Какого типа выполняются жидкостные насосы системы охлаждения

Насос охлаждающей жидкости

Насос охлаждающей жидкости обеспечивает принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости в системе охлаждения. В некоторых источниках информации насос охлаждающей жидкости называют водяным насосом, что по своей сути неверно. Вода в качестве охлаждающей жидкости уже давно не используется. Насос устанавливается, как правило, в передней части двигателя и может иметь два вида привода: механический и электрический. Механический привод производится от коленчатого или распределительного вала двигателя с помощью ременной передачи. Электрический привод предполагает установку электродвигателя с системой управления. В качестве насоса охлаждающей жидкости используются насосы центробежного типа. Конструкция такого насоса включает рабочее колесо, посаженное на вал со шкивоми помещенное в корпус. Корпус насоса изготавливается из чугуна или литого алюминия. В корпусе выполнены каналы для подвода и отвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу. Между корпусом насоса и блоком цилиндров двигателя устанавливается уплотнительная прокладка, предохраняющая от утечки охлаждающей жидкости из насоса. Рабочее колесо (обиходное название – крыльчатка) непосредственно обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости. Оно выполнено в виде лопастей специальной формы. Рабочее колесо монтируется на приводном валу. Вал расположен в корпусе на подшипниках. С противоположной стороны вала установлен приводной шкив.

Работа насоса охлаждающей жидкости

При вращении рабочего колеса на входе насоса создается разряжение, за счет которого охлаждающая жидкость из радиатора поступает в насос. Жидкость подается в центральную часть насоса, перемещается по лопастям и выбрасывается центробежной силой на выход из насоса и далее в рубашку охлаждения блока цилиндров. В системе охлаждения может устанавливаться два насоса охлаждающей жидкости – основной и дополнительный. В зависимости от конструкции двигателя дополнительный насос выполняет одну из функций:

• дополнительное охлаждение двигателя (эксплуатация в странах с жарким климатом);
• обеспечение работы автономного отопителя, включенного в систему охлаждения двигателя;
• охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
• охлаждение турбонагнетателя на двигателях с турбонаддувом;
• прокачка охлаждающей жидкости после выключения двигателя (для предотвращения перегрева двигателя после остановки).

Дополнительный насос охлаждающей жидкости имеет, как правило, электрический привод. Насос включен в систему управления двигателем и при необходимости включается (выключается) по сигналу электронного блока.

На некоторых двигателях концерна Volkswagen устанавливается отключаемый насос охлаждающей жидкости. Отключаемый насос обеспечивает быстрый прогрев двигателя при запуске за счет отключения подачи охлаждающей жидкости до достижения температуры 30°С. При этом охлаждающая жидкость постоянно находится в двигателе и прогревается значительно быстрее. Помимо прогрева, применение отключаемого насоса приводит к снижению расхода топлива.

Прекращение подачи охлаждающей жидкости производится с помощью кольцевой диафрагмы (заслонки), которая перекрывает путь жидкости, крыльчатка при этом продолжает вращаться. Диафрагма рычагами соединена с мембраной, которая перемещается под действием разряжения. Полость перед диафрагмой соединена магистралью с источником разряжения — впускным коллектором.

Вакуумный канал перекрывает регулировочный клапан, включенный в систему управления двигателем. При его открытии мембрана под действием разряжения перемещается, дезактивируется рабочее колесо насоса. При закрытии клапана мембрана под действием пружины возвращается на место, а диафрагма освобождает крыльчатку. Насос начинает работать.

Устройство автомобилей

Жидкостный насос, или как его называют – помпа, создает в системе охлаждения принудительную циркуляцию жидкости.
Как правило, в системах охлаждения двигателей применяют одноступенчатые насосы центробежного типа. Привод жидкостного насоса обычно осуществляется от коленчатого вала при помощи клиноременной, зубчатоременной или зубчатой цилиндрической передачи.

Жидкостный насос состоит из корпуса, представляющего собой улитку, вала привода, размещенного в корпусе на подшипниках, крыльчатки, которая часто выполняется заодно с валом привода, а также уплотняющих элементов – манжет, сальников и т. п.

Подшипники, на которых устанавливается вал привода с крыльчаткой, чаще всего не нуждаются в периодической смазке – они выполняются закрытыми или уплотненными, и предварительно заполняются тугоплавкой смазкой. Иногда предусматривается смазка подшипников охлаждающей жидкостью — антифризом.

