Что такое автомобильная помпа: как работает и почему ломается

Что такое помпа в легковом автомобиле

Проводить отбор тепловой энергии от двигателя внутреннего сгорания инженеры умеют несколькими способами:

• воздушный;
• жидкостной;
• комбинированный.

Системы, разработанные на основе воздушного охлаждения, принято называть отрытыми. В них задействованы направленные потоки воздуха, обходящие корпус ДВС снаружи. Подобная конструкция все реже встречается в современных автомобилях, но востребована в мелкой мототехнике.

Представителями закрытых систем являются жидкостные аналоги. Отбор тепла осуществляется за счет циркуляции антифриза по каналам охватывающей рубашки блока цилиндров. Комбинированная схема предполагает внедрение одновременно воздушного и жидкостного охлаждения для автомобиля.

В последних двух типах конструкций обязательным атрибутом является помпа, именно так обычно правильно называется водяной насос, как неотъемлемая часть принудительной циркуляции охлаждающей жидкости в автомобиле.

Важно! Системы с жидкостным охлаждением являются гораздо более тихими, чем аналоги, использующие для отвода тепла воздух.

Расположение и назначение элемента

В автомобилях предусмотрено чаще всего два круга охлаждения:

• малый;
• большой.

Также предусмотрены различные элементы, входящие в систему охлаждения. Каждый из них выполняет свою функцию. А для чего нужна помпа, является очевидным многим опытным автомобилистам, так как она работает для принудительной прокачки жидкости в отведенных для этого полостях и каналах.

Встроенная в корпус насоса крыльчатка отвечает за перекачивание антифриза. Вращение этому колесу передается по ременному приводу. Шкивы передачи располагаются на валу помпы и на выходном хвостовике коленвала автомобиля.

Находится водяной насос там, где его расположили инженеры. В большинстве моделей современных машин найти помпу можно в следующих зонах:

• если смотреть по ходу движения, то в машинах с передним приводом прокачивающее устройство располагается на правом торце блока цилиндров (так как помпа является жестко связанной с приводом ГРМ, то она располагается там, где привод защищен крышкой);
• автомобили с задним приводом оснащаются водяным насосом, зафиксированным на передней стенке блока цилиндров, а вращение крыльчатки придает ремень от ГРМ либо от привода генератора.

Помпа перегоняет антифриз по каналам и двум радиаторам, один из которых служит от вывода тепла в атмосферу, а второй способен передавать тепло в салон. Таким образом удается быстро остудить силовую установку.

Куда качает помпа?

Когда надо менять помпу?

Периодичность замены

Что касается плановой замены автомобильной помпы, то периодичность ее замены у многих автомобилей попросту не указана в технической документации. Поэтому большинство автолюбителей выполняют плановую замену через каждые 60…90 тысяч километров пробега, что соответствует плановой замене ремня ГРМ. Соответственно, менять их можно парой.

Во втором случае, если используется более качественная помпа и менее качественный ремень, то замену можно проводить следующим образом — одна замена помпы на две замены ремня ГРМ (примерно через 120…180 тысяч километров пробега). Однако при этом необходимо внимательно изучить состояние одного и другого узла. Вместе с заменой ремешка и помпы также имеет смысл заменить и направляющие ролики (если купить их комплектом, то это обойдется дешевле).

Сроки службы водяной помпы

Ресурс водяной помпы значительно сокращается при эксплуатации в условиях экстремальных температур. Комплектующая подвержена большему износу во время сильной жары или больших морозов.

Замену водяной помпы производят вместе с ремнем ГРМ (каждые 60 000 — 90 000 км пробега). Более качественные автозапчасти меняют через 120 000 — 180 000 км пробега.

Принцип действия насоса и его конструкция

В автомобилях достаточно простое устройство помпы. Ее корпус одновременно выполняет функцию крепежного фланца. Он оснащен несколькими отверстиями, через которые агрегат фиксируется на БЦ.

За счет того, что корпус изготовлен из алюминия, удается минимизировать влияние коррозионных процессов, а также уменьшается масса готового изделия. В конструкцию также входят:

• в центральное отверстие корпуса впрессован главный вал с подшипниками качения;
• на консольном конце вала располагается жестко зафиксированная пластиковая или алюминиевая крыльчатка;
• внешний хвостовик вала оборудован шкивом (используются ручьевые или зубчатые модели);
• предотвратить вытекание тосола и обеспечить герметичность конструкции помогает уплотнительный сальник.

