Устройство и принцип работы насоса (помпы) системы охлаждения двигателя

Водяная помпа

Насос, качающий охлаждающую жидкость, также известен, как «водяная помпа», является ключевым элементом системы охлаждения. Всем известно, что благодаря циркуляции жидкости в автомобиле, поддерживается нормальная рабочая температура двигателя. К слову, она не должна превышать ста градусов.

Помпа в автомобиле может выйти из строя по разным причинам. Перечислим самые распространённые:

• низкое качество охлаждающей жидкости. Примерно 90% водяных помп в легковых автомобилях ломаются именно из-за плохого антифриза. Некачественная охлаждающая жидкость приводит к образованию смолистых отложений, затрудняющих вращение крыльчатки. Она же может стать причиной коррозии внутренних частей помпы. А ещё некачественный антифриз может вызывать повышенный уровень кавитации, когда образующиеся при вращении крыльчатки вакуумные пузырьки схлопываются и буквально вырывают частицы стали с внутренней поверхности помпы, что ведёт к быстрому разрушению устройства;
  

  

• естественный износ. Любое устройство может просто выработать свой ресурс. И водяная помпа в этом плане не исключение. Средний срок службы водяной помпы — 200 тыс. км пробега. После этого её следует в обязательном порядке проверить и в случае сильного износа — заменить;
• проблемы с крепежом. Болты, которыми помпа крепится к корпусу двигателя, со временем ослабевают. Так как шкивы постоянно вращается, то при ослаблении крепёжных болтов на валу помпы неизбежно возникает люфт, который по мере пробега увеличивается. В конце концов это приведёт либо к повреждению вала помпы, либо к разрушению центрального подшипника.
  

  

Устройство помпы в большинстве автомобилей очень похожее, особенно это касается отечественных машин.
И искать, где находится помпа, долго тоже не придется, так как она приводится в действие ремнем ГРМ
и располагается возле радиатора.

Конструктивно помпа выглядит следующим образом: в крышке крепится вал. На него насажена крыльчатка,
движение которой инициирует перемещение жидкости в системе. С другой стороны вала монтируется приводной шкив,
и в некоторых моделях автомобилей еще вентилятором.

Устройство помпы.

Между корпусом и крыльчаткой монтируется сальник, с износом которого связаны многие проблемы помп.
Если этот сальник плохой, антифриз или тосол постепенно просачивается в полость к подшипникам, вымывая их смазку.
Из-за этого подшипники начинают работать гораздо громче и быстро изнашиваются, что ведет к заклиниванию помпы.

Поскольку помпа автомобильная является довольно простым механизмом, ломается она не слишком часто,
особенно при нормальном уходе за двигателем. Тем не менее, даже самая надежная помпа может выйти из строя.
Причин поломки может быть несколько, среди них:

• износ узлов устройства, в том числе старение сальника;
• изначально низкое качество помпы;
• непрофессионально выполненный ремонт.

Если система остается герметичной, но помпа не инициирует циркуляцию по ней жидкости,
это приводит к повышению температуры двигателя, о чем будут свидетельствовать показания датчика на приборной панели.
Непродолжительная езда в таком режиме приведет к закипания радиатора или заклиниванию двигателя.

Другим признаком поломки помпы является течь антифриза в зоне ее установки.
Если протечка не очень сильна, это не так страшно, поскольку циркулирующая
в системе жидкость все равно будет нормально выполнять свои функции, просто ее нужно регулярно доливать.

Видов поломок, по которым водяная помпа может выйти из строя, не очень много,
что обусловлено относительной простотой ее конструкции. Наиболее распространенными являются:

Проблемы с крыльчаткой наиболее часто возникаемые, но клин подшипников тоже случается.

1. поломка крыльчатки;
2. ухудшение крепления крыльчатки на валу;
3. заклинивание подшипника;
4. ухудшение плотности соединений из-за вибраций двигателя, ведущее к просачиванию охлаждающей жидкости.

Помпа двигателя является ремонтопригодным разборным узлом. Здесь есть возможность заменить как весь механизм,
так и отдельные его элементы, например подшипники. То, что помпа автомобильная не обязательно должна
заменяться полностью, не может не радовать, поскольку это позволяет существенно удешевить ремонт.

