Насос охлаждение двигателя водой

Насос водяной: основа жидкостной системы охлаждения ДВС

Для работы жидкостной системы охлаждения двигателя необходимо обеспечить постоянную циркуляцию охлаждающей жидкости. Данная задача решается с помощью водяного насоса или помпы — все об этих агрегатах, их типах, конструкции и работе, а также об их правильном выборе, ремонте и замене читайте в статье.

Что такое водяной насос?

Водяной насос (жидкостный насос, помпа) — компонент системы жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания; циркуляционный насос, обеспечивающий принудительное обращение охлаждающей жидкости по контурам системы.

Подавляющее большинство современных автомобильных, тракторных и иных двигателей имеет жидкостную систему охлаждения — в такой системе теплоносителем, обеспечивающим отбор тепла от наиболее нагретых деталей силового агрегата, выступает вода или антифризы. Наибольшая эффективность системы достигается при принудительной циркуляции теплоносителя — именно с этой целью используются циркуляционные водяные насосы (помпы). Такой насос устанавливается на двигатель и обеспечивает постоянную циркуляцию жидкости по всем контурам системы охлаждения.

Водяной насос играет важную роль в работе силового агрегата, выход насоса из строя в считанные минуты приводит к перегреву двигателя и может стать причиной серьезных поломок. Поэтому при неисправностях насос необходимо ремонтировать или менять, а чтобы сделать верный выбор, необходимо разобраться в существующих типах помп, их конструкции и принципе работы.

Типы и конструкция водяных насосов

Все современные автомобильные водяные помпы являются насосами центробежного типа, они нагнетают охлаждающую жидкость в систему с помощью вращающегося многолопастного колеса (крыльчатки). В таком насосе крыльчатка находится в замкнутой полости с двумя патрубками: подводящим над центром крыльчатки и нагнетательным на периферии. Охлаждающая жидкость поступает на среднюю часть крыльчатки и отбрасывается ее лопастями на периферию, приобретает ускорение и через нагнетательный патрубок подается в водяную рубашку двигателя. Так между подводящим и нагнетательным патрубками насоса создается разность давлений, обеспечивающая циркуляцию охлаждающей жидкости по системе.

Обычно насос встраивается в систему охлаждения между выпускным патрубком радиатора и впускным патрубком водяной рубашки двигателя. То есть, через помпу проходит уже охлажденная в радиаторе жидкость, благодаря чему на агрегат снижается тепловая нагрузка и продлевается его ресурс.

Конструкция водяного насоса в общем случае проста. Основу агрегата составляет литой корпус с патрубками (подводящим и нагнетающим), внутри которого на валу расположена крыльчатка. Вал крыльчатки удерживается одним или двумя подшипниками в передней стенке корпуса, вся конструкция уплотняется самоподжимным сальником, препятствующим проникновению охлаждающей жидкости в подшипник и ее утечку из корпуса насоса. Сальник имеет пружину, за счет чего он всегда прижат к корпусу насоса и обеспечивает необходимую степень герметичности. Также внутри может располагаться водоотражатель, препятствующий попаданию воды на подшипники изнутри. Снаружи на валу крыльчатки располагается ступица шкива привода насоса, на который может крепиться и вентилятор. На шкиве или на валу со стороны передней стенки корпуса насоса может располагаться пылеотражатель, препятствующий проникновению пыли в подшипник.

Существующие сегодня помпы отличаются конструкцией крыльчатки и корпуса, способом установки на двигатель, типом привода и наличием/отсутствием привода вентилятора охлаждения радиатора.

В помпах используются крыльчатки двух основных типов:

• Дисковые — крыльчатка конструктивно выполнена в виде плоского диска, на одной поверхности которого расположены прямые или спиральные лопасти;
• Кольцевые — крыльчатка выполнена в виде двух дисков, между которыми расположены прямые или спиральные лопасти.

Наиболее широкое применение находят дисковые крыльчатки с лопастями различных типов. Кольцевые крыльчатки применяются реже вследствие более сложной конструкции и высокой массы. Дисковые крыльчатки могут быть литыми и штампованными, кольцевые — литыми и сварными (собранными из отдельных компонентов).

