, значит, двигатель загрязнен. Нужно очистить поверхность силового агрегата от грязи при помощи пескоструйного аппарата и посмотреть снова. Если и после этого буква не появится, значит, ее «съела» коррозия. В этом случае перед походом в автомагазин нужно приобрести нутромер и измерить при помощи этого инструмента реальные размеры каждого цилиндра. Случается, что некоторые мастера растачивают не все цилиндры при капремонте.

Не подвергавшиеся капитальному ремонту и не расточенные двигатели класса А имеют цилиндры диаметром от 79 до 79,01 мм, класса В — от 79,01 до 79,02, класса С — от 79,02 до 79,03, класса D — от 79,03 до 79,04, класса Е — от 79,04 до 79,05 мм. Оригинальные поршни для этих блоков имеют диаметр 78,93, 78,94, 78,95, 78,96 и 78,97 мм соответственно. Это приблизительные цифры, поскольку в реальности имеется допуск в 9 тысячных миллиметра.

Таблица размеров и допусков деталей двигателя ВАЗ классика

В магазины запчастей поставляются литые поршни классов А, С и D, предназначенные для нерасточенных моторов. Кованые поршни на ВАЗ 2106 изготавливаются на заказ и бывают любых размеров. Основные ремонтные размеры цилиндров мотора ВАЗ 2106 составляют 79,4 (первая расточка) и 79,8 мм (вторая расточка). Диаметры поршней для первой расточки в зависимости от класса (в миллиметрах):

Диаметры поршней для второй расточки:

Следует отметить, что поршни также разделяются на 3 категории по диаметру отверстия под поршневой палец, поэтому новые поршни нужно приобретать в сборе с пальцами. Отличить расточенный блок от нерасточенного непрофессионалу очень сложно, поэтому если капитальный ремонт мотора выполняется самостоятельно, нужно обязательно приобрести нутромер, а если это невозможно, то хотя бы брать с собой старые детали и сверять их с магазинными.

Установка колец на поршень

Еще раз, к выше сказанному, повторюсь – данная инструкция подразумевает, что замена поршневых колец ваз 2101 делается только своими руками, в частном гараже. Поэтому ни каких «навороченных» инструментов мы по умолчанию не имеем и для монтажа колец на поршень и всего поршня с кольцами в цилиндр используем подручные материалы. В нашем случае это…консервная банка.

• Вырезаем из консервной банки металлические полоски, и устанавливаем их по всей окружности, через равномерные промежутки;

Совет! Одна полоска должна находиться под «замком» кольца, для предотвращения появления царапин.

• Продвигаем нужное кольцо по металлическим полоскам в низ, пока оно не окажется напротив своего посадочного места;
• Поднимаем полоски вверх, при этом кольца ложатся в канавку;
• Далее операция повторяется по отношению ко всем кольцам.

Конечно же, можно это действие произвести голыми руками, но слишком велик риск поломать кольца и поцарапать поршень.

Установка поршня в цилиндр двигателя

Смазываем поршневые кольца маслом, вставляем в блок цилиндров сверху и используя самодельную оправку вставляем поршень в цилиндр.

Внимание! Во время данной процедуры обратите внимание, чтобы каждый поршень встал именно в тот цилиндр, откуда его взяли, и находился в таком же положении, как и раньше. Маркировка цилиндров должна находиться на нижних головках шатунов.

Как сбалансировать шатуны

А можно легко самому сбалансировать шатуны в домашних условиях. Но здесь возникает сложность в правильной балансировке самого шатуна. Потому что помимо того что шатуны должны быть одной общей массы, и также должны быть одинаковы по весу верхняя часть шатуна, и нижняя часть шатуна. На заводе для этого есть специальные весы, но в домашних условиях таких нет.

Я придумал способ балансировки шатунов в домашних условиях имея простые весы, пользуюсь простыми медицинскими весами, которыми я также взвешиваю порох когда заряжаю охотничьи патроны. Чем хороши эти весы они дают точность взвешивания до миллиграмма.

Процесс балансировки шатунов такой.

Сначала взвесьте все шатуны без подушек шатунов и найдите самый легкий шатун, он и будет у Вас в качестве шаблона, под который начнете подгонять по весу остальные шатуны. Только обязательно наметьте шатуны с подушками чтобы их не перепутать, каждая подушка должна вернуться на свой шатун.

Дальше, также найдите самую легкую подушку это тоже будет шаблон подушки под который будете подгонять по весу остальные подушки.

Фото. Шатуны до балансировки. Шатуны ВАЗ 08

Возникает вопрос, где именно стачивать метал на шатунах и подушках.

На подушках все просто, стачивается или высверливается металл с самого низа подушки.

Фото. Подушки шатунов до балансировки. Шатуны ВАЗ 08

А вот с шатунами не всегда все просто, хотя также по нормальному стачивается металл с самого верха шатуна, но бывает так приложишь шатун к шатуну, а более тяжелый шатун в верху сточен меньше чем легкий. Значит если верх более тяжелого шатуна визуально меньше чем легкого, и стачивая верх он станет еще легче.

Фото. Сбалансированные шатуны. Стрелкой показано в каком месте стачивался металл

Поэтому обращайте внимание где визуально металла больше там и стачивайте металл.

Фото. Сбалансированные подушки шатунов. Стрелкой показано в каком месте стачивался металл

Сбалансированные шатуны таким образом дают прекрасную динамику двигателю, и появляется больше мощности, и более экономный расход бензина.

Фото. Сбалансированные шатуны с подушками.