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

Конструкция автомобильного водяного (жидкостного) насоса

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.

Водяной насос с дисковой крыльчаткой со спиральными лопастями

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.