На рисунке 1 представлен жидкостный насос и вентилятор двигателя ЗИЛ-431410, который состоит из корпуса 7, крыльчатки 5 и корпуса 10 подшипников, соединенных между собой через прокладку 6.
Вал 4 насоса вращается в двух шарикоподшипниках 3, снабженных уплотнительными манжетами для удержания масла. Передний подшипник фиксируется упорным кольцом 2, а задний удерживается от перемещения дистанционной втулкой 11.

Крыльчатка 5 крепится на конце вала. При вращении крыльчатки охлаждающая жидкость из подводящего патрубка 9 поступает к ее центру, захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса 7, перемещается по спирали вдоль стенок и через полые отводы 8 подается в рубашку охлаждения.

Герметичность вращающихся деталей, расположенных в корпусе 7 насоса, обеспечивается самоподжимной уплотнительной манжетой, установленной в крыльчатке и состоящей из уплотнительной шайбы 17, резиновой манжеты 16 и пружины, прижимающей шайбу 17 к торцу корпуса подшипников. Своими выступами шайба 17 входит в пазы крыльчатки 5 и закрепляется обоймой 18.
На переднем конце вала 4 с помощью втулки 12 установлена ступица 13, к которой крепится шкив 14 привода насоса и вентилятора.

На рис. 2 представлен продольный разрез жидкостного насоса системы охлаждения двигателя ВАЗ. Как видно из рисунка, принципиально конструкция мало отличается от рассмотренной выше.

Насос охлаждающей жидкости

В системе охлаждения двигателя охлаждающая жидкость должна постоянно циркулировать, отбирая тепло у блока и головки блока цилиндров и отдавая его в атмосферу в радиаторе. Решается эта задача жидкостным циркуляционным насосом. О том, как устроен и как работает циркуляционный насос, вы узнаете из этой статьи.

Назначение насоса охлаждающей жидкости

Жидкостные (а точнее — гибридные) системы охлаждения двигателей в качестве теплоносителя используют воду с добавками или же незамерзающий антифриз. Теплоноситель проходит по водяной рубашке (системе полостей в стенках блока цилиндров и головки блока цилиндров), отбирая тепло, поступает в радиатор, где отдает тепло в атмосферу, и снова возвращается в двигатель. Однако теплоноситель сам по себе никуда не потечет, поэтому в системах охлаждения используется принудительная циркуляция охлаждающей жидкости.

Для циркуляции используются жидкостные циркуляционные насосы, приводимые в движение коленвалом, валом ГРМ или встроенным электромотором.

Во многих двигателях устанавливается сразу два насоса — дополнительный насос необходим для циркуляции охлаждающей жидкости во втором контуре, а также в контурах охлаждения отработанных газов, воздуха для турбокомпрессора и т.д. Обычно дополнительный насос (но только не в двухконтурной системе охлаждения) имеет электрический привод и включается по необходимости.

Типы насосов

На сегодняшний день во всех двигателях используются центробежные лопастные насосы — они оптимально подходят для прокачки жидкостей малой плотности и вязкости, имеют простое устройство и очень надежны в работе.

Насосы отличаются типом привода:

— Насосы с приводом от коленчатого вала (с помощью клиноременной передачи, обычно с помощью одного ремня приводятся во вращение насос, вентилятор и генератор, привод осуществляется от шкива в передней части коленвала);
— Насосы с приводом от вала ГРМ (с помощью зубчатого ремня);
— Насосы с приводом от собственного электрического мотора (такими обычно выполняются дополнительные насосы).

Все насосы, независимо от типа привода, имеют одинаковое устройство и принцип работы.

Устройство и принцип работы насоса

Устроен жидкостный насос центробежного типа предельно просто. Его основу составляет литой корпус, в котором на валу вращается так называемая крыльчатка — рабочее колесо с лопастями особой формы. Вал посажен на подшипник большой ширины, который исключает колебания вала при быстром вращении. Насос монтируется на передней части двигателя и очень часто выполнен с блоком заодно. Рабочее колесо вращается в полости с двумя отверстиями: входным, расположенным над центром колеса, и выходным, расположенным сбоку.

Работа центробежного насоса сводится к следующему: жидкость подается на центральную часть крыльчатки и быстро вращающимися лопатками (под действием центробежной силы) отбрасывается к стенкам емкости, приобретая значительную скорость. Благодаря этому жидкость выходит из насоса под некоторым давлением и поступает в водяную рубашку двигателя.

Несмотря на свою простоту, жидкостный насос играет важную роль в системе охлаждения, и его неисправность делает невозможной нормальную эксплуатацию транспортного средства. Поэтому необходимо уделять внимание обслуживанию всей системы охлаждения, а при выходе насоса из строя без промедления отремонтировать его или заменить новым.

