До 2009 г. двигатель 21214 и его системы питания, выпуска и улавливания паров ОГ отвечали нормам токсичности Евро-2 (двигатель обозначался кодом 21214-20), а после 2009 года системы двигателя доработали до норм токсичности Евро-3 (двигатель стал обозначаться кодом 21214-30).
Бензиновый, четырехтактный, четырехцилиндровый, восьмиклапанный, рядный, с верхним расположением распределительного вала.
Двигатель (вид слева по направлению движения автомобиля):
Двигатель (вид спереди по направлению движения автомобиля):
Двигатель (вид сзади по направлению движения автомобиля):
Технические характеристики двигателя 21214
Порядок работы цилиндров: 1–3–4–2, отсчет – от шкива коленчатого вала. Система питания – распределенный впрыск, управление двигателем – контроллер «BOSCH MP7.0» (нормы токсичности Евро-2). В системе выпуска установлен каталитический нейтрализатор.
Справа на двигателе (по ходу автомобиля) расположены: ресивер с дроссельным узлом, датчиком положения дроссельной заслонки и регулятором холостого хода, впускная труба и выпускной коллектор, топливная рампа с форсунками и регулятором давления топлива, датчики детонации и температуры охлаждающей жидкости (для системы впрыска), генератор, термостат, стартер (на картере сцепления). Корпус воздушного фильтра с датчиком массового расхода воздуха закреплен на отдельном кронштейне справа от двигателя.
Слева на двигателе расположены: свечи и провода высокого напряжения, модуль зажигания, указатель уровня масла, масляный фильтр, датчики температуры охлаждающей жидкости и давления масла (контрольных приборов). Спереди: привод насоса охлаждающей жидкости и генератора (клиновым ремнем), датчик положения коленчатого вала.
Цилиндропоршневая группа – такая же, как у двигателя мод. 21213 . На носке коленчатого вала установлен шкив привода генератора и насоса охлаждающей жидкости с зубчатым диском – для считывания информации датчиком положения коленчатого вала. Диск имеет 58 зубьев (окружность разбита на 60 зубьев, но два отсутствуют, образуя впадину – это нужно для получения импульса синхронизации при каждом обороте коленчатого вала). Крышка привода распределительного вала мод. 21214 отличается от крышки мод. 21213 наличием прилива с отверстием под датчик положения коленчатого вала.
Привод механизма газораспределения – однорядной цепью. Соответственно, звездочки коленчатого и распределительного валов, а также вала привода масляного насоса – тоже однорядные; они невзаимозаменяемы с деталями двигателя мод. 21213. При этом число зубьев звездочки вала привода масляного насоса уменьшили с 38 до 30 (синхронизация оборотов для работы датчика-распределителя зажигания здесь не нужна), тем самым повысив производительность масляного насоса (это необходимо в связи с появлением гидронатяжителя цепи и гидроопор рычагов клапанов).
Башмак натяжителя мод. 21214 значительно длиннее башмака мод. 21213. Он, как и успокоитель цепи, изготовлен из износостойкой пластмассы. Перенесены и точки их крепления. Ось поворота башмака натяжителя находится в нижней части блока цилиндров, справа от звездочки коленчатого вала (на ее месте в двигателе мод. 21213 был ограничительный палец).
Натяжитель – пружинно-гидравлический: предварительное натяжение цепи (при выключенном двигателе) обеспечивается пружиной, рабочее (после пуска двигателя) – подпором масла под давлением, которое подается по стальной трубке от переходника под датчиком аварийного давления масла.
Вместо регулировочных болтов в клапанном механизме установлены гидроопоры рычагов клапанов (гидрокомпенсаторы зазоров). Они запитываются маслом под давлением, подводимом по отдельной трубке от отверстия в корпусе подшипников распределительного вала возле средней шпильки его крепления. В связи с тем, что зазоры в клапанном механизме практически отсутствуют, не устанавливаются пружины, прижимавшие рычаги клапанов на двигателе мод. 21213. Отличается и форма кулачков распределительного вала.
