Все про водяний насос (помпу) системи охолодження

Будь-двигун внутрішнього згоряння в процесі роботи піддається критичній термічної навантаженні. Щоб перегрів агрегату не став причиною його швидкого виходу з ладу, він потребує охолодження. Найпоширеніша схема системи охолодження включає насос, що забезпечує перекачування охолоджуючої рідини по магістралі.

Розглянемо пристрій механізму, який буває водяний насос, за яким принципом він буде працювати, які бувають несправності і як їх усунути самостійно.

Що таке водяний насос?

Помпа встановлюється максимально близько до блоку ДВС. Одна частина механізму обов'язково буде знаходитися в самому блоці, так як його крильчатка повинна при обертанні приводити рідина в системі в дію. Трохи пізніше ми розглянемо різні модифікації даних пристроїв. Якщо взяти класичний автомобільний водяний насос, то його можна знайти в нижній частині мотора.

Щоб він працював, конструкція механізму передбачає наявність шківа, який через ремінну передачу приєднується до силового агрегату. У такому виконанні гидронасос буде працювати, поки силовий агрегат заведений. Якщо помпа вийде з ладу, це позначиться на роботі мотора авто (через перегрів він вийде з ладу).

Призначення

Отже, помпа в авто це частина охолодження силового агрегату. Детально про те, як влаштована система, і який у неї принцип роботи, розповідається в іншому огляді. Але якщо коротко, то їх буває два різновиди. Перша забезпечує охолодження агрегату за допомогою потоку повітря, тому вона буде називатися повітряної.

Другий тип системи - рідинний. Вона заповнюється спеціальною рідиною - антифризом або тосолом (про те, чим дана речовина відрізняється від води, читайте тут). Але щоб мотор в процесі роботи охолоджувався, потрібно забезпечити циркуляцію цієї рідини. В іншому випадку блок двигуна буде розжарюватися, а в радіаторі речовина буде холодним.

Як випливає з назви механізму, його призначення в тому, щоб в магістралі, приєднаної до мотору, забезпечувалася прокачування робочої рідини (тосол або антифриз). Примусова циркуляція прискорює подачу охолодженої рідини від радіатора на мотор (щоб процес охолодження проходив з максимальною ефективністю, в моторі є водяна сорочка - спеціальні канали, зроблені в корпусі блоку циліндрів). Сам антифриз охолоджується за рахунок природного (коли автомобіль рухається) або примусового обдування (цю функцію виконує вентилятор, про який докладно читайте окремо) Радіатора.

Крім охолодження мотора завдяки насосу також працює опалення в салоні. Ця система функціонує за тим же принципом теплообміну між ребрами радіатора і повітрям навколишнього середовища, тільки в даному випадку тепло не відводиться від автомобіля, а використовується для створення комфортної температури в інтер'єрі авто. При проходженні повітря через опалювальний елемент, він теж буде в деякій мірі охолоджувати контур (якщо забір повітря здійснюється ззовні автомобіля), тому іноді власники старих автомобілів рекомендують включити опалення салону, коли машина опинилася в пробці, щоб мотор не закипів. Детальніше про те, як працює опалення в машині, читайте тут.

Пристрій відцентрового насоса

Класичний автомобільний водяний насос має досить простий пристрій. Така модифікація буде складатися з мінімальної кількості деталей, завдяки чому механізм має високий термін служби. Його конструкція включає:

• Корпус (матеріал, з якого він виготовлений, повинен витримувати високі навантаження і постійні вібрації - в основному це чавун або алюміній);
• Вал, на якому встановлені всі виконавчі елементи;
• Підшипник, що запобігає тертя вала про корпус пристрою, і що забезпечує рівномірне обертання крильчатки;
• Крильчатка (виготовляється з пластика або металу), що забезпечує перекачування робочого середовища в контури;
• Сальник, що забезпечує ущільнення на місці установки підшипників і вала;
• Ущільнювач патрубків (термостійкий гума);
• Стопорне кільце;
• Притискна пружина (зустрічається в моделях, які встановлюються на старі мотори).

