ВАЗ-21083, двигатель: характеристики
Легковой автомобиль ВАЗ-2108 появился в продаже в конце 1984 года. Машина являлась базовой моделью для целого семейства автомобилей с передним приводом под общим наименованием «Лада-Спутник». Конструкция являлась революционной для автомобильной промышленности СССР.
Общие сведения
Специально для нового семейства были разработаны двигатели моделей ВАЗ-21081 (1100 куб. см), 2108 (1300 куб. см) и 21083 (1500 куб. см). Первые годы машины оснащались моторами с объёмом двигателя 1100 и 1300 куб. см. Первая 54-сильная версия поставлялась на экспорт, внутри СССР такие машины почти не продавались. Основную массу автомобилей для внутреннего рынка оснащали 64-сильным мотором.
Все двигатели семейства имеют высокую степень унификации. Различия только в блоках цилиндров (три вида, имеют разный диаметр и высоту блока), головках блоков (два вида, с различным сечением газовых каналов), поршнях (два вида, диаметром 82 и 76 мм) и коленчатых валах (два вида, колена под разный ход поршня).
Освоение самого мощного 72-сильного варианта двигателя 21083 затянулось на несколько лет. Но именно этому варианту было суждено стать долгожителем и продержаться в модернизированном виде на конвейере до настоящего времени. Широко применяющийся на продукции Волжского автозавода 87-сильный мотор с объемом цилиндров 1,6 литра создан на основе двигателя 21083.
Конструктивные особенности
Двигатель с максимальным рабочим объемом был представлен широкой аудитории на презентации пятидверного хэтчбека ВАЗ-21093 в 1987 году. Поскольку машина позиционировалась как более дорогая и престижная, то базовым должен был стать самый мощный двигатель 21083. Но в силу ряда причин освоение серийного производства двигателя затянулось. Первые машины ВАЗ-21093 появились в продаже в 1988 году и оснащались еще одной новинкой для ВАЗа – пятискоростной коробкой передач.
Габаритная длина двигателя 21083 максимально сокращена, что продиктовано поперечным расположением силового агрегата под капотом.
Одними из основных условий при разработке мотора были топливная экономичность, сокращение выбросов вредных веществ и снижение массы мотора. Вес двигателя удалось сократить до 95 кг.
Блок цилиндров
Блок цилиндров двигателя 21083 изготовлен из чугуна и имеет диаметр цилиндров 82 мм. На заводе деталь окрашивали в характерный синий цвет. Конструкция блока допускает расточку и хонингование зеркал цилиндров до ремонтных размеров. Внутри тела блока выполнены магистрали для подачи смазки к подшипникам коленчатого и распределительного валов.
На блоке цилиндров устанавливается масляный фильтр и штуцер трубопровода откачки картерных газов. В штуцере имеется место для установки опционального датчика уровня масла. На блоке есть приливы для крепления генератора и передней опоры двигателя. К задней части блока крепится картер сцепления.
Для равномерного охлаждения канал для охлаждающей жидкости выполнен по всей высоте цилиндра. Между цилиндрами протока жидкости нет.
Эти каналы непосредственно связаны с установленным на передней части блока центробежным насосом. Верхняя часть каналов открытая и стыкуется с аналогичными каналами в головке блока.
Поршневая группа и ГРМ
Двигатель комплектовали алюминиевыми поршнями со специальными выемками под тарелки клапанов. В случае обрыва ремня клапана не ударялись о поршни. Коленчатый вал моторов 2108 и 21083 идентичный. Вкладыши подшипников коленчатого вала на первых сериях мотора были симметричными и взаимозаменяемыми. Но с 1988 года нижние вкладыши не имеют канавки для подачи масла.
В конструкции поршня имелась специальная стальная пластина, залитая в тело поршня над отверстием для пальца. Эта пластина позволяла уменьшить тепловые деформации поршня и избежать его клина. Поршень имеет три кольца – два компрессионных и одно маслосъёмное. Верхнее кольцо имеет самый напряженный режим работы и имеет особую форму и покрытие из хрома. Шатуны на всех моторах «Лады-Спутник» одинаковые.
Распределительный вал установлен в головке блока и приводится от коленчатого вала ременным приводом.
Головка двигателя 21083 имеет увеличенные на 2 мм каналы подачи рабочей смеси. Полуторалитровый мотор имеет впускные клапана увеличенного диаметра и прокладки головки блока под увеличенный диаметр цилиндра.