Другие статьи

#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях

Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.

#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях

Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.

#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях

Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.

#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях

Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.

Насос охлаждающей жидкости: устройство и принцип работы

Как известно, жидкость в системе жидкостного охлаждения двигателя постоянно циркулирует по малому и большому кругу. Данный процесс является цикличным. Насос охлаждающей жидкости, который еще принято называть помпа системы охлаждения, отвечает за принудительную циркуляцию жидкости. Встречается также распространенное заблуждение, когда указанный насос ОЖ в отдельных источниках обозначают определением «водяной насос». Сегодня это утверждение почти окончательно утратило свою актуальность, так как вода в системе охлаждения современного ДВС практически никогда не используется.

Устройство центробежного насоса

Помпа зачастую устанавливается в передней части бензинового и дизельного силового агрегата. Решение оснащается двумя типами привода. Механический привод наиболее распространен. Механизм устроен так, что усилие передается от коленвала или распределительного вала силовой установки. Для этого используется ременная передача. Электрический тип привода основан на использовании электродвигателя, который дополнительно имеет собственную систему управления. Помпа системы охлаждения имеет ряд конструктивных элементов:

• корпус;
• вал;
• подшипник;
• рабочее колесо (крыльчатка);
• сальник насосной камеры;
• прокладка.

Насос охлаждающей жидкости является насосом центробежного типа. В процессе работы помпа способна создать давление в системе охлаждения на приблизительной отметке около 1-й атмосферы. Такого давления вполне достаточно для того, чтобы точка кипения антифриза в системе сдвинулась вверх на 20 градусов по Цельсию.

Помпа системы охлаждения двигателя

Конструктивно насос ОЖ состоит из рабочего колеса, которое закреплено на валу со шкивом. Данное колесо может также иметь название «крыльчатка». Вся конструкция заключена в отдельном корпусе. Корпус помпы изготавливают из чугуна, а также можно встретить изделия из литого алюминия или магниевых сплавов. Встречаются и более удешевленные версии, когда отдельные элементы насоса изготовлены из пластмассы. В корпусе помпы имеются особые каналы, по которым реализован подвод и отвод охлаждающей жидкости к крыльчатке.

Корпус насоса жестко фиксируется на блоке цилиндров двигателя, а между блоком ДВС и корпусом помпы размещается специальная уплотнительная прокладка. Стоит понимать, что важную роль в работе помпы играет качественная герметизация насоса и наилучшее уплотнение. Именно указанная уплотнительная прокладка не позволяет вытекать охлаждающей жидкости из насоса в том месте, где помпа соединяется с рубашкой охлаждения двигателя. Там, где вал выходит из корпуса насоса, дополнительно установлен сальник помпы. Данные решения надежно герметизируют устройство и уплотняют стык корпуса насоса и блока, тем самым эффективно предотвращается утечка охлаждающей жидкости из корпуса.

За принудительную циркуляцию жидкости в системе отвечает рабочее колесо в корпусе насоса. Колесо выполнено так, что имеет специальные лопасти особой формы. Именно по этой причине колесо называют крыльчаткой, которая закрепляется на валу привода.

Приводной вал фиксируется в корпусе на подшипниках, которые отвечают за вращение вала. На противоположной стороне приводного вала установлен приводной шкив, который приводится в действие механическим способом от двигателя или отдельным электромотором.

Принцип работы помпы

Когда двигатель запущен и жидкостной насос начинает работу, тогда вращение рабочего колеса от привода (в большинстве случаев обеспечивается ремнем от шкива коленчатого вала) создает на входе насоса разрежение. Благодаря этому охлаждающая жидкость, которая находится в радиаторе и расширительном бачке, подается в насос. Далее жидкость оказывается уже внутри насоса и попадает на крыльчатку. После того, как она пройдет по лопастям рабочего колеса, центробежная сила выбросит ОЖ на выход из помпы. Оттуда жидкость поступит в рубашку охлаждения блока цилиндров силового агрегата. Если подробнее проследить путь ОЖ в системе после запуска ДВС, получаем следующее:

1. Жидкость, находящаяся в нижнем бачке радиатора, через канал в центре корпуса жидкостного насоса проходит внутрь помпы.
2. Вращение крыльчатки создает центробежную силу, которая буквально отбрасывает охлаждающую жидкость к стенкам корпуса помпы. Так как в системе появилось давление, созданное насосом, это давление обеспечивает нагнетание охлаждающей жидкости через особый канал в распределительную трубку, которая расположена в головке блока цилиндров мотора.
3. Через отверстие этой трубки охлаждающая жидкость первым делом окажется в патрубках около разогретых выпускных клапанов.