По конструкции корпуса и способу установки на двигатель жидкостные насосы бывают:

• Интегрированные в блок двигателя;
• Корпусные (автономные).

Насосы первого типа имеют корпус, открытый со стороны крыльчатки — вторую часть корпуса составляет полость в блоке двигателя. Такой насос монтируется непосредственно на двигатель (через прокладку на специально обработанную привалочную поверхность), он занимает мало места и требует выполнения минимального числа соединений, так как нагнетательный патрубок обычно интегрирован в корпус и блок. Именно насосы, интегрированные в блок двигателя, сегодня получили наибольшее распространение.

Насосы второго типа выполнены в виде автономных агрегатов, которые соединяются с системой охлаждения патрубками. Эти насосы тоже устанавливаются на блок двигателя (на привалочную поверхность или на отдельные кронштейны), однако занимают больше места, чем насосы первого типа. В остальном корпусные и интегрированные насосы не имеют принципиальных отличий.

Водяные насосы могут иметь привод двух основных типов:

• Ремнем/цепью ГРМ;
• Ремнем привода вспомогательных агрегатов.

В первом случае на насос устанавливается зубчатый шкив (для зубчатого ремня) или звездочка (для цепи), во втором случае используется шкив для обычного клинового или поликлинового ремня. Сегодня используются все типы приводов, однако наибольшее распространение получили насосы с приводом от ремня ГРМ и поликлинового ремня. На ранних двигателях (особенно дизельных) все еще используются клиноременные передачи с одиночными, спаренными, строенными и счетверенными ремнями.

Наконец, шкив привода водяного насоса может использоваться для установки вентилятора охлаждения. Вентилятор может монтироваться на шкив непосредственно (жестко) или через вязкостную муфту, в первом случае вентилятор работает постоянно (так как насос имеет постоянный привод), во втором случае вентилятор включается в работу только в определенном диапазоне температур.

Вопросы выбора, ремонта и замены водяных насосов

Водяной насос имеет ограниченный ресурс, который редко превышает 80-90 тысяч км пробега, поэтому данный агрегат необходимо периодически менять. Для замены необходимо выбирать помпу того же типа и модели, что стояла на двигателе ранее, в противном случае агрегат просто не встанет на свое место или будет работать некорректно. Допускается установка аналогов, однако далеко не для всех автомобилей это возможно.

На многих современных двигателях с приводом насоса ремнем ГРМ замена данного агрегата выполняется одновременно с заменой ремня и его роликов при регламентированном ТО. Это сделано с целью минимизации вмешательства в работу привода газораспределительного механизма — все детали меняются сразу, и система нормально работает весь межсервисный интервал. Для таких двигателей предлагаются полные ремонтные комплекты — ремень ГРМ, его ролики, водяная помпа, уплотнители и крепеж.

При покупке нового водяного насоса необходимо приобретать и прокладку — обычно она идет в комплекте, хотя в ряде случаев уплотнители можно найти отдельно. Для интегрированных в блок насосов необходима одна прокладка, для корпусных насосов может потребоваться несколько прокладок для каждой привалочной поверхности.

В случае, если насос не выработал свой ресурс, но в нем возникли неисправности (утечки, поломка или деформация крыльчатки, износ подшипников и т.д.), допускается выполнение ремонта. Наиболее частая проблема — износ самоподжимного сальника и утечка через него охлаждающей жидкости. Эта неисправность устраняется заменой сальника в сборе, отремонтировать данную деталь, как правило, невозможно. При поломке корпуса или крыльчатки насос проще заменить на новый.

При правильном выборе и замене водяного насоса система охлаждения двигателя будет безотказно работать в любых условиях эксплуатации.

Источник

Насос водяной: железное сердце системы охлаждения

В любом двигателе есть система охлаждения, причем в большинстве случаев — жидкостного типа. В такой системе очень важно обеспечить непрерывную циркуляцию жидкости, данная задача решается водяным насосом (помпой). Об этом агрегате, его функциях, устройстве, работе, ТО и неисправностях читайте в статье.