Система смазки
Двигатель оборудован смешанной системой смазки: часть узлов смазывается от шестеренчатого насоса (подшипники валов), а часть – самотеком и разбрызгиванием (поршни, зеркала цилиндров и прочие узлы). Количество масла в картере двигателя 3,5 литра, однако все масло не сливается и для замены достаточно 3-3,2 литра масла.
Масло для двигателя 21083 должно иметь высокие смазывающие характеристики и способность сохранять свои свойства длительное время при различных температурах. Изначально для мотора рекомендовалось минеральное масло М6/10Г или 12Г.
В настоящее время владельцы применяют минеральное или полусинтетическое масло с индексами вязкости 5W40 или 10W40. При использовании полностью синтетического масла есть вероятность появления течей. Особенно часто это наблюдается у двигателей с большими пробегами.
Система питания
В систему питания двигателя входили топливный бак, насос, карбюратор и соединительные трубопроводы. Емкость топливного бака на всех машинах «Лада-Спутник» составляла 43 литра. Карбюратор двигателя 21083 изготовлялся по лицензии французской компании «Солекс» и был достаточно надежным в эксплуатации. Проблемы мог доставлять только залипающий клапан системы холостого хода.
Выпуск моторов с такой системой питания продолжался до начала 2000 годов. Однако растущие требования к расходу топлива и чистоте выхлопа привели к заметным изменениям системы питания. Уже в 1994 году появились первые мелкосерийные двигатели 21083 с инжектором. Моторы с впрыском топлива имели сниженную мощность до 70 л. с. Первые годы производства основная часть таких машин поставлялась на экспорт.
Ранняя система впрыска использовала компоненты фирм «Бош» или «Дженерал Электрик». Затем стала применяться отечественная система управления впрыском топлива под обозначением «Январь».
Заключение
В настоящее время сохранилось большое количество машин с двигателем 21083 с различными системами питания. Моторы имеют достаточно большой ресурс и высокую ремонтопригодность. Поскольку АвтоВАЗ продолжает выпуск 8-клапанных моторов, проблем с запчастями не наблюдается.
Работа системы впрыска двигателя 2111 ВАЗ 21083, 21093
На инжекторном двигателе 2111 (1,5 л) автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 впрыском топлива и своевременным поджигом топлива управляет электронная система управления — ЭСУД.
Одной из основных задач ЭСУД автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 является регулирование количества топлива впрыскиваемого в цилиндры двигателя в зависимости от режима его работы.
Изменение дозы впрыска происходит за счет регулирования продолжительности открытия форсунок топливной системы. Расчет времени открытия форсунок и подачу команды (импульса) на открытие осуществляет электронный блок управления (ЭБУ) ЭСУД. Чем длиннее импульс от ЭБУ, тем дольше открыты форсунки, тем больше объем впрыскиваемого топлива и наоборот.
Длительность импульса ЭБУ рассчитывает на основе данных о состоянии двигателя в текущий момент, полученных от датчиков ЭСУД.
Рассмотрим как функционирует система впрыска топлива двигателя 2111 автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 на разных режимах работы.
Порядок работы системы впрыска двигателя 2111
Пуск двигателя
После поворота ключа в замке зажигания происходит следующее:
— ЭБУ и АПС (автомобильная противоугонная система – иммобилизатор) обмениваются импульсами. ЭБУ посылает запрос блоку АПС, в ответ получает специальный код. После сравнения кода с данными, хранящимися в памяти, ЭБУ принимает решение о разрешении запуска двигателя или, наоборот, о блокировке запуска.
— Включается главное реле и реле бензонасоса (слышны щелчок и жужжание). Бензонасос создает в топливной рампе необходимое давление.
После чего он отключается через 3-5 секунд (щелчок реле).
— ЭБУ проверяет температуру двигателя (сигнал с датчика температуры) и в соответствии с ней рассчитывает объем впрыскиваемого топлива и необходимый угол опережения зажигания.
После начала прокручивания коленчатого вала стартером происходит следующее:
— Получив сигнал от датчика положения коленчатого вала (ДПКВ) о начале вращения коленчатого вала двигателя, блок управления дает команду на впрыск топлива одновременно всеми форсунками (т. н. асинхронный впрыск). Это обеспечивает стабильный пуск двигателя. ЭБУ будет работать в пусковом режиме пока обороты к/вала не превысят 500 об/мин или не наступит режим продувки цилиндров (залиты свечи зажигания).
— ЭСУД синхронизирует свою работу с работой двигателя автомобиля. Синхронизация (определение момента впрыска) производится по показаниям датчика положения коленчатого вала. Прохождение двух пропущенных зубов на шкиву коленчатого вала в поле ДПКВ создает пропуск двух импульсов с ДПКВ на блок управления.