Указанная схема движения жидкости в такой последовательности обеспечивает немедленное и первоочередное охлаждение именно тех деталей силового агрегата, которые максимально нагреваются. Далее жидкость следует по рубашке двигателя, охлаждая остальные теплонагруженные элементы мотора.

Если основной клапан термостата закрыт, тогда охлаждающая жидкость проходит по рубашке охлаждения и попадает в перепускной канал, по которому происходит её возврат обратно в центробежный жидкостной насос. Если термостат открыт, то во время движения жидкости по большому кругу она поступает обратно в помпу из нижнего радиаторного бачка. Подвод жидкости реализован через нижний подводящий патрубок.

Системы с дополнительным насосом

Существуют системы охлаждения двигателя, в которых могут быть установлены сразу два насоса охлаждающей жидкости. Если основной насос отвечает за главную функцию, то дополнительный насос может выполнять одну из целого ряда функций зависимо от конструкции самого двигателя:

• Обеспечение дополнительного охлаждение двигателя, что актуально для стран с высокой круглогодичной температурой наружного воздуха.
• Дополнительная центробежная помпа позволяет работать автономному отопителю, который может быть включен в общую схему системы охлаждения силовой установки;
• Охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
• Еще один насос может использоваться для охлаждения турбокомпрессора на таких двигателях, которые оборудованы наддувом;
• Вторая помпа может быть установлена для того, чтобы прокачивать охлаждающую жидкость после остановки двигателя. Такое решение используется для того, чтобы избежать перегрева силовой установки уже после остановки мотора и деактивации основного механического насоса.

В подавляющем большинстве случаев дополнительный насос охлаждающей жидкости оборудован электрическим приводом. Дополнительная помпа является элементом, который управляется системой управления ДВС. Управление устройством реализовано по команде электронного блока управления силовым агрегатом автомобиля. Получается, что включение и выключение помпы происходит под контролем ЭБУ.

Отключаемая помпа

Стоит отметить некоторые центробежные насосы охлаждающей жидкости, которые являются устройствами отключаемого типа и устанавливаются на отдельных моделях двигателей, среди них встречаются моторы с турбиной. Такие отключаемые насосы способны обеспечить максимально быстрый прогрев двигателя при холодном запуске. Добиться результата становится возможным благодаря тому, что происходит отключение циркуляции охлаждающей жидкости в рубашке двигателя до того момента, пока температура силового агрегата не достигает отметки в 30°С. Сама охлаждающая жидкость находится в двигателе постоянно, но без движения. Это позволяет мотору и жидкости в нем прогреваться намного быстрее, что очень актуально в условиях эксплуатации двигателя при низких температурах. Еще одним плюсом использования отключаемой помпы является снижение нагрузок на холодный мотор при прогреве, что ведет к увеличению его ресурса и снижению расхода горючего.

Подача охлаждающей жидкости в таких насосах прерывается с помощью заслонки, которая является кольцевой диафрагмой. Именно она перекрывает канал подачи жидкости из помпы. Примечательно то, что крыльчатка в насосе продолжает вращение. Указанная диафрагма соединяется с мембраной при помощи специальных рычагов. Мембрана перемещается тогда, когда на неё начинает действовать разрежение. Предназначенный для этого канал соединяет пространство перед диафрагмой с впускным коллектором, который и является источником вакуума.

Такая вакуумная магистраль перекрыта регулировочным клапаном, который включен в общую систему управления двигателем. Когда клапан открывается, на мембрану начинает воздействовать разрежение и она перемещается, тем самым нейтрализуя эффект от работы вращающейся крыльчатки жидкостного центробежного насоса. Если происходит закрытие клапана, мембрана вернется в исходное положение под действием пружины, а диафрагма освободит рабочее колесо и насос начнет работать по обычному принципу.

Распространенные неисправности насоса охлаждающей жидкости

Помпа охлаждающей жидкости является достаточно простым механизмом, который зачастую служит долго. Очень важно своевременно производить замену антифриза, при этом использовать качественную охлаждающую жидкость и разбавлять концентрат только качественной дистиллированной водой в рекомендованных пропорциях. Так или иначе, но проблемы с насосом в процессе эксплуатации встречаются. К наиболее распространенным видам неисправностей механизма можно отнести:

• разрушение крыльчатки;
• нарушение жесткости крепления рабочего колеса на валу;
• клин подшипников вала;
• течь сальника вала или уплотнительной прокладки корпуса помпы;
• низкое качество насоса и/или непрофессионально выполненный монтаж элемента;
• ухудшение плотности соединений по причине повышенных вибраций неисправного двигателя, что ведет к протеканию охлаждающей жидкости;
• старение и пересыхание сальника и уплотнителя.