Правда, доступ к этому узлу для его частичной или полной разборки бывает затруднен.
Так, в некоторых моделях автомобилей для этого необходимо частично откручивать подушки двигателя,
работая снизу из смотровой ямы.

Очень часто замена помпы производится при каждой второй замене ремня/цепи ГРМ,
но при возникновении симптомов неисправности водяного насоса меняют и раньше, все зависит от качества детали
и уровня выполнения работы при предыдущей смене привода ГРМ и самой детали.

Связанные термины

В корпусе расположено большинство деталей. Снаружи видно только шкив или зубчатое колесо. Для изготовления корпуса чаще всего применяется алюминий. Помпа жестко крепится на блоке цилиндров. Место ее прилегания герметично, это достигается установкой прокладки. В районе расположения подшипников корпус имеет дренажное отверстие, через которое удаляются излишки влаги.

Через весь насос проходит вал, который вращается на двух подшипниках. Обычно он стальной, чем обеспечивается высокая прочность. Подшипники закрытого типа, в них заложена смазка, рассчитанная на работу в течение всего ресурса помпы. Чтобы предотвратить их контакт с рабочей жидкостью, с передней стороны вала установлен специальный сальник.

От коленвала усилие передается через ремень на шкив. Он применяется на автомобилях, имеющих цепной привод газораспределительного механизма. Такое конструктивное решение ГРП не позволяет применить для привода цепь. Поэтому используется дополнительная ременная передача, которая приводит в действие и другое навесное оборудование: генератор, насос ГУР, компрессор.

На авто с приводом газораспределительного механизма, осуществляемым зубчатым ремнем, он одновременно приводит в действие и помпу. Чтобы исключить проскальзывание ремня, износ его зубьев, вместо шкива используется зубчатое колесо. Привод жестко посажен на ось посредством шпоночного или болтового соединения.

Принудительная циркуляция жидкости осуществляется рабочим колесом, которое находится на оси внутри корпуса. Обычно изготавливается из алюминия, пластика. Оно имеет особую форму в виде изогнутых лопастей или крыльев, за что его назвали крыльчаткой.

Как проверить исправность помпы на автомобиле

Сразу следует отметить, что для выявления многих неисправностей водяной помпы это устройство придётся снимать с двигателя и разбирать. Только так можно увидеть загрязнения, коррозию и следы кавитации.

Но существует ряд признаков, по которым можно установить неисправность помпы без её снятия. Вот они:

• тонкий непрерывный свист, раздающийся из-под шкива распределительного вала двигателя. Этот свист говорит о неисправном подшипнике.
• потёки охлаждающей жидкости, которые видны как на самом двигателе, так и на асфальте под автомобилем;
• люфт помпы, который можно обнаружить, просто взявшись за шкив и покачав помпу рукой вверх и вниз.

Рассмотрим эти неисправности подробнее.

Свист помпы

Причина свиста помпы — частично или полностью разрушившийся шарикоподшипник на основном валу устройства. Причём подшипник помпы, как правило, издаёт очень высокий, пронзительный свист, тогда как свист неисправного генератора существенно ниже и порой переходит в скрежет.

Тут сказывается разница в размерах подшипников: на помпе шарикоподшипник маленький, потому свистит он очень тонко. Подшипник генератора в два раза больше, так что и звук от него идёт соответствующий. Так что перепутать звук сломанной помпы и сломанного генератора практически невозможно.

Проблема решается заменой центрального подшипника помпы. Однако тут есть один нюанс: по отдельности эти подшипники практически нигде не продаются. И приобрести их можно только в комплекте с новой помпой. Поэтому водитель, услышав раздающийся из-под капота характерный тонкий свист, должен быть готов раскошелиться: новая водяная помпа может стоить от 2 до 10 тыс. рублей (в зависимости от марки автомобиля).

Течь охлаждающей жидкости

Жидкость начинает течь из-под помпы в двух случаях:

• ослабли крепёжные болты;
• повреждена уплотнительная прокладка под помпой.

Первая проблема решается простым подтягиванием болтов. А вот повреждённую уплотнительную прокладку придётся менять. К счастью, найти прокладку для помпы в продаже легче, чем центральный подшипник (а в особо тяжёлых случаях автолюбители даже заказывают уплотнители через интернет, у китайцев на «Алиэкспресс», к примеру).

