Автомобиль ВАЗ-2121 «Нива» (рис. 1) начал выпускаться на Волжском автомобильном заводе в 1977 г. Это легковой автомобиль малого класса, сочетающий комфортабельность и скоростные качества легковых автомобилей с высокой проходимостью вездехода. На нем можно перевозить пассажиров и груз по дорогам со всеми видами покрытий, в том числе и по грунтовым. Этот автомобиль предназначен в основном для сельского населения и, кроме того, незаменим для рыбаков, охотников и туристов.
При разработке конструкции автомобиля ВАЗ-2121 учитывались особенности его работы. Надо было обеспечить высокую проходимость в условиях бездорожья, устойчивость и легкость управления, а также сделать автомобиль надежным и удобным в обслуживании. Одновременно предусматривалось максимально унифицировать детали и узлы автомобиля, применяемые с других моделей автомобилей ВАЗ, чтобы с минимальными затратами организовать массовое производство новых автомобилей параллельно с выпуском «Жигулей» и облегчить обеспечение запасными частями. Поэтому двигатель, коробка передач, сцепление, электрооборудование, задняя подвеска, рулевое управление ВАЗ-2121 мало чем отличается от применяемых на BA3-2103 и -2106.
На автомобилях ВАЗ-2121 впервые был применен постоянный привод на все колеса, что сделало автомобиль более устойчивым на дороге и повысило его проходимость. Крутящий момент от двигателя и коробки передач передается к переднему и заднему мостам через двухступенчатую раздаточную коробку, имеющую межосевой дифференциал. При езде в особо сложных дорожных условиях межосевой дифференциал можно блокировать для улучшения проходимости автомобиля. Передний мост расположен под картером двигателя и крепится к кронштейнам на двигателе.
Подвеска передних колес независимая, на поперечных рычагах, с цилиндрическими пружинами, телескопическими, гидравлическими амортизаторами и стабилизатором поперечной устойчивости. Подвеска задних колес зависимая, пружинная.
Привод тормозов гидравлический с вакуумным усилителем, двухконтурный, причем при отказе одного контура обеспечивается достаточная эффективность торможения. Передние тормоза дисковые с подвижным суппортом. Задние тормоза барабанные с самоустанавливающимися колодками.
Рулевое управление травмобезопасное с валом, имеющим карданные шарниры.
Кузов цельнометаллический, несущий, трехдверный. Задняя дверь открывается вверх и обеспечивает удобный доступ в заднюю часть кузова. Заднее сиденье может откидываться вперед. При этом образуется вместительный багажник для перевозки грузов.
За годы, прошедшие с начала выпуска автомобилей, в их конструкцию был внесен ряд изменений, направленных главным образом на снижение расхода топлива и уменьшение токсичности отработавших газов, на повышение долговечности узлов и деталей. Например, стал устанавливаться новый карбюратор (модели 2107-1107010-20) и распределитель зажигания с вакуумным регулятором. Изменена конструкция карданной передачи. На части автомобилей стала применяться пятиступенчатая коробка передач.
Схема двигателя нивы 2121
Бензиновый, четырехтактный, четырехцилиндровый, восьмиклапанный, рядный, с верхним расположением распределительного вала. Система питания – карбюраторная. Порядок работы цилиндров: 1–3–4–2, отсчет – от шкива коленчатого вала.
Двигатель с коробкой передач и сцеплением образует силовой агрегат – единый блок, закрепленный в моторном отсеке на трех эластичных резинометаллических опорах.
Справа на двигателе (по ходу автомобиля) расположены: впускная труба и выпускной коллектор c системой рециркуляции отработавших газов, генератор, термостат, стартер (на картере сцепления), карбюратор и корпус воздушного фильтра. Слева расположены: датчик-распределитель зажигания (трамблер), свечи и провода высокого напряжения, указатель уровня масла, масляный фильтр, топливный насос, датчики температуры охлаждающей жидкости и давления масла. Спереди: привод насоса охлаждающей жидкости и генератора (клиновым ремнем), крыльчатка вентилятора.
Блок цилиндров отлит из специального низколегированного чугуна, цилиндры расточены непосредственно в блоке. Номинальный диаметр – 82 мм, при ремонте он может быть увеличен на 0,4 или 0,8 мм. Класс цилиндра маркируется латинскими буквами на нижней плоскости блока в соответствии с диаметром цилиндра в мм: А – 82,00–82,01, В – 82,01–82,02, С – 82,02–82,03, D – 82,03–82,04, Е – 82,04–82,05. Максимально допустимый износ цилиндра 0,15 мм на диаметр.