Фланец помпы может прикручиваться как напрямую к блоку, так и через переходник, чтобы обеспечить соосность ременной передачи, не изымая крыльчатки из потока антифриза. Под фланцем производители монтируют прокладку.

Исходя из устройства и способа крепления, становится понятным принцип работы перекачивающего антифриз узла. Вращение на вал и далее крыльчатку передается посредством ременной передачи. При увеличении частоты оборотов коленвала растут обороты на крыльчатке, что способствует интенсивной циркуляции по каналам.

Производители гарантируют бесперебойную работу помпы в течение 40-140 тыс. км пробега. Ресурс зависит от бренда и модели транспортного средства. Отечественные авто располагаются ближе к нижнему значению интервала.

Важно! Определённые марки машин оснащены помпами, работающими от персонального электропривода.

Автономное электрооснащение насосов не нашло широкого распространения среди конструкций охлаждающих систем. Это связано с дополнительным удорожанием готового продукта и некоторым снижением степени надежности.

Круги циркуляции

Монтаж и установка масляного насоса Ваз 2108-2109-21099
Система охлаждения в автомобиле имеет два круга циркуляции: большой и малый. Основным считается именно малый, поскольку при запуске агрегата по нему сразу же начинает циркулировать охлаждающая жидкость. В работе малого круга задействованы только каналы блока цилиндров, помпа, а также радиатор отопления салона. Циркуляция проходит по малому кругу до тех пор, пока ДВС не достигнет нормальной рабочей температуры, после чего срабатывает термостат и открывает большой круг. Благодаря такой системе прогрев двигателя значительно сокращается, а в зимнюю пору система не столько охлаждает агрегат, сколько поддерживает его нормальный температурный режим.

Малый и большой круги циркуляции охлаждающие жидкости

В работе большого круга задействованы вентилятор, радиатор охлаждения, впускные и выпускные каналы, термостат, расширительный бочок, а также те элементы, которые принимают участие в функционировании малого круга. Внешний круг, он же большой круг, начинает работать, когда температура охлаждающей жидкости достигает 80-90оС, и обеспечивает её охлаждение.

Устройство водяного насоса автомобиля

Его конструкция максимально упрощена. Все простое – гениально и меньше ломается. Он состоит из вала, который держится в корпусе двумя подшипниками. На валу, внутри насоса, закреплена крыльчатка, которая заставляет циркулировать антифриз в системе. Она бывает из металла или пластика. Первая надежнее, вторая – дешевле.

Между рабочей камерой и подшипниками расположен сальник. Он предотвращает попадание ОЖ в подшипники и вытекания ее наружу под капот автомобиля. Корпус вылит из алюминия или чугуна, способного выдерживать перепады температур и вибрацию. Он состоит из двух частей. Между ними установлена резиновая прокладка. Благодаря такой конструкции можно осуществлять замену помпы без ее демонтажа из корпуса двигателя.

На противоположной стороне вала, снаружи, находится приводной шкив. Который прочно закреплен на валу и приводится во вращение ремнями навесного оборудования или ГРМ (все зависит от модели автомобиля). Например, на ВАЗ 2107 – ремень генератора, Опель Кадет – ГРМ. Поэтому, скорость циркуляции жидкости зависит от скорости вращения коленвала двигателя, чем выше обороты, тем быстрее движется ОЖ по системе.

Слабым звеном в конструкции являются сальник и подшипник. Первый начинает пропускать тосол, который, попадая в рабочую полость подшипников, вымывает смазку из них. Как следствие – повышенный шум, а потом заклинивание помпы. Бывают случаи, когда подшипники начинают «выть» раньше, чем изнашивается сальник. Это невысокое качество деталей дает о себе знать. Ресурс механизма от 60 до 100 тыс. км. В некоторых случая он требует замены и на 30 тыс., а некоторые экземпляры выхаживали 160 тыс. км.

Какая крыльчатка помпы лучше

Большинство современных помп обладают пластмассовой крыльчаткой. Ее преимущества заключаются в меньшей массе по сравнению с металлической, а значит, и меньшей инерцией. Соответственно, двигателю нужно тратить меньше энергии для раскручивания крыльчатки. Зачастую пластмассовой крыльчаткой обладают так называемые турбо-помпы. Причем она у них закрытой конструкции.