Здесь же следует отметить, что даже новую прокладку можно запросто разрезать помпой, если неправильно затягивать крепёжные болты. Помпа — это одно из тех устройств, при затягивании которого очень важно не переусердствовать. Затягивать болты необходимо по схеме крест-накрест: вначале затягивается правый верхний, потом левый нижний, потом левый верхний, левый нижний и т. д. Только такая схема затягивания может гарантировать максимальную плотность и герметичность соединения.

Наконец, нельзя забывать и о герметиках. Бывают ситуации, когда ни новая прокладка, ни правильная схема затягивания не помогают избавиться от течи. Тогда остаётся только один вариант: использовать герметик, причём его состав должен быть очень устойчив к высоким температурам.

Оптимальным вариантом тут является профессиональный герметик от фирмы ABRO, отлично зарекомендовавший себя на всех марках автомобилей.

Течь охлаждающей жидкости после замены теплообменника

Помпа охлаждения двигателя относится к достаточно простым механизмам, способным отслужить положенный срок без поломок. Она не требует ухода, но правильная эксплуатация продлевает ей жизнь. Работоспособность зависит от качества охлаждающей жидкости. Антифриз следует менять своевременно, иначе он не только не справляется со своими обязанностями, но и начинает проявлять агрессивность. Именно под воздействием охлаждающей жидкости, у которой вышел срок эксплуатации, чаще всего ломается насос.

Наиболее распространены следующие поломки водяной помпы:

• деформация крыльчатки;
• рабочее колесо потеряло жесткость крепления;
• заклинили подшипники;
• течет сальник или уплотнительная прокладка;
• нарушилась плотность крепления.

Конструкция помпы выполнена так, что ее ремонтопригодность небольшая. Подшипники и сальник рассчитаны на долговременную эксплуатацию, не требуют ухода. Можно заменить отдельные детали, но на практике к этому прибегают редко. Помпа относительно недорогая, и многие предпочитают заменить ее на новую, а не ремонтировать.

Помпу обычно меняют вместе с роликами и ремнем, цепью ГРМ – после пробега 50–80 тыс. км, или в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя. Если появляются симптомы неисправности, замену производят раньше. Неоригинальный узел тоже может не выдержать положенного пробега.

Первым делом проверяется наличие антифриза и герметичность охлаждающей системы. Если уровень в норме, течи не наблюдается, но помпа не обеспечивает циркуляцию, то закономерно, что температура жидкости быстро повышается. Не следует ждать, пока из-под капота повалит пар, иногда нелишне посматривать на приборы.

Иногда помпу заклинивает, потому что разрушились подшипники. Не нужно даже прислушиваться к звукам, исходящим от мотора, настолько резкими и характерными они будут при их разрушении. При этой поломке, если появилась сильная течь, не следует продолжать движение. Даже если есть возможность долить жидкость до нормального уровня, лучше машину отбуксировать.

Если течь небольшая, и случилась в дороге, нужно дать мотору остыть. Затем доливают ОЖ до нормального уровня и продолжают движение в гараж или до ближайшего автосервиса. В дороге следует постоянно следить за показателями температуры и доливать жидкость по мере необходимости.

Избежать дорогостоящего ремонта или проблем с постоянным перегревом двигателя позволяет своевременная диагностика помпы. Чтобы ответить на вопрос, как самому проверить работоспособность помпы, рассмотрим способы диагностики на примере отечественных автомобилей ВАЗ (модель 2109, 2110).

Начнем с того, что помпа является своего рода «расходником», который на автомобилях с приводом насоса от ремня ГРМ рекомендуется менять каждые 60 тыс. пройденных километров или 48 месяцев, в зависимости от того, что наступит раньше. Таковы регламентные требования многих автопроизводителей.

Простыми словами, хорошая помпа «ходит» столько же, сколько и служат два ремня ГРМ.  Стоит также добавить, что использование запчасти или антифриза низкого качества, смешивание различных типов ОЖ и т.п. могут привести к выходу помпы из строя раньше положенного срока. По этой причине помпу желательно регулярно проверять.

Как проверить работу помпы

Проверять водяной насос на автомобиле следует при помощи распространенного способа. Для диагностики на ВАЗ и большом количестве других авто двигатель следует прогреть до выхода на рабочие температуры.