В нижней части блока цилиндров расположены 5 опор коренных подшипников со съемными крышками, которые крепятся к блоку специальными болтами. Отверстия в блоке цилиндров под подшипники обрабатываются при установленных крышках, поэтому крышки невзаимозаменяемы и для отличия маркированы рисками на наружной поверхности. В задней опоре имеются гнезда для упорных полуколец, препятствующих осевому перемещению коленчатого вала. Спереди устанавливается сталеалюминиевое полукольцо (белого цвета), а сзади – металлокерамическое (желтое). При этом канавки на них должны быть обращены к коленчатому валу. Полукольца поставляются номинального и увеличенного на 0,127 мм размеров. Если осевой зазор (люфт) коленчатого вала выходит за пределы 0,06–0,26 мм, то замените одно или оба полукольца (максимально допустимый зазор в эксплуатации – 0,35 мм).
Вкладыши коренных и шатунных подшипников – тонкостенные сталеалюминиевые. Верхние вкладыши коренных подшипников (устанавливаемые в блоке цилиндров) 1, 2, 4 и 5 опор – с канавкой на внутренней поверхности. Нижние вкладыши коренных подшипников и верхний вкладыш третьей опоры – без канавки, так же как и вкладыши шатунных подшипников. Ремонтные вкладыши выпускаются под шейки коленчатого вала, уменьшенные на 0,25, 0,5, 0,75 и 1,00 мм. Номинальный расчетный диаметральный зазор между шейками коленчатого вала и вкладышами подшипников должен составлять для коренных подшипников – 0,026–0,073 мм, для шатунных – 0,02–0,07 мм, максимально допустимый зазор между шейками и вкладышами – 0,15 мм и 0,1 мм соответственно.
Коленчатый вал – из высокопрочного чугуна, имеет 5 коренных шеек и 4 шатунных. Вал снабжен восемью противовесами, отлитыми заодно с валом (полнопротивовесный). Для подачи масла от коренных шеек к шатунным в нем просверлены каналы, закрытые запрессованными и зачеканенными заглушками. Эти каналы служат также для очистки масла: под действием центробежной силы твердые частицы и смолы, прошедшие через фильтр, отбрасываются к заглушкам. Поэтому при ремонте вала и при балансировке обязательно очищайте каналы от скопившихся отложений. Заглушки повторно использовать нельзя – их заменяют новыми.
На переднем конце (носке) коленчатого вала на сегментной шпонке установлены звездочка привода газораспределительного механизма и шкив привода генератора и насоса охлаждающей жидкости. Шкив зажат между гайкой на переднем конце вала и звездочкой. По его поверхности работает передний сальник коленчатого вала, установленный в крышке привода распределительного вала, отлитой из алюминиевого сплава. Задний сальник запрессован в держатель, также отлитый из алюминиевого сплава, который крепится к заднему торцу блока цилиндров. Сальник работает по поверхности фланца коленчатого вала. В задний торец коленчатого вала запрессован передний подшипник первичного вала коробки передач.
К фланцу коленчатого вала шестью самоконтрящимися болтами через общую шайбу крепится маховик. Он отлит из чугуна и имеет напрессованный стальной зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Маховик устанавливают так, чтобы конусообразная лунка около его венца находилась напротив шатунной шейки 4-го цилиндра – это необходимо для определения ВМТ после сборки двигателя.
Шатуны – стальные, двутаврового сечения, обрабатываются вместе с крышками. Чтобы при сборке не перепутать крышки, на них, как и на шатунах клеймится номер цилиндра (он должен находиться по одну сторону шатуна и крышки). В отверстия нижней головки шатуна запрессованы специальные болты; при разборке их нельзя выбивать из головки. В верхнюю головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка. По ее диаметру шатуны подразделяются на три класса с шагом 0,004 мм. Номер класса клеймится на крышке шатуна. Также шатуны подразделяются на классы по массе, которая маркируется краской или буквой на крышке шатуна. Все шатуны двигателя должны быть одного класса по массе.
Поршневой палец – стальной, трубчатого сечения, плавающего типа (свободно вращается в бобышках поршня и в головке шатуна), от выпадения зафиксирован двумя стопорными пружинными кольцами, расположенными в проточках бобышек поршня. По наружному диаметру различают три класса пальцев (через 0,004 мм), которые маркируются краской: 1 – синий (самый тонкий), 2 – зеленый, 3 – красный.