Однако у пластиковых крыльчаток есть и недостатки. Одним из них является то, что со временем под воздействием высоких температур антифриза форма лопастей меняется, что приводит к ухудшению КПД крыльчатки (то есть, всего насоса). Кроме этого, лопасти могут попросту со временем изнашиваться или вовсе сорваться со штока и прокручиваться. Особенно это актуально для недорогих водяных насосов.

Что касается железной крыльчатки, то единственный ее недостаток состоит в том, что она обладает большой инерционностью. То есть, двигатель тратит больше энергии для ее раскручивания, в частности, в момент запуска. Зато она обладает большим ресурсом, практически не изнашивается со временем, не меняет форму лопастей. В некоторых случаях отмечается, что, если помпа дешевая/некачественная, то на лопастях со временем может образоваться ржавчина или большие очаги коррозии. Особенно если используется некачественный антифриз либо же вместо него используется обычная вода (с большим содержанием солей).

Поэтому какую помпу выбрать — решать только автовладельцу. Справедливости ради стоит отметить, что на большинстве современных иномарок установлена помпа с пластиковой крыльчаткой. Однако выполнены они качественно, и со временем не стираются и не меняют свою форму.

При выборе помпы также необходимо обращать внимание на высоту крыльчатки. Из общих соображений можно сказать, что чем меньше зазор между блоком и непосредственно крыльчаткой — тем лучше. Чем ниже крыльчатка — тем меньше производительность, и наоборот. А если производительность будет маленькой, то это не только приведет к проблемам с охлаждением мотора (особенно на высоких оборотах его работы), но и к проблемам в работе печки салона.

Также при выборе помпы всегда нужно обращать внимание на сальник и подшипник. Первый должен обеспечивать надежную герметизацию, а второй — работать ровно на любых скоростях и как можно дольше. Чтобы продлить срок эксплуатации сальника необходимо использовать качественный антифриз, в состав которого входит смазка для сальника.

Чаще всего корпус помпы для легковых автомобилей изготавливают из алюминия. Это обусловлено тем, что из этого материала проще изготовить детали сложной формы со сложными технологическими требованиями. Водяные помпы для грузовых автомобилей зачастую делают из чугуна, поскольку они рассчитаны на невысокие обороты, но при этом важно соблюдение длительного срока эксплуатации устройства.

Шкив

Скорость вращения вала напрямую зависит от диаметра шкива. Производитель подбирает оптимальные размеры для той или иной модификации.

Существуют шкивы трех видов:

• Зубчатый — приводится в действие зубчатым ремнем ГРМ.
• Ременной — приводится в действие обычным ремнем.
• Электромагнитный — муфта, регулирующая скорость вращения помпы при помощи магнита.

Последняя модификация не нуждается в уплотнении сальником, поэтому такая помпа никогда не потечет. Шкивы жестко крепятся к оси посредством болтов или шпоночного соединения.

Подшипник

Наиболее распространенные конструкции включают в себя двухрядный закрытый шарикоподшипник или роликоподшипник. Этот элемент смазывается высокотемпературной пластичной смазкой.

Сальник

Сальник отвечает за герметичность помпы. Для улучшения свойств уплотнителя, используется антифриз с добавлением смазки. Большинство современных помп оснащены керамическим сальником, состоящим из двух элементов по типу плоского золотника.

Предназначение помп: зависимость от жидкости

Моделей водяных помп выпускают довольно много, но все устройства отличается еще одной характеристикой — возможностью беспроблемной работы с той или иной жидкой средой.

1. Чистая либо слабозагрязненная вода. Такое оборудование имеет шанс без ущерба для рабочих узлов перекачивать почти незагрязненную жидкость. Она может содержать твердые включения размером до 0,5-0,8 мм.
2. Вода средней степени загрязненности. Помпы, предназначенные для работы с ней, отличаются большей мощностью. В этом случае проборы способны справиться с перекачиванием жидкости, размеры твердых частиц которой составляют максимум 15 мм. Первый пример — пожарные мотопомпы, используемые не только по прямому назначению, но и для транспортировки воды на большие расстояния.
3. Жидкость с сильной степенью загрязнения. Для этого насосного оборудования характерна высокая производительность, способность создать напор, максимальный показатель которого составляет 35 м водяного столба. Такие помпы легко справляются с включениями, диаметр которых не превышает 25 мм.