• После прогрева требуется рукой пережать верхний патрубок, идущий от радиатора. Если помпа исправна, тогда будет ощущаться создаваемое насосом давление охлаждающей жидкости. Это и есть главный ответ на вопрос, как проверить работает помпа или нет без снятия насоса с автомобиля. Во время такой проверки нужно соблюдать осторожность, так как ОЖ в системе сильно нагревается. Если пульсация жидкости слабая или ее нет, тогда следует перейти к детальному осмотру.
• Для проверки нужно снять защитный кожух газораспределительного механизма, что позволит произвести визуальный осмотр. Если уплотнительная резинка (сальник помпы) в области посадочного места начал подтекать, тогда будут видны потеки тосола или антифриз. Также на подтекание и проблемы с насосом укажут отложения вокруг посадочного места, которые могут иметь рыжевато-бурый или сероватый цвет. При их наличии нужно сливать антифриз и снимать помпу для дефектовки и замены.
• Если работа двигателя сопровождается характерным «воющим» звуком, тогда проблема может быть в подшипнике помпы. В этом случае насос проверяется на наличие люфта в области вала. Для проверки от руки можно покачать приводную шестерню насоса. В ряде случаев можно заменить изношенный подшипник или сразу поставить новую помпу.

Помпа по своему устройству считается простым механизмом. Поломки и неисправности случаются довольно редко. Специалисты сервисных центров выделяют всего три причины, по которым механизм может выйти из строя:

1. Износ частей и деталей (обычно из-за старения сальника устройство прекращает нормально функционировать).

2. Изначальный брак водяного насоса.

3. Некачественный ремонт (даже хорошая деталь не будет обеспечивать циркуляцию жидкости, если была установлена неправильно).

Обычно автовладельцы обращаются за услугами специалистов по ремонту. В некоторых случаях целесообразна замена износившихся элементов — сальника, крыльчатки или армированной манжеты. В редких случаях приходится менять приводной шкив.

Что лучше, менять помпу или ремонтировать

Как правило, автолюбители предпочитают не ремонтировать водяную помпу, а сразу менять её. Это обусловлено как трудностью поиска запасных частей к этому устройству, так и простым прагматизмом: проще и быстрее поменять помпу, чем возиться с её разборкой, сборкой и последующей настройкой.

Заниматься ремонтом помпы целесообразно лишь тогда, когда из строя выходит какая-то не слишком ответственная деталь вроде охлаждающего патрубка или уплотнительной прокладки. Патрубок можно подтянуть, а подтекающую прокладку можно посадить на герметик.

Связанные термины

Обратите внимание, если внешние признаки неполадок водяного насоса отсутствуют, но помпа при этом давно не менялась или использовалась некачественная ОЖ, тогда необходим осмотр устройства изнутри. Дело в том, что лопасти насоса могут быть выполнены из металла.

Что касается ремонта помпы, осуществлять данную процедуру можно, но крайне нецелесообразно по причине доступной стоимости данного узла для большинства автомобилей отечественного и иностранного производства. Также не рекомендуется ремонтировать насос системы охлаждения на машинах, где он приводится в действие ремнем ГРМ, так как отремонтированная деталь может оказаться менее надежной по сравнению с новой помпой.

Также нужно соблюдать рекомендуемый момент затяжки крепежных болтов помпы. Это необходимо для того, чтобы не повредить резьбу и не передавить прокладку. Завершением всех работ считается заливка антифриза. Если использовался герметик, тогда нужно выдержать до заправки ОЖ в систему пару часов, чтобы герметик успел высохнуть.

Замена охлаждающей помпы своими руками

Чтобы заменить насос системы охлаждения, первым делом нужно слить тосол. Далее снимаем ремень генератора и регулировочную планку. Откручиваем болты и гайки крепления, удерживая при этом шкив помпы. Затем снимаем насос, а на его место устанавливаем новый.

Признаком того, что водяная помпа нуждается в замене, является появление шума, утечка охлаждающей жидкости и заклинивание насоса. Прямым сигналом о неисправности этого узла является повышение температуры двигателя. Кстати, помпу  не ремонтируют, её лишь меняют на новую.

Автолюбитель вполне может самостоятельно поменять водяную помпу. Проиллюстрируем