На фото нижче показаний розріз однієї з найпоширеніших модифікацій автомобільних водяних насосів:

На вал насаджений шків (у багатьох модифікаціях він зубчастий). Цей елемент дозволяє під'єднати привід насоса до газорозподільного механізму, який в свою чергу працює за рахунок обертання колінчастого вала. Всі ці механізми синхронізовані між собою і утворюють єдину систему, яка задіює один привід. Крутний момент передається або ременем ГРМ (про нього детальніше читайте тут), Або відповідної ланцюгом, про яку розповідається в іншій статті.

Завдяки тому, що помпа має постійну зчеплення з колінчастим валом, вона забезпечує тиск в магістралі за рахунок частоти обертання коленвала. З підвищенням обертів двигуна помпа починає працювати інтенсивніше.

Щоб гидронасос не страждав від постійних вібрацій ДВС, на місці установки між блоком двигуна і корпусом помпи встановлюється прокладка, яка гасить коливання. У місці, де розташовані лопаті, корпус трохи розширений, і в ньому є три відведення. На перший приєднується патрубок від радіатора, на другий - патрубок сорочки охолодження, а на третій - обігрівача.

Принцип роботи помпи

Робота водяного насоса зводиться до наступного. Коли водій заводить мотор, крутний момент надходить від шківа коленвала через ремінь або ланцюг на шків помпи. Завдяки цьому відбувається обертання валу, на якому з боку, протилежного шківа, насаджена крильчатка.

Насос має відцентровий принцип роботи. Циркуляційний механізм здатний створювати напір силою до однієї атмосфери, завдяки чому забезпечується перекачування рідини в усі контури залежно від того, який вузол відкритий клапаном термостата. Детально про те, навіщо в системі охолодження потрібен термостат, читайте окремо. Також тиск в системі охолодження необхідно, щоб підвищити поріг закипання антифризу (цей показник прямо пропорційний тиску в магістралі - чим воно вище, тим при більшій температурі закипить ДВС).

Кожна лопать помпи встановлена ​​під нахилом. Завдяки цьому крильчатка забезпечує швидке переміщення робочої середовища в корпусі. Зсередини корпус насоса має такий пристрій, що за рахунок відцентрової сили антифриз направляється в відводи, з'єднані з відповідними контурами. Через різницю тиску в подачі і обратке антифриз починає переміщатися всередині магістралі.

Дія насоса забезпечує рух ОЖ в магістралі за наступною схемою:

• Від крильчатки за рахунок сильного обертання (відцентрова сила) лопатей тосол викидається до стінки корпусу, яка плавно переходить до вихідного отвору. Так відбувається нагнітання в контур.
• З цього відводу рідина надходить в сорочку ДВС. Вона так влаштована, що ОЖ спочатку проходить повз самих розігрітих деталей агрегату (клапани, циліндри).
• Потім тосол йде через термостат. Якщо мотор знаходиться на етапі розігріву, то контур замикається, і робоча рідина надходить на впуск помпи (так званий малий коло циркуляції). В прогрітому моторі термостат відкритий, тому тосол йде на радіатор. Завдяки обдуву теплообмінника температура ОЖ знижується.
• На вході в помпу тиск робочого середовища нижче, ніж на виході, через що в цій частині магістралі створюється розрідження, і відбувається всмоктування рідини з більш навантаженої частини ОС. Завдяки цьому тосол проходить через трубки радіатора, і надходить на вхід в помпу.