Самая серьезная проблема — канализационные сточные воды, требующие «профессионалов». Такие помповые насосы называют фекальными. Их предназначение — перекачка сточных вод, имеющих крупные, волокнистые, нерастворимые включения. Отличие фекальных агрегатов от всех предыдущих видов — наличие специального устройства — режущего механизма. Его задача — измельчение твердых неорганических компонентов жидкости.

Виды насосов охлаждающей системы

Виды насосов системы охлаждения
Используемые в современном автомобилестроении насосы охлаждающей жидкости не имеют принципиальных конструктивных отличий. Но они могут разделяться в зависимости от типа привода, назначения и конструкции корпуса. Привод насоса может осуществляться двумя способами:

• Механический – вал помпы соединен при помощи ременной передачи с коленвалом или распредвалом мотора. В этом случае она приводится в движение синхронно с запуском двигателя.
• Электрический – в такой схеме вал насоса приводится в движение дополнительным электродвигателем, работа которого контролируется электронным блоком управления двигателя (ЭБУ).

По назначению помпа автомобильного двигателя может быть:

• Основной. Такой насос выполняет непосредственную перекачку жидкости в системе охлаждения.
• Дополнительной. Устанавливается не на всех автомобилях и может предназначаться для вспомогательного охлаждения в регионах с очень жарким климатом, снижения температуры отработавших газов, охлаждения турбонагнетателя в моторах с турбонаддувом, дополнительного охлаждения двигателя после остановки. В отличие от основного насоса, дополнительный приводится в работу индивидуальным электродвигателем.

Сроки эксплуатации насоса для перекачки охлаждающей жидкости зависят от типа конструкции его корпуса. По этому параметру различают:

• Разборные. Этот тип применяется в старых и отечественных автомобилях. Такая конструкция позволяет выполнить ремонт и промывку помпы.
• Неразборные. В большинстве стран помпа двигателя считается недорогой расходной запчастью, а потому многие производители перешли к изготовлению неразборных насосов. Их необходимо полностью заменять каждые 60 тысяч километров пробега автомобиля. При установке нового насоса обязательно выполняется замена приводного ремня.

Помимо описанных выше конструкций, также существуют отключаемые насосы. Они позволяют отключать поступление охлаждающей жидкости, пока она не прогреется до температуры 30°С. Это позволяет обеспечить более быстрый прогрев двигателя и улучшить показатели расхода топлива.

Жидкостный насос

В качестве жидкостных насосов иногда пользуются мультипликаторами или дожимающими компрессорами, так, например, компрессор сверхвысокого давления Института высоких давлений ( рис. 65) хорошо работает при давлении 5000 ат и — как жидкостный насос, производительностью до 60 л / час. Хотя величина вредного пространства у этого компрессора очень невелика ( 5 — 6 %), тем не менее производительность его повышается при работе на жидкостях, которые меньше сжимаются, чем газы.  

При наличии жидкостного насоса или мультипликатора, целесообразнее заменить ими бомбу /, охлаждение и нагревание которой ( даже однократное) требует времени и расхода охладителя. Если перед реактором / / ( рис. 89) установить ртутный затвор, а сам реактор и часть затвора заполнить газом от баллона или компрессора, то на установке можно проводить опыты с газами.  

При работе жидкостного насоса происходит утечка ( через зазор между плунжером и втулкой цилиндра) кислорода или азота, которые возвращаются обратно в колонну, проходя по пути через фильтр 15 из пористого металла для очистки от частиц графита.  

Заметим, что поршневые жидкостные насосы позволяют всасывать газ с таким же успехом, как компрессор.  

В отличии от жидкостных насосов воздушные и другие газовые компрессоры ( кроме компрессоров низкого давления) охлаждаются водой или другим способом ( охлаждение поверхности) для отвода тепла, которое вырабатывает компрессор.   

Насосы, работающие на поверхности

Поверхностные агрегаты располагаются на участке, который находится в непосредственной близости от источника воды. К всасывающему патрубку насоса присоединяют шланг, другой его конец погружают в жидкость. Такие устройства бывают:

• садовыми насосами: их используют только для полива сада или огорода;
• напорными: эти приборы становятся элементом инженерной системы, их задача — обеспечение необходимого напора воды;
• насосными станциями, в которые помимо помпы входит гидроаккумулятор — прибор, накапливающий воду, а также регулирующий давление в системе.

