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.