Поршень – из алюминиевого сплава. Юбка поршня имеет сложную форму: в продольном сечении она коническая, а в поперечном – овальная. В верхней части поршня проточены три канавки под поршневые кольца. Канавка маслосъемного кольца имеет сверления для подвода масла, собранного кольцом со стенок цилиндра, к поршневому пальцу. Отверстие под поршневой палец смещено на 1,2 мм от диаметральной плоскости поршня, поэтому при установке поршня необходимо ориентироваться по выбитой стрелке на его днище: она должна быть направлена в сторону шкива коленчатого вала.
По наружному диаметру (измеряется в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца, на расстоянии 55 мм от днища поршня) поршни, как и цилиндры, подразделяются на 5 классов (маркировка буквой на днище). Диаметр поршня в мм (для номинального размера): А – 81,965– 81,975, В – 81,975–81,985, С – 81,985–81,995, D – 81,995–82,005, Е – 82,005–82,015. В запасные части поставляются поршни классов А, С и Е (номинального и ремонтных размеров), что вполне достаточно для подбора поршня к цилиндру: расчетный диаметральный зазор между ними — 0,025–0,045 мм, а максимально допустимый зазор при износе – 0,15 мм. При этом не рекомендуется устанавливать новый поршень в изношенный цилиндр без его расточки: проточка под верхнее поршневое кольцо в новом поршне может оказаться чуть выше, чем в старом, и кольцо сломается о «ступеньку», образующуюся в верхней части цилиндра при его износе. У поршней ремонтных размеров на днище выбивается треугольник (увеличение диаметра на 0,4 мм) или квадрат (увеличение диаметра на 0,8 мм).
По диаметру отверстия (в мм) под поршневой палец поршни подразделяются на 3 класса: 1 – 21,978– 21,982, 2 – 21,982–21,986, 3 – 21,986– 21,990. Номер класса также выбивается на днище поршня. Новые палец, поршень и шатун должны быть одного класса. При замене подбирают детали: смазанный моторным маслом палец должен входить в отверстие в поршне и верхней головке шатуна от усилия руки и не выпадать из них под собственным весом.
Поршни двигателя 21213 выпускаются одного класса по массе, поэтому отдельно подбирать их не требуется.
Поршневые кольца расположены в канавках поршня. Верхние два кольца – компрессионные. Они препятствуют прорыву газов в картер двигателя и способствуют отводу тепла от поршня к цилиндру. Нижнее кольцо – маслосъемное. Масло, собираемое со стенок цилиндра, подводится к отверстиям в бобышках поршня и служит для смазки поршневого пальца.
Зазор по высоте между поршневыми кольцами и канавками на поршне измеряется набором щупов. Номинальный зазор: для верхнего компрессионного кольца – 0,04–0,07 мм, для нижнего – 0,03–0,06 мм, для маслосъемного – 0,02–0,05 мм. Предельно допустимые зазоры при износе – 0,15 мм. Зазор в замке колец измеряют, вставив кольца в специальный калибр или в цилиндр двигателя, и выровняв их днищем поршня. Зазор в замке для всех колец должен составлять 0,25–0,45 мм.
Головка блока цилиндров – из алюминиевого сплава, общая для всех четырех цилиндров. Она центрируется на блоке цилиндров двумя втулками и крепится 11 болтами. Если длина стержня болта превышает 120 мм, то его следует заменить новым. Между блоком и головкой устанавливается безусадочная металлоармированная прокладка. Повторное ее использование не допускается.
В верхней части головки цилиндров на девяти шпильках закреплен алюминиевый корпус подшипников распределительного вала. Он центрируется на двух втулках, надетых на крайние шпильки.
Распределительный вал – литой, чугунный, пятиопорный, с отбеленными кулачками; приводится во вращение двухрядной цепью от звездочки коленчатого вала. Осевое перемещение ограничено упорным фланцем, входящим в проточку передней опорной шейки вала. Для правильной установки распределительного вала относительно коленчатого, на звездочках имеются метки. Если метка на шкиве коленчатого вала совпадает с меткой на крышке привода распределительного вала, то метка на звездочке распределительного вала должна совпасть с выступом на корпусе подшипников. Звездочка распределительного вала устанавливается только в одном положении и затягивается болтом с опорной и фиксирующей шайбами. Усик последней входит в отверстие в звездочке, а боковая часть отгибается на грань гайки.
Седла и направляющие втулки клапанов – чугунные, запрессованы в головку цилиндров. В запасные части поставляются ремонтные втулки с увеличенным на 0,2 мм наружным диаметром. Отверстия во втулках окончательно обрабатываются разверткой после запрессовки. Диаметр отверстия втулок впускных клапанов – 8,022–8,040 мм, выпускных – 8,029–8,047 мм. На внутренней поверхности втулок нарезаны канавки для смазки: у втулок впускных клапанов – на всю длину, у выпускных – до половины длины отверстия. Сверху на втулки надеты маслоотражательные колпачки (сальники клапанов) из маслостойкой резины с браслетной стальной пружиной.