Подшипники насоса, на которых вращается вал центробежной помпы, представляют собой решение закрытого типа. Такие закрытые подшипники помпы не требуют дополнительной смазки, но обычно не подлежат замене по окончании ресурса. Это касается также сальника вала крыльчатки, ведь при возникновении течей через него охлаждающей жидкости данный элемент не меняют.

На основе сказанного выше может сложиться впечатление, что замена составляющих элементов помпы системы охлаждения практически невозможна, а сам элемент не является ремонтопригодным. На самом деле это не так. Отдельные детали можно заменить, но практика показывает, что помпу обычно меняют целиком, не прибегая к разбору и восстановлению. Это обусловлено относительно невысокой стоимостью нового насоса и является наиболее целесообразным решением.

Помпу обычно меняют параллельно очередной плановой замене роликов и ремней/цепи ГРМ по пробегу через каждые 50-80 000 км. или согласно рекомендациям производителей автомобиля. При условии возникновения любых симптомов неисправности жидкостного насоса деталь меняют раньше, а также ориентируются на качество и рекомендованный ресурс самой детали в том случае, если Вы используете неоригинальные аналоги. Если же неожиданная поломка насоса застала Вас врасплох, а новую помпу достать нет никакой возможности, тогда читаем дальше.

Поломка помпы и течь охлаждающей жидкости

Внимание! Открывать крышку радиатора или расширительного бачка на разогретом двигателе крайне опасно! Это может привести к серьезным ожогам! Обязательно дайте двигателю остыть. Только после остывания двигателя медленно отвинчивайте указанные крышки, продолжая соблюдать при этом максимальную осторожность.

Если герметичность системы не нарушена, уровень охлаждающей жидкости в норме, но жидкостной насос не обеспечивает циркуляцию жидкости, это закономерно приводит к тому, что температура двигателя быстро повысится. На это укажут показания на панели приборов при условии полностью исправного датчика. Всегда помните, что даже нескольких минут езды в таком режиме даже с минимальными нагрузками на мотор уже будет достаточно для закипания ОЖ в радиаторе и заклинивания силовой установки.

Разрушение крыльчатки и течь сальника

При обнаружении перегрева по причине отказа помпы или выявлении интенсивной течи на заведенном и/или заглушенном моторе, нужно немедленно прекратить дальнейшее движение. Помпу может уже почти заклинить по причине разрушения подшипников, о чем скажет характерный металлический звук в процессе работы. Вполне очевидно, что в случае сильной течи тоже нельзя ехать дальше даже тогда, когда Вы имеете возможность долить ОЖ до нормального уровня. Лучше добраться с такими неисправностями до места ремонта, но уже не своим ходом, или приступить к ремонту на месте.

Еще одним признаком поломок помпы является слабое подтекание или следы утечки антифриза в том месте, где установлен центробежный насос. Если явной и сильной течи нет, тогда необходимо дать двигателю остыть. Только затем можно долить ОЖ до нормального уровня. После долива возможно продолжить движение, так как циркуляция жидкости все равно будет обеспечивать нормальное охлаждение. Главное в таком случае — постоянный контроль уровня жидкости в расширительном бачке и регулярный долив по дороге до ближайшего СТО, так как нормальная эксплуатация машины становится невозможной.

Учтите, что рядовые нагрузки на мотор при наличии даже слабой течи из помпы недопустимы, так как течь может немедленно увеличиться и стать интенсивной при условии продолжения эксплуатации двигателя в обычных режимах.

Ремонт помпы своими руками

Центробежный насос охлаждающей жидкости двигателя представляет собой разборной узел. Если Вы по какой-либо причине решите отказаться от установки новой помпы и начнете ремонт имеющегося насоса, тогда существует возможность замены отдельных его элементов. Можно попытаться заменить подшипники центробежной помпы, вал, крыльчатку и т.д. Такой подход иногда позволяет снизить стоимость ремонта, но найти нужные запчасти не всегда удается в свободной продаже.

Необходимо отметить, что доступ к насосу для его частичной или полной разборки зачастую затруднен. Некоторые модели автомобилей устроены так, что Вам будет необходимо сначала немного открутить подушки силового агрегата. Делать это нужно будет снизу, так что очень желательно наличие смотровой ямы, определенных навыков и подручного инструмента.