Видео
Топливная система (система питания инжекторного двигателя)
Схема системы питания двигателя с распределенным впрыском топлива
1 – форсунки; 2 – колпачок штуцера контроля давления топлива; 3 – регулятор давления топлива; 4 – топливная рампа; 5 – шланг для отсоса паров бензина из адсорбера; 6 – адсорбер с электромагнитным клапаном; 7 – дроссельный узел; 8 – двухходовой клапан; 9 – гравитационный клапан; 10 – предохранительный клапан; 11 – пробка;
Запас топлива находится в баке, расположенном под задним сиденьем (он прикреплен к кузову болтами и закрыт пластиковой накладкой). Бак – штампованный из стального освинцованного листа, верхняя и нижняя его половины сварены между собой. Заливная горловина соединена с баком двумя резиновыми шлангами; нижний (толстый) шланг служит для заливки топлива, верхний (тонкий) – для отвода вытесняемого воздуха при заправке бака топливом. Шланги закреплены хомутами. Пробка бака герметична. Два штуцера в верхней части бака (слева и справа) служат для вентиляции бака, на них надеты пластиковые трубки, соединенные с сепаратором.
Сепаратор закреплен саморезами в нише правой задней части кузова. Шлангами и трубопроводами он соединен с адсорбером в моторном отсеке. В разрезах шланга вблизи сепаратора установлены гравитационный и двухходовой клапаны, а также тройник, связанный со шлангом выпуска паров топлива. Последний выходит снаружи кузова возле заливной горловины, а в его разрезе установлен предохранительный клапан. Пары топлива из бака частично конденсируются в сепараторе, конденсат сливается обратно в бак.
Оставшиеся пары проходят через гравитационный и двухходовой клапаны и попадают в адсорбер. Гравитационный клапан предотвращает вытекание топлива из бака при опрокидывании автомобиля, а двухходовой препятствует чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке.
В адсорбере пары топлива поглощаются активированным углем. Второй штуцер адсорбера соединен шлангом с дроссельным узлом, а третий – с атмосферой. На выключенном двигателе последний перекрыт электромагнитным клапаном, и в этом случае адсорбер не сообщается с атмосферой.
При запуске двигателя контроллер системы впрыска начинает подавать управляющие импульсы на клапан с частотой 16 Гц. Клапан сообщает полость адсорбера с атмосферой и происходит продувка сорбента: пары бензина отсасываются через шланг и дроссельный узел в ресивер и далее – в цилиндры двигателя. Чем больше расход воздуха двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов, тем интенсивнее продувка.
Топливный насос – электрический, погружной, роторный, конструктивно объединен с датчиками уровня топлива и его резервного остатка в баке. Он установлен на шпильках в верхней части топливного бака. Насос включается по команде контроллера системы впрыска (при включенном зажигании) через реле.
От насоса по шлангам и трубопроводам, расположенным под днищем, топливо под давлением подается к фильтру тонкой очистки в моторном отсеке и далее – к топливной рампе.
Фильтр тонкой очистки топлива – неразборный, в стальном корпусе, с бумажным фильтрующим элементом, расположен в левой части моторного отсека. На корпусе фильтра нанесена стрелка, которая должна совпадать с направлением движения топлива.
Топливная рампа служит для подачи топлива к форсункам и закреплена на впускном коллекторе.
Топливная рампа в сборе: 1 — регулятор давления топлива; 2 — форсунки; 3 — топливная рампа
На ней находятся штуцер для контроля давления топлива (со стороны, обращенной к моторному щиту) и регулятор давления. Последний изменяет давление в топливной рампе в пределах от 2,8 до 3,2 бар (2,8–3,2 атм) в зависимости от разрежения в ресивере, поддерживая постоянный перепад давления между ними. Это необходимо для точного дозирования топлива форсунками.
Регулятор давления топлива представляет собой топливный клапан, соединенный с подпружиненной диафрагмой. Под действием пружины клапан закрыт. Диафрагма делит полость регулятора на две изолированные камеры – «топливную» и «воздушную». «Воздушная» соединена вакуумным шлангом с ресивером, а «топливная» – непосредственно с полостью рампы. При работе двигателя разрежение, преодолевая сопротивление пружины, стремится втянуть диафрагму, открывая клапан. С другой стороны на диафрагму давит топливо, также сжимая пружину. В результате клапан открывается, и часть топлива стравливается через сливной трубопровод обратно в бак. При нажатии на педаль «газа» разрежение за дроссельной заслонкой уменьшается, диафрагма под действием пружины прикрывает клапан, и давление топлива возрастает. Если же дроссельная заслонка закрыта, разрежение за ней максимально, диафрагма сильнее оттягивает клапан – давление топлива снижается. Перепад давлений задается жесткостью пружины и размерами отверстия клапана, регулировке не подлежит. Регулятор давления – неразборный, при выходе из строя его заменяют.