Плюс поверхностных конструкций — простота обслуживания и эксплуатации. Минус — невозможность добычи воды из источников большой глубины.

Помпы, находящиеся в источнике

Погружные помпы работают непосредственно в толще воды. Жидкость поднимается наверх по шлангу или заборной трубе. Поскольку это оборудование не всасывает, а создает постоянный напор, их используют для источников, глубина которых уже значительна – от 100 метров или более. Погружное оборудование делится на несколько видов.

1. Колодезные. Эти помпы могут работать с источниками, глубина которых составляет 10 метров. Их особенности — лучшее охлаждение, меньшая чувствительность к твердым, крупным включениям, низкий уровень шума.
2. Скважинные помповые насосы. Такое вытянутое цилиндрическое оборудование имеет максимальную мощность. Оно предназначено для выкачивания жидкости из глубоких, узких источников с большим дебитом.
3. Дренажные. Их предназначение — борьба с затоплениями подвалов, котлованов, канав или траншей. Дренажные приборы рекомендуют использовать, если диаметр частиц в жидкости не превышает 30 мм.
4. Фекальные. Данное оборудование выполняет самую неблагодарную работу. Его задача — выкачивание сильнозагрязненной воды, которая имеет различные примеси.

Как видно, выбор устройства целиком зависит от качества жидкости, от вида и глубины источника. Поскольку многим из них угрожает «уход» воды, лучшим вариантом для скважины или колодца в любом случае остается погружной прибор. К тому же это оборудование можно использовать для осушения котлованов, освобождения цистерн и других резервуаров.

Признаки неисправности помпы

В машине в процессе работы происходит естественный износ всех механических элементов. Значительной нагрузке подвергаются герметизирующая манжета и подшипник, которые и выходят из строя чаще остальных деталей. Реже поломки происходят со шкивом или крыльчаткой.

Признаки поломки помпы удастся заметить по следующим факторам:

1. Не снимая насос, тестировать нужно по наличию пятен антифриза под автомобилем на местах длительной парковки.
2. Во время работы как на боковых стенках, так и внизу происходит забрызгивание пространства антифризом. Когда в конструкции предусмотрен защитный кожух, то симптомы проявляются в виде потеков в нижней области кожуха.
3. Неисправности или повреждения можно услышать во время работы мотора. Появляются посторонние шумы в виде треска или гула в области установки насоса.
4. На шкале приборов термометр выводит значения, выше предельно допустимых. После этого может часто глохнуть мотор.

Водителя должны всегда настораживать образующиеся после стоянки пятна под машиной в области подкапотного пространства. Чтобы лучше рассмотреть потенциальный участок протечки, рекомендуем открутить крепеж защитной крышки ГРМ. Если обнаруживается избыточная влажность, то рекомендуем провести простые диагностические мероприятия:

• мотор полностью выключаем и ставим машину на ручник;
• удаляем крышку газораспределительного механизма;
• ослабляем натяг ременной передачи на шкиве помпы;
• пробуем прикладывать небольшое усилие к валу, покачивая его в посадочном гнезде вправо/влево.

Ощущаемый люфт вала является одним из главных признаков, после появления которых необходимо озаботиться заменой водяного насоса в автомобиле. Если удалось услышать явные шумы со стороны помпы, то также необходимо провести диагностику вала.

Негативные опасения могут подтвердиться, когда во время езды заглохнет мотор, а в это время на датчике будет критичная температура, например, выше 120⁰С. Это – свидетельство заклинивания вала насоса либо слетевшего ремня, либо разорвавшегося ремня ГРМ. В худшем варианте развития событий дополнительно окажутся согнутыми от поршней клапаны.

Если оборвется ремень генератора, то водитель сможет это опознать по загоревшемуся индикатору на приборной панели, обозначающему отсутствие зарядки АКБ, одновременно станет заметно повышаться температура. Водителю рекомендуем максимально быстро глушить мотор и эвакуировать машину на станцию техобслуживания.