По ним ЭБУ определяет прохождение поршнем ВМТ в 1-м и 4-м цилиндрах двигателя и дает команду на впрыск.
Холостой ход
— ЭБУ анализирует показания с датчика положения коленчатого вала (ДПКВ), датчика положения дроссельной заслонки (ДПДЗ), датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ), датчика массового расхода воздуха (ДМРВ) и в соответствии с ними задает необходимое количество оборотов к/вала.
— Дает команду на регулятор холостого хода (РХХ) регулируя величину открытия им байпасного (воздушного) канала под закрытую дроссельную заслонку и соответственно объем воздуха поступающего в цилиндры.
— Дает команду на форсунки, увеличивая продолжительность впрыска на непрогретом двигателе и уменьшая ее по мере прогрева двигателя. Поэтому на непрогретом двигателе обороты ХХ выше, топливная смесь богаче, а по мере прогрева обороты холостого хода приходят в норму.
— В системах с обратной связью (корректировка состава топливной смеси по показаниям с лямбда-зонда) при прогреве двигателя данные с лямбда-зонда не учитываются.
Средние нагрузки
— При движении автомобиля ЭБУ анализирует сигналы с датчиков ЭСУД: ДПКВ (информация о частоте вращения коленчатого вала), ДПДЗ (информация о положении дроссельной заслонки), ДМРВ (информация о объеме воздуха поступающего в двигатель), датчика скорости (движется автомобиль или стоит). На основе полученных данных производится расчет дозы впрыска (состав топливной смеси 14.7/1), угол опережения зажигания и дается определенной длины импульс на открытие форсунок.
— В системах с корректировкой топливной смеси по показаниям датчика кислорода (обратная связь) расчет объема впрыскиваемого топлива производится с учетом сигнала с ДК (бедная – богатая смесь). Этим обеспечивается нормальная работа каталитического нейтрализатора выпускной системы. При прогреве двигателя показания ДК блоком управления не учитываются.
— Для обеспечения хороших ездовых качеств автомобиля при движении с непрогретым двигателем система ЭСУД готовит более богатую топливную смесь и выставляет более ранние углы опережения зажигания.
Мощностной режим
— ЭБУ постоянно отслеживает положение дроссельной заслонки (сигнал с датчика ДПДЗ) и количество воздуха, поступающего в двигатель (сигнал с ДМРВ). Движение автомобиля с сильно открытой дроссельной заслонкой служит причиной обогащения топливной смеси и изменения угла опережения зажигания с целью получения наибольшей мощности от двигателя автомобиля.
— ЭБУ управляя длительностью впрыска, устанавливает соотношение топлива и воздуха в смеси 12/1 (стехиометрическое 14,7/1). В системах с обратной связью (корректировка состава смеси по лямбда-зонду) при наступлении мощностного режима данные с лямбда-зонда не учитываются.
Режим ускорения
— Резкое нажатие на педаль «газа» служит причиной сильного обогащения топливной смеси и изменения угла опережения зажигания с целью получения наибольшей мощности от двигателя автомобиля.
— ЭБУ, получив сигнал с датчика положения дроссельной заслонки о резком открытии дросселя, с датчика массового расхода воздуха о резком увеличении объема воздуха, поступающего в двигатель, кратковременно дополнительно обогащает топливную смесь, увеличивая длительность импульса на форсунки и увеличивая угол опережения зажигания.
Принудительный холостой ход
— ЭБУ выставляет регулятор холостого хода в такое положение, чтобы в случае резкого закрытия дроссельной заслонки (сигнал с датчика положения дроссельной заслонки) при движении автомобиля, он приоткрыл байпасный канал на необходимую величину, для поступления воздуха в двигатель (обеспечение необходимых оборотов холостого хода).
— При движении автомобиля с прикрытой дроссельной заслонкой (торможение двигателем, переключение передач) ЭБУ, в соответствии с показаниями ДПДЗ, ДМРВ уменьшает объем впрыскиваемого топлива, сокращая импульсы, идущие на форсунки. Тем самым обеспечивается нормальное смесеобразование и сокращается выброс вредных веществ на режиме ПХХ.
Примечания и дополнения
Помимо перечисленного выше ЭСУД автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 при работе системы впрыска выполняет еще несколько функций.
— Компенсация падения напряжения
Падение напряжение в системе (например, при включении мощных потребителей) приводит к ослабеванию искры в системе зажигания.