Форсунки представляют собой электромагнитные клапаны, пропускающие топливо при подаче напряжения и запирающиеся под действием возвратной пружины при обесточивании. На выходе форсунки имеется распылитель, через который топливо впрыскивается во впускную трубу. Форсунки уплотнены в рампе резиновыми кольцами, их рекомендуется заменять при каждом демонтаже форсунки.
Управляет форсунками контроллер системы впрыска. При обрыве или замыкании в обмотке форсунку следует заменить. При засорении форсунки можно промыть на специальном стенде СТО без их демонтажа.
Пластмассовый корпус воздушного фильтра установлен в задней правой части моторного отсека на трех резиновых держателях. Фильтрующий элемент – бумажный.
Элементы подвода воздуха к дроссельному узлу: 1 — воздушный фильтр; 2 — корпус датчика массового расхода воздуха; 3 — гофрированный резиновый рукав; 4 — воздухозаборник
После фильтра воздух проходит через датчик массового расхода воздуха и попадает во впускной шланг, ведущий к дроссельному узлу.
Дроссельный узел закреплен на ресивере. Нажимая на педаль «газа», водитель приоткрывает дроссельную заслонку, изменяя количество поступающего в двигатель воздуха, а значит, и горючей смеси – ведь подача топлива рассчитывается контроллером в зависимости от расхода воздуха. Когда двигатель работает на холостом ходу, и дроссельная заслонка закрыта, воздух поступает через регулятор холостого хода – дозирующий клапан, управляемый контроллером. Последний, изменяя количество подаваемого воздуха, поддерживает заданные обороты холостого хода. Регулятор – неразборный, при выходе из строя его заменяют.
Видео
ВАЗ-2131. Система управления двигателем (впрыск)
Схема расположения элементов систем питания и управления двигателя
1 – реле зажигания; 2 – Аккумулятор; 3 – выключатель зажигания; 4– нейтрализатор; 5 – датчик концентрации кислорода; 6 – форсунка; 7 – топливная рампа; 8 – регулятор давления топлива; 9 – регулятор холостого хода; 10 – воздушный фильтр; 11 – диагностический разъем; 12 – датчик массового расхода воздуха; 13 – тахометр; 14 – датчик положения дроссельной заслонки; 15 – лампа контроля работы системы управления двигателем; 16 – дроссельный узел; 17 – блок управления иммобилайзером (АПС); 18 – модуль зажигания;
Расположение элементов систем питания и управления двигателя
1 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 2 – регулятор холостого хода; 3 – датчик положения дроссельной заслонки; 4 – дроссельный узел; 5 – топливная рампа с форсунками и регулятором давления топлива; 6 – датчик детонации (расположен на блоке цилиндров под выпускным коллектором – на фото не виден); 7 – ресивер; 8 – датчик массового расхода воздуха;
9 -корпус воздушного фильтра; 10 – датчик концентрации кислорода (расположен на приемной трубе – на фото не виден); 11 – датчик скорости (расположен на раздаточной коробке – на фото не виден); 12 – контроллер, диагностический разъем и предохранители системы впрыска топлива (расположены в салоне автомобиля – на фото не видны); 13 – топливный фильтр; 14 – модуль зажигания; 15 – адсорбер системы улавливания паров топлива; 16 – датчик положения коленчатого вала.
Двигатель ВАЗ-21214 оснащен системой распределенного впрыска топлива (на каждый цилиндр отдельная форсунка) с электронным управлением.
При обслуживании и ремонте системы управления двигателем всегда отключайте зажигание. При проведении сварочных работ отсоединяйте контроллер от жгута проводов. Контроллер содержит электронные компоненты, которые могут быть повреждены статическим электричеством, поэтому не прикасайтесь руками к его выводам. Перед сушкой автомобиля в сушильной камере (после покраски) снимите контроллер. На работающем двигателе не отсоединяйте и не поправляйте электрические разъемы (в том числе клеммы аккумулятора). Не запускайте двигатель, если клеммы аккумулятора и «массы» на двигателе и кузове незатянуты или загрязнены.
Контроллер системы впрыска (блок управления) представляет собой миникомпьютер специального назначения. Он содержит три вида памяти – оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) и электрически программируемое запоминающее устройство (ЭПЗУ).
ОЗУ используется компьютером для хранения текущей информации о работе двигателя и ее обработки. Также в ОЗУ записываются коды возникающих неисправностей. Эта память энергозависима, т.е. при отключении питания ее содержимое стирается.
ППЗУ содержит собственно программу (алгоритм) работы компьютера и калибровочные данные (настройки). Таким образом, ППЗУ определяет важнейшие параметры работы двигателя: характер кривых момента и мощности, расход топлива, и т.п. ППЗУ энергонезависима, т.е. ее содержимое не изменяется при отключении питания. ППЗУ устанавливается в разъем на плате контроллера и может быть заменено отдельно (при выходе из строя контроллера исправное ППЗУ можно переставить на новый контроллер). В ЭПЗУ записываются коды иммобилайзера при «обучении» ключей (см. сервисную книжку автомобиля). Эта память также энергонезависима. Контроллер расположен в салоне, на боковой панели в зоне ног водителя.
Датчики системы впрыска выдают контроллеру информацию о параметрах работы двигателя (кроме датчика скорости автомобиля), на основании которых он рассчитывает момент, длительность и порядок открытия форсунок, момент и порядок искрообразования. При выходе из строя отдельных датчиков контроллер переходит на обходные алгоритмы работы; при этом могут ухудшиться некоторые параметры двигателя (мощность, приемистость, экономичность), но движение с такими неисправностями возможно. Единственным исключением является датчик положения коленчатого вала, при его неисправности двигатель работать не может. Также двигатель не будет работать при одновременном выходе из строя нескольких датчиков. Датчики неремонтопригодны, при выходе из строя их заменяют.
Датчик положения коленчатого вала установлен в отверстии кронштейна крышки привода распределительного вала. Он выдает контроллеру информацию об угловом положении и частоте вращения коленчатого вала. Датчик представляет собой катушку индуктивности; она реагирует на прохождение зубьев задающего диска вблизи сердечника датчика. Два соседних зуба на диске срезаны, образуя впадину. При ее прохождении датчик генерирует так называемый «опорный» импульс синхронизации при каждом обороте коленчатого вала. Установочный зазор между сердечником и зубьями – 1,0±0,2 мм.
Датчик температуры охлаждающей жидкости ввернут в выпускной патрубок на головке цилиндров. Он представляет собой терморезистор, при температуре –40°С его сопротивление должно составлять 100 кОм, при 100°С – 177 Ом. Контроллер подает на датчик стабилизированное напряжение 5 В через резистор и по падению напряжения рассчитывает состав смеси. При выходе датчика из строя контроллер переводит электровентиляторы системы охлаждения на постоянный режим работы.
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен на оси дроссельной заслонки и представляет собой потенциометр. На один конец его обмотки подается стабилизированное напряжение 5 В, а другой соединен с «массой». С третьего вывода потенциометра (ползунка) снимается сигнал для контроллера. Для проверки датчика включите зажигание и, не отключая разъем (провода можно проколоть тонкими иглами, подключенными к выводам вольтметра), измерьте напряжение между «массой» и выводом ползунка – оно должно быть не более 0,7 В. Поворачивая рукой пластмассовый сектор, полностью откройте дроссельную заслонку и вновь измерьте напряжение – оно должно быть более 4 В. Выключите зажигание, отсоедините разъем, подключите омметр между выводом ползунка и любым из двух оставшихся. Медленно поворачивайте сектор рукой, следя за показаниями стрелки. Во всем диапазоне рабочего хода скачков быть не должно. При выходе из строя ДПДЗ его функции берет на себя датчик массового расхода воздуха. При этом обороты холостого хода не опускаются ниже 1200 мин -1 .
Датчик массового расхода воздуха расположен между воздушным фильтром и впускным шлангом. Он состоит из двух датчиков (рабочего и контрольного) и нагревательного резистора. Проходящий воздух охлаждает один из датчиков, а электронный модуль преобразует разность температур датчиков в выходной сигнал для контроллера. При выходе из строя датчика массового расхода воздуха его функции берет на себя ДПДЗ.
Датчик детонации закреплен болтом в верхней части блока цилиндров с правой стороны. Действие датчика основано на пьезоэффекте: при сжатии пьезоэлектрической пластинки на ее концах возникает разность потенциалов. При детонации в датчике возникают импульсы напряжения, по которым контроллер регулирует опережение зажигания. Для правильной работы датчика болт крепления должен быть затянут рекомендуемым моментом.
Датчик концентрации кислорода (кислородный датчик, лямбда-зонд) установлен в приемной трубе системы выпуска (смотрите соответствующий раздел) . Кислород, содержащийся в отработавших газах, создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 0,1 (много кислорода – бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода – богатая смесь). По сигналу от датчика кислорода контроллер корректирует подачу топлива форсунками в цилиндры, так чтобы состав отработавших газов был оптимальным для эффективной работы нейтрализатора (напряжение кислородного датчика около 0,5 В). Для нормальной работы датчик кислорода должен иметь температуру не ниже 360°С, поэтому для быстрого прогрева после запуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент.
Контроллер постоянно выдает в цепь датчика кислорода стабилизированное опорное напряжение 0,45±0,10 В. Пока датчик не прогрет, опорное напряжение остается неизменным. При этом контроллер управляет системой впрыска, не учитывая напряжение на датчике. Как только датчик прогреется, он начинает изменять опорное напряжение. Тогда контроллер отключает нагрев датчика и начинает учитывать сигнал датчика кислорода.
Датчик скорости автомобиля установлен в раздаточной коробке рядом с приводом спидометра. Принцип его действия основан на эффекте Холла. Датчик выдает на контроллер прямоугольные импульсы напряжения (нижний уровень – не более 1 В, верхний – не менее 5 В) с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес.
Регулятор холостого хода поддерживает обороты холостого хода в пределах 820–880 мин –1 независимо от нагрузки на двигатель (в частности, при включении и выключении мощных потребителей электроэнергии). Он представляет собой шаговый электродвигатель с микрометрическим винтом. При движении винта изменяется сечение перепускного воздушного канала между впускным патрубком и ресивером (в обход дроссельной заслонки). Неисправный регулятор рекомендуется заменять на станции технического обслуживания, где есть прибор, позволяющий управлять им (иногда при монтаже выступание винта регулятора требуется уменьшить).
Зажигание входит в систему управления двигателем. Она состоит из модуля зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. При эксплуатации система не требует обслуживания и регулировки. Модуль зажигания установлен на кронштейне, закрепленном на трех шпильках в левой передней части двигателя. Он включает в себя два управляющих электронных блока и два высоковольтных трансформатора (катушки зажигания). К выводам высоковольтных обмоток трансформаторов подключены свечные провода – к одному 1-го и 4-го цилиндров, к другому – 2-го и 3-го. Таким образом, искра одновременно проскакивает в двух цилиндрах (1–4 или 2–3) – в одном во время такта сжатия (рабочая искра), в другом – во время выпуска (холостая). Модуль зажигания – неразборный, при выходе из строя его заменяют.
Свечи зажигания – А17ДВРМ или их аналоги, с помехоподавительным резистором сопротивлением 4–10 кОм и медным сердечником. Зазор между электродами – 1,00–1,13 мм.
Четыре предохранителя и три реле системы управления двигателем (главное, электробензонасоса и электровентиляторов системы охлаждения двигателя) находятся в салоне под панелью приборов с левой стороны. Силовые контакты всех реле замыкаются по командам контроллера. Три предохранителя на 15 А защищают цепь постоянного питания блока управления, главное реле и его цепи, силовые контакты реле электробензонасоса и его цепь. Предохранитель на 30 А защищает силовые контакты реле и цепь питания электровентиляторов системы охлаждения двигателя. Кроме предохранителей, предусмотрена плавкая вставка в цепи питания системы управления двигателем (от клеммы «плюс» аккумуляторной батареи до блока предохранителей системы управления). Она находится в моторном отсеке и выполнена в виде отрезка черного провода сечением 1 мм 2 (сечение основного провода – 6 мм 2 ).