Если случится выход из строя

Рекомендуем следить за возможными негативными симптомами, проявляющимися при работе автомобильного водяного насоса. Поломка его несет большие риски для работоспособности двигателя. На масштабы последствий оказывает влияние зона установки и способ подключения помпы.

Список потенциальных проблем включает в себя факторы:

1. Вышедший из строя подшипник на валу способен заклинить вращение насоса. Соответственно насаженный на хвостовик шкив перестанет вращаться, а приводной ремень будет слетать или рваться.
2. Появляются проблемы с герметичностью из-за изношенного сальника или прокладки, вследствие чего снижается уровень охлаждающей жидкости. Недостаток антифриза приводит к перегреву ДВС.
3. Протекающий антифриз из-под сальника попадает на вращающиеся шкивы, которые распространяют охлаждающую жидкость на окружающие предметы, включая ремни. После намокания происходит проскальзывание ремней и их ускоренный износ.

Нередко первопричиной потери герметичности и снижения уровня антифриза является выработанный подшипник, а не сальник. Главный вал болтается и перекашивается из-за усилия приводного ремня на шкиве. Таким образом деформируется сальник и становится не способным удерживать антифриз, после чего возникает утечка.

Наиболее негативным развитием событий является разрыв ремня газораспределительного механизма по причине заклинивания подшипника. Большинство автомобилей после этого нуждаются в дорогостоящем ремонте двигателя. Это связано с ударами поршней по шляпкам открытых клапанов, что в результате приводит к мгновенному искривлению последних.

После срыва ремня с большой долей вероятности в машине придется снимать головку блока цилиндров, а также проводить замену клапанов. При худшем исходе в замене будут нуждаться поршни и потенциально треснувшая головка блока цилиндров.

В конструкции, где слетает ремень привода генератора, значительного ущерба быстро не происходит. Определить такой сбой в работе удастся по возможным симптомам:

• бортовая система электропитания переключится на разрядку АКБ;
• батарея начнет терять напряжение;
• мотор начинает перегреваться.

Повышение температуры приводит к скорой выработке цилиндропоршневой группы.

Последствия поломки

Пришедший в негодность насос способен наделать много бед. Величина ущерба зависит от того, как задействована помпа в автомобиле – от ремня ГРМ или привода генератора. Аварийные ситуации выглядят следующим образом:

1. Начинает протекать прохудившийся сальник либо прокладка. Уровень антифриза в системе уменьшается, что чревато перегревом мотора, если не заметить неполадку вовремя.
2. Из-за разбитого подшипника заклинивает вал насоса. От рывка приводной ремень слетает или рвется.
3. Когда подтекает сальник помпы, вращающиеся шкивы разбрасывают жидкость во все стороны. Намокшие ремни проскальзывают и быстрее изнашиваются.

Примечание. Первопричиной утечки антифриза нередко становится изношенный подшипник, а не сальник. Вал со шкивом и крыльчаткой начинает болтаться и перекашивается под давлением приводного ремня. В подобных условиях сальник не способен удержать тосол, отчего водяной насос пропускает жидкость наружу.

Наихудший вариант – разрыв ременного привода ГРМ вследствие заклинивания подшипника. Для многих автомобилей это ведет к дорогостоящему ремонту силового агрегата, поскольку днища поршней ударяют по тарелкам открытых клапанов и загибают их толкатели. В лучшем случае придется снять ГБЦ и поменять клапанную группу, в худшем – выбросить пробитые поршни и треснувшую от удара головку цилиндров.

Слетевший ремень привода генератора не нанесет ущерба, разве что исчезнет подача электроэнергии в бортовую сеть и начнет разряжаться аккумулятор. Но параллельно возникнет перегрев мотора, ведущий к ускоренному износу цилиндропоршневой группы.

Можно ли восстановить или отремонтировать помпу

В большинстве автомобилей стоит неразборная конструкция водяных насосов. Это относится как к отечественным машинам, так и к иномаркам. В продаже найти ремкомплект для современных машин в виде сальника или подшипника для помпы не удастся. Исключением является «классика» от ВАЗ.

Стоит учесть, что большинство таких запчастей выпускается сторонними фирмами. Факт не всегда позитивно отражается на качестве продукции.

Заключение

Помпа относится к важным деталям конструкции. Водитель должен следить за её состоянием и работоспособностью, чтобы не получить проблем с двигателем.