Системи з додатковим насосом

У деяких сучасних автомобілях використовуються охолоджуючі системи, в яких встановлено додатковий водяний нагнітач. У такій схемі основний все одно залишається одна помпа. Друга в залежності від пристрою системи і конструкції двигуна може виконувати такі дії:

• Забезпечити додатковим охолодженням силовий агрегат. Це особливо важливо, якщо машина експлуатується в жарких регіонах.
• Збільшити відцентрову силу для контуру автономного обігрівача (він може бути приєднаний до магістралі охолодження автомобіля).
• Якщо авто оснащене системою рециркуляції вихлопних газів (про те, що це таке, розповідається окремо), То додаткова помпа призначена для кращого охолодження вихлопних газів.
• Якщо під капотом авто встановлений турбований мотор, то допоміжний нагнітач буде забезпечувати охолодження компресора, так як він розжарюється від впливу вихлопних газів на приводную крильчатку пристрою.
• У деяких системах після зупинки двигуна ОЖ продовжує циркулювати по магістралі завдяки роботі додаткового нагнітача, щоб після інтенсивної поїздки двигун не перегрівся. Таке відбувається, тому що основний гидронасос припиняє працювати після деактивації силового агрегату.

В основному такі додаткові рідинні нагнітачі мають електричний привід. Управління даними електронасосом здійснюється ЕБУ.

Запірний насос

Ще один вид систем охолодження оснащений відключається помпою. Основне завдання саме такої модифікації в тому, щоб прискорити процес прогріву силового агрегату. Працює такий насос за тим же принципом, що і класичний аналог. Єдина відмінність в тому, що його конструкція має спеціальний клапан, який перекриває вихід антифризу з помпи в охолоджуючу сорочку мотора.

Більшості автомобілістів відомо, що всі двигуни внутрішнього згоряння з рідинним охолодженням після тривалого простою остигають до температури навколишнього середовища. Щоб агрегат працював ефективно, після запуску він повинен вийти на робочу температуру (про те, якою має бути ця величина, читайте тут). Але, як ми вже побачили, система охолодження починає працювати, як тільки ДВС запускається. Щоб агрегат швидше прогрілося, інженери оснастили його двома контурами охолодження (малий і великий). Але сучасні розробки дозволяють ще більше прискорити процес прогріву мотора.

Щоб згоряння повітряно-паливної суміші проходило з максимальною віддачею, вона повинна до певної міри нагріватися. В цьому випадку відбувається випаровування бензину (дизельний мотор працює за іншим принципом, але температурний режим йому теж необхідний, щоб стиснене повітря відповідав температурі самозаймання солярки), завдяки чому він згорає краще.

В ОС, які маю відключається помповий механізм, нагнітач теж продовжує працювати, тільки для нагріву мотора вихідний отвір заблоковано заслінкою. Завдяки цьому тосол не рухається охолоджуючої сорочці, і блок прогрівається набагато швидше. Такий механізм теж управляється ЕБУ. Коли мікропроцесор фіксує стабільну температуру ОЖ в блоці в районі 30 градусів, електроніка за допомогою вакуумної магістралі і відповідних важелів відкриває заслінку, і в системі починається циркуляція. В іншому система працює ідентично класичної. Такий пристрій помпи забезпечує зниження навантаження на ДВС в процесі його прогріву. Подібні системи зарекомендували себе в регіонах з низькою температурою навколишнього середовища, навіть в літній період.

Типи і конструкція водяних насосів

Незважаючи на те, що водяні автомобільні помпи не мають кардинальних відмінностей в конструкції, вони умовно поділяються на дві категорії:

• Механічна помпа. Це класична модифікація, яка використовується в більшості моделях авто. Пристрій такого насоса було описано вище. Працює він за рахунок передачі крутного моменту через ремінь, з'єднаний зі шківом коленвала. Механічний насос функціонує синхронно з ДВС.
• Електропомпа. Дана модифікація також забезпечує постійну циркуляцію ОЖ, тільки привід у неї інший. Для обертання валу з крильчаткою використовується електродвигун. Він управляється мікропроцесором ЕБУ відповідно до алгоритмів, прошитими на заводі-виробнику. Електропомпа має свої плюси. Серед них - можливість відключити циркуляцію для прискореного прогріву ДВС.

Також помпи класифікуються за наступними критеріями:

• Основна помпа. Призначення цього механізму одне - забезпечувати перекачування ОЖ в системі.
• Додатковий нагнітач. Такі помпові механізми встановлюються лише на деяких автомобілях. Залежно від типу ДВС і схеми системи охолодження ці пристрої використовуються для додаткового охолодження двигуна, турбіни, системи рециркуляції відпрацьованих газів і забезпечення циркуляції антифризу після зупинки мотора. Від основної помпи другорядний елемент відрізняється приводом - його вал приводиться в обертання електродвигуном.

Ще один спосіб класифікації водяних насосів - за типом конструкції:

• Нерозбірна. У такому виконанні помпа вважається витратним матеріалом, який підлягає заміні в ході планового технічного обслуговування (правда, її змінюють не так часто, як масло) автомобіля. Такі модифікації мають просту конструкцію, завдяки чому заміна механізму набагато дешевше в порівнянні з більш дорогими розбірними аналогами, які можна ремонтувати. Ця процедура повинна завжди супроводжуватися установкою нового ременя ГРМ, обрив якого в деяких автомобілях може мати серйозні поломками силового агрегату.
• Розбірна помпа. Ці модифікації використовувалися в старих машинах. Така модифікація дозволяє виконати деякий ремонт механізму, а також його обслуговування (промити, змастити або замінити вийшли з ладу деталі).

Поширені несправності насоса охолоджуючої рідини

При виході з ладу помпи охолодження двигуна перестає працювати. Така несправність обов'язково призведе до перегріву ДВС, але це в кращому результаті. Найгірше, коли поломка водяного нагнітача призводить до обриву ременя ГРМ. Ось найпоширеніші поломки гидронасоса:

1. Сальник втратив свої властивості. Його завдання в тому, щоб запобігати попаданню тосола в обойму підшипника. При такій поломці мастило підшипника вимивається охолоджувальною рідиною. Хоча хімічний склад ОЖ маслянистий і набагато м'якше, ніж звичайна вода, ця речовина все одно негативно позначається на працездатності підшипників. Коли цей елемент втрачає мастило, з часом він обов'язково дасть клина.
2. Зламалася крильчатка. В даному випадку, в залежності від ступеня пошкодження лопатей, система деякий час буде працювати, але відвалилася лопать може заблокувати хід робочого середовища, тому дану поломку теж не вийде ігнорувати.
3. З'явився люфт вала. Так як механізм постійно обертається з великою швидкістю, місце люфту поступово розіб'ється. Згодом система почне працювати нестабільно, а то і зовсім зламається.
4. Іржа на внутрішніх деталях помпи. Таке відбувається в разі, коли автомобіліст заливає в систему неякісну ОЖ. Коли в ОС трапляється витік, найперше, що роблять багато автомобілістів - заливають звичайну воду (в кращому випадку дистильовану). Так як така рідина не володіє змащує ефектом, металеві елементи помпи з часом покриваються корозією. Ця несправність теж призводить до клину приводу механізму.
5. Кавітація. Це ефект, коли бульбашки повітря лопаються з такою силою, що призводить до руйнування елементів пристрою. Через це найслабші і уражені деталі руйнуються в процесі роботи пристрою.
6. В системі з'явилися сторонні елементи. Поява бруду обумовлено несвоєчасним обслуговуванням системи. Також якщо автомобіліст нехтує рекомендаціями щодо використання антифризу, а не води. Крім іржі через високі температур в магістралі обов'язково з'явиться накип. У кращому випадку вона просто буде трохи перешкоджати вільному руху ОЖ, а в гіршому випадку ці відкладення можуть відколотися, і пошкодити робочі механізми, наприклад, перешкоджати переміщення клапана термостата.
7. Вихід з ладу підшипника. Таке відбувається через природного зносу або через витік антифризу з системи через сальник. Подібна несправність усувається тільки заміною помпи.
8. Обірвався ремінь ГРМ. Цю поломку можна віднести до насоса тільки в разі клина приводу пристрою. У будь-якому випадку, відсутність крутного моменту на приводі не дасть мотору можливість функціонувати (фази газорозподілу і запалювання не працюватимуть відповідно до тактами циліндрів).