Клапаны – стальные; выпускной – с головкой из жаропрочной стали с наплавленной фаской. Они расположены в ряд, наклонно к плоскости, проходящей через оси цилиндров. Тарелка впускного клапана шире (37 мм), чем выпускного (31,5 мм). Клапаны приводятся от кулачков распределительного вала через рычаги («рокеры»). Одним концом рычаг опирается на сферическую головку регулировочного болта, а другим воздействует на торец стержня клапана. Рычаги поджимаются к головкам болтов пружинами, входящими в проточку на головках рычагов. Клапан закрывается под действием двух пружин с противоположной навивкой, установленных коаксиально (соосно).
Нижними концами они опираются на опорные шайбы, а верхними – на тарелку, которая фиксируется двумя конусными сухарями, входящими в проточку на конце стержня клапана. Зазор в приводе клапана (0,15 мм — для впускного и 0,20 мм — для выпускного) регулируется вворачиванием или выворачиванием регулировочного болта, который после окончания регулировки стопорится контргайкой.
Для уменьшения колебаний цепи газораспределительного механизма на ее левой ветви между звездочкой валика привода масляного насоса и звездочкой распределительного вала на двух болтах установлен пластмассовый успокоитель. Для предотвращения спадания цепи в картер двигателя при снятии звездочки распределительного вала справа от звездочки коленчатого вала в блок цилиндров ввернут ограничительный палец. Правая ветвь цепи натягивается полуавтоматическим пружинным натяжителем, установленным на двух шпильках в головке блока цилиндров. Для натяжения цепи ослабляют колпачковую гайку натяжителя и проворачивают коленчатый вал двигателя. При этом плунжер натяжителя под действием пружины упирается в резинометаллический башмак, натягивая цепь. После регулировки гайку затягивают. Рывки и мелкие колебания цепи при работе демпфируются за счет плунжерного устройства натяжителя, обеспечивающего утапливание его хвостовика под нагрузкой на 0,2–0,5 мм. Башмак натяжителя поворачивается на оси, ввернутой в блок цилиндров.
От цепи газораспределительного механизма приводится и валик привода масляного и топливного насосов, а также датчик-распределитель зажигания. Крепление его звездочки аналогично креплению звездочки распределительного вала. Размеры звездочек также совпадают.
Валик вращается во втулках в блоке цилиндров, от осевых перемещений удерживается упорным фланцем, входящим в проточку на его передней шейке. Зубчатый венец валика входит в зацепление с шестерней привода масляного насоса и датчика-распределителя зажигания, установленной вертикально во втулке в проточке блока цилиндров. В шестерне выполнено продольное отверстие со шлицами, в которое снизу входит шлицевой конец валика масляного насоса, а сверху – шлицевой конец валика датчика-распределителя зажигания.
Масляный насос – шестеренчатый, одноступенчатый, с редукционным клапаном; смонтирован в корпусе, прикрепленном к нижней части блока цилиндров. Приемный патрубок отлит заодно с нижней частью корпуса и закрыт штампованной дырчатой сеткой для грубой очистки масла от механических примесей. Номинальные зазоры: между зубьями шестерен – 0,15 мм, между шестернями (по наружному диаметру) и стенками корпуса насоса – 0,11–0,18 мм, между торцами шестерен и плоскостью корпуса – 0,066–0,161 мм; предельные зазоры соответственно – 0,25 мм, 0,25 мм и 0,20 мм (измеряются набором щупов). Номинальные зазоры между ведомой шестерней и ее осью – 0,017–0,057 мм, между валом насоса и отверстием в корпусе – 0,016–0,055 мм; предельно допустимые зазоры – 0,10 мм (определяются промером деталей).
Смазка двигателя – комбинированная: под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники, пары «опора – шейка распределительного вала», подшипники (втулки) валика и шестерни привода масляного насоса; разбрызгиванием масло подается на стенки цилиндров (далее к поршневым кольцам и пальцам), к паре «кулачок распределительного вала – рычаг» и стержням клапанов; остальные узлы смазываются самотеком. Масляный фильтр – полнопоточный, неразборный, с перепускным и противодренажным клапанами.
Система вентиляции картера – закрытая, принудительная, с отсосом газов через маслоотделитель.
Системы питания, охлаждения, выпуска отработавших газов и зажигания описаны в соответствующих разделах.