Назначение водяного насоса (помпы) и его роль в двигателе

Для работы двигателя внутреннего сгорания важно поддерживать оптимальный температурный режим, при котором все узлы и агрегаты функционируют с наибольшей эффективностью. Для современных силовых агрегатов эта температура лежит в районе 80-90°C (более высокая температура наблюдается только в камерах сгорания). Для этого в моторе предусмотрена система охлаждения, причем наиболее часто используется система с жидким теплоносителем.

Для жидкостной системы охлаждения необходимо обеспечить постоянную циркуляцию рабочей жидкости по рубашке охлаждения двигателя, а также между рубашкой и радиатором, отводящим излишки тепла в атмосферу. Эта задача решается с помощью специального водяного (а точнее — жидкостного, так как вода давно вытеснена антифризами) насоса, или помпы.

Жидкостный насос решает одну ключевую задачу — обеспечивает непрерывную циркуляцию охлаждающей жидкости с самого момента запуска и до полной остановки силового агрегата. Некоторые насосы также используются и для привода вентилятора охлаждения радиатора. В любом случае именно насос выступает одним из основных компонентов системы охлаждения, без которого нормальное функционирование мотора просто невозможно.

Типы и разновидности водяных насосов

В настоящее время на ДВС применяется только один тип насоса — центробежный, в нем для нагнетания воды используется быстро вращающаяся крыльчатка. При этом насосы делятся на несколько видов по конструкции корпуса и способу установки на силовой агрегат, по типу привода и наличию/отсутствию привода вентилятора.

По конструкции насосы бывают:

• Автономные — такие насосы выполнены в виде отдельного агрегата, который посредством патрубков соединяется с водяной рубашкой двигателя и радиатором;
• Интегрированные в двигатель — насосы такого типа выполнены в виде агрегата с открытой крыльчаткой, который устанавливается непосредственно на двигатель (крыльчатка при этом располагается в специальной полости водяной рубашки), а соединение с радиатором осуществляется патрубком.

Насосы первого типа сегодня применяются, преимущественно, на дизельных двигателях для тракторов и грузовых автомобилей, основную же массу составляют насосы второго типа — они более просты, надежны и обладают лучшими характеристиками.

По типу привода насосы делятся на две группы:

• С клиноременным приводом от коленчатого вала двигателя;
• С приводом от зубчатого ремня ГРМ.

Эти насосы, соответственно, оснащаются клиновым шкивом (под обычным клиновый или современный поликлиновый ремень) или зубчатым колесом.

По наличию/отсутствию привода вентилятора все просто — есть насосы, которые только качают воду, а есть насосы, одновременно обеспечивающие вращение крыльчатки вентилятора. Первый типа насосов используется на двигателях с электрическим приводом вентилятора. Однако второй тип насосов позволяет обеспечить вращение вентилятора без использования дополнительных электродвигателей или сложных приводов.

При этом насосы с приводом вентилятора делятся на две группы:

• Под установку вязкостной муфты (вискомуфты);
• Под установку электромагнитной фрикционной муфты.

В первом случае крыльчатка вентилятора устанавливается на вал насоса через вязкостную муфту, которая включает и выключает вентилятор при достижении определенной температуры, причем температура отслеживается специальным составом внутри муфты. При этом вискомуфта не требует никаких дополнительных деталей. Во втором случае применяется электромагнитная муфта, которая требует электрического подключения к блоку управления.

Но независимо от типа, все насосы имеют принципиально одинаковое устройство и принцип действия.

Устройство и конструктивные особенности водяных насосов

Наиболее просто устроен насос с открытой крыльчаткой. Его основу составляет литой корпус, в котором выполнена полость под крыльчатку, один или два отводящих канала, а также патрубок для соединения с радиатором. Крыльчатка устанавливается в корпусе на валу через один подшипник и самоподжимной сальник, который предотвращает попадание рабочей жидкости на подшипник. С внешней стороны на валу устанавливается ступица под шкив или зубчатое колесо, а также под крыльчатку вентилятора.

Наиболее ответственная часть насоса — крыльчатка. Она может иметь различную конструкцию:

• Диск с перпендикулярными плоскими лопатками, имеющими радиальную ориентацию;
• Диск с лопатками сложного профиля (спиралеобразные), расположенными под рациональными углами;
• Колесо с лопатками того или иного профиля, зажатыми между двумя дисками.