Щоб мотор перегрівся, досить зупинки насоса всього на кілька хвилин. Критичні температури в сукупності з великим механічним навантаженням можуть привести до деформації ГБЦ, а також до поломки деталей КШМ. Щоб не витрачати пристойні кошти на капітальний ремонт двигуна, набагато дешевше проводити планове обслуговування системи охолодження і заміну насоса.

ознаки несправності

Найперша ознака несправностей СО - швидке і критичне підвищення температури мотора. При цьому антифриз в розширювальному бачку може бути прохолодним. В першу чергу потрібно перевірити термостат - він може просто бути в закритому положенні через вихід з ладу. Щоб водій зміг самостійно визначити несправності в системі охолодження, на приладовій панелі встановлюється датчик температури ДВС.

Наступний симптом, який вказує на необхідність ремонтних робіт, є текти антифризу в районі помпи. У цьому випадку рівень ОЖ в розширювальному бачку буде падати (швидкість цього залежить від ступеня пошкодження). Доливати антифриз в систему можна, коли мотор трохи охолоне (через велику різницю температур блок може розколотися). Хоча при незначних підтікання тосолу і можна продовжувати рух, краще якомога раніше відправитися на СТО для запобігання більш серйозних поломок. При цьому потрібно мінімізувати навантаження на ДВС.

Ось за якими ще ознаками можна розпізнати несправності гидронасоса:

• Під час пуску непрогрітого мотора з-під капота доноситься гул, але перш ніж змінювати насос, необхідно додатково перевірити стан генератора (він теж працює від ременя ГРМ, і при деяких поломки видає ідентичний звук). Про те, як перевірити генератор, є інший огляд.
• З'явилася текти антифризу з боку приводу помпи. Вона може бути обумовлена ​​люфтом вала, зносом ущільнювача або протечкой сальника.
• Візуальний огляд механізму показав наявність люфту вала, але без течі ОЖ. При таких несправності помпа змінюється на нову, але якщо модель розбирається, то потрібно замінити підшипник і заодно сальник.

Причини несправності водяного насоса

Несправності насоса системи охолодження двигуна обумовлені трьома факторами:

• По-перше, як і всі механізми в автомобілі, даний пристрій має властивість зношуватися. З цієї причини автовиробники встановлюють певні регламенти заміни різних типів пристроїв. Може зламатися підшипник або крильчатка.
• По-друге, автомобіліст сам може прискорити поломку механізму. Наприклад, він швидше зламається, якщо в систему заливається НЕ тосол, а вода, нехай навіть і дистильована. Більш жорстка середовище може провокувати утворення накипу. Відкладення можуть відшаруватися і заблокувати рух рідини. Також неправильна установка механізму може привести його в непридатність, наприклад, надмірне натяг ременя обов'язково призведе до поломки підшипника.
• По-третє, текти тосола через сальник рано чи пізно спровокує поломку підшипника.

Ремонт помпи своїми руками

Якщо на моторі встановлюється розбірна помпа, при її поломки можна провести її ремонт. Хоча роботу можна виконати самостійно, краще довірити це професіоналу. Причина тому - конкретні зазори між корпусом пристрою і валом. Професіонал також зможе визначити, чи можна відремонтувати пристрій чи ні.

Ось в якій послідовності виконується ремонт такої помпи:

1. Демонтується приводний ремінь (при цьому важливо зробити позначки на шківах ГРМ і клонували, щоб не змістилися фази газорозподілу);
2. Відкручуються кріпильні болти;
3. Знімається весь насос з двигуна;
4. Розбирання здійснюється демонтажем стопорних кілець;
5. Вал приводу випрессовивается;
6. Після випрессовкі вала підшипник в більшості випадків залишається в корпусі, тому його теж випрессовивают;
7. На цьому етапі викидаються зношені елементи і замість них встановлюються нові;
8. Механізм збирається і встановлюється на ДВС.