Наиболее просты по конструкции дисковые крыльчатки с плоскими лопатками, однако они обладают наименьшей производительностью и малоэффективны. Наилучшим образом работают крыльчатки с лопатками особого профиля, обладающие высоким КПД, но и более высокой стоимостью.

Описанные насосы монтируются непосредственно на двигатель, для чего в его передней части предусмотрено окно и привалочная поверхность. При установке корпус насоса герметизирует водяную рубашку двигателя, а крыльчатка оказывается погруженной в охлаждающую жидкость. Для герметизации обязательно применяется прокладка.

Автономные насосы устроены аналогичным образом, однако их крыльчатка закрывается крышкой, которая вместе с корпусом образует полость с патрубками. Насос тоже монтируется на двигатель, но располагается на специальном кронштейне, а подача и отвод охлаждающей жидкости осуществляется через патрубки.

Работает насос центробежного типа довольно просто. Охлаждающая жидкость поступает к центру вращающейся крыльчатки, где захватывается лопастями и за счет центробежных сил отбрасывается на периферию, приобретая высокую скорость, что равносильно повышению давления. На периферии крыльчатки расположен один или два отводящих канала, через который жидкость под давлением поступает в водяную рубашку двигателя. Таким образом осуществляется постоянная циркуляция жидкости по системе.

Типичные неисправности водяных насосов, их причины и способы устранения

Для всех водяных насосов характерны четыре типа неисправностей.

Утечка охлаждающей жидкости. Обычно возникает вследствие разрушения прокладки, при появлении трещин в корпусе насоса или из-за поломки самоподжимного сальника. Наиболее просто решается проблема с прокладкой — ее достаточно заменить на новую. Также замене подлежит и сальник, но далеко не во всех моделях насосов (в ряде насосов имеется дренажное отверстие, утечка жидкости из которого говорит об износе сальника и необходимости замены насоса). А любые трещины, сколы или деформации корпуса требуют полной замены насоса.

Износ подшипника водяного насоса. Эта неисправность проявляется повышением шума во время работы насоса, также может возникать запах смазки, одновременно ухудшается и работа насоса. На некоторых насосах можно произвести замену вала в сборе с подшипником, однако чаще всего бывает проще заменить насос в сборе.

Деформирование или поломка крыльчатки. К неисправностям относятся поломка и деформация лопаток, чрезмерная коррозия и значительные отложения. Проблема проявляется перегревом двигателя, в ряде случаев в насосе возникает шум. Крыльчатку можно заменить, но многие модели насосов проще заменить в сборе.

Износ приводного ремня. Это проблема не только насоса, но также и других агрегатов — генератора или ГРМ. Износ проявляется характерным свистом, в случае клиноременной передачи — ухудшается работа насоса, в случае зубчатого ремня — могут возникать проблемы с ГРМ и работой двигателя в целом. Проблема решается заменой ремня.

Любая неисправность водяного насоса должны быть как можно скорее устранена, так как вскоре насос может совсем встать и сделать невозможной работу двигателя.

Общие рекомендации по техническому обслуживанию помп

Обслуживание водяного насоса как таковое не производится, однако необходимо помнить о следующих вещах:

• Очень важно использовать качественный и рекомендуемый производителем двигателя антифриз, в противном случае ресурс насоса значительно сокращается;
• Ресурс помпы ограничен, и ее требуется регулярно менять, периодичность замены может составлять 60-90 тысяч и более км пробега;
• При обслуживании системы охлаждения рекомендуется производить ее промывку специальными средствами, что обеспечивает удаление отложений и коррозии с крыльчатки и внутренних стенок корпуса насоса;
• Периодически рекомендуется снимать насос, производить его дефектовку, ремонт или замену.

При снятии насоса обращают внимание на состояние крыльчатки (не должно быть сколов, трещин и деформаций), сальника (по дренажному отверстию, по наличию утечек) и подшипника (по продольному люфту). При выявлении неисправностей принимается решение о ремонте или полной замене помпы.

При соблюдении рекомендаций производителя, регулярном обслуживании и своевременном ремонте насос будет работать качественно и надежно, обеспечивая бесперебойное функционирование мотора.

Источник