Тонкощі даної процедури залежать від типу двигуна і конструкції самої помпи. З цієї причини ремонт дожжен виконуватися професіоналом, які знаються на таких тонкощах.

Заміна

Більшість сучасних силових агрегатів оснащуються нерозбірним насосом. У разі його поломки механізм змінюється на новий. Для більшості авто процедура практично ідентична. Сам шків не потрібно демонтувати, так як він входить в конструкцію гидронасоса.

Процедура заміни виконується в такій послідовності:

1. Знімається приводний ремінь, але перед цим виставляються мітки на ГРМ і колінчастому валу;
2. Відкручуються кріпильні болти і помпа демонтується;
3. Новий гидронасос встановлюється у зворотній послідовності.

Незалежно від того, проводиться ремонт помпи або виробляється її заміна, перш ніж починати роботу, необхідно злити антифриз з системи. І ось ще одна тонкість. Більшість нових насосів продається без ущільнювальної гумки, тому її потрібно придбати окремо. Також варто врахувати, що доступ до помпи не у всіх моделях автомобілів вільний, і вимагає хороших знань того, як організовано підкапотний простір в конкретному випадку.

Якщо вчасно не замінити помпу, то в кращому випадку тосол з системи буде повільно йти (підтікає через сальник). Така несправність не вимагає великих витрат, так як невеликий витік багатьма автомобілістами «усувається» доливкою тосола.

Якщо витік антифризу серйозна, але водій вчасно це не помітив, то мотор обов'язково буде перегріватися (погана циркуляція або її відсутність через низький рівень ОЖ). Їзда з такою несправністю рано чи пізно призведе до поломок самого силового агрегату. Їх ступінь залежить від стану деталей двигуна. Найгірше - зміна геометрії головки блоку циліндрів.

Через часті програвав мотора в блоці будуть з'являтися мікротріщини, які згодом призведуть до повної заміни ДВС. Деформація головки може привести до того, що контури систем охолодження і мастила можуть зміститися, і в мотор буде надходити антифриз, що також може викликати в агрегату.

профілактика несправностей

Отже, з огляду на критичні наслідки виходу з ладу автомобільного гидронасоса, кожен автовласник повинен проводити своєчасні профілактичні роботи. Цей список невеликий. Найголовніше - дотримуватися рекомендацій автовиробника по плановій заміні:

• Тосола. Причому якості даної речовини потрібно приділяти багато уваги;
• Водяний насос;
• Ременя ГРМ (повного комплекту з натяжними і направляючими роликами, кількість яких залежить від моделі мотора).

Важливим фактором є належний рівень ОЖ в бачку. Цей параметр легко контролювати завдяки відповідними відмітками на резервуарі. При можливості краще виключити потрапляння сторонніх речовин в магістраль ОС (наприклад, при появі течі в радіаторі деякі автомобілісти заливають в бачок спеціальні речовини, що створюють щільний шар всередині контуру). Чистий система охолодження мотора не тільки запобіжить поломці помпи, але і забезпечує якісне охолодження ДВС.

На завершення огляду пропонуємо подивитися коротке відео про помпі двигуна:

Що таке помпа? Ознаки несправності помпи. Заміна помпи і ременя грм.

Питання та відповіді:

Як визначити несправність помпи? Шуми, що лунають від двигуна під час його роботи. Люфт шківа насоса, текти охолоджуючої рідини. Швидке підвищення температури двигуна і частий його перегрів.

Навіщо потрібні помпи? Це елемент системи охолодження. Помпа, або водяний насос забезпечує постійну циркуляцію антифризу по системі, прискорюючи теплообмін між мотором і навколишнім середовищем.

Як працює водяна помпа в автомобілі? У класичному варіанті вона з'єднана з колінвалом через ремінь. Поки колінвал обертається, крутиться і крильчатка помпи. Бувають моделі із індивідуальним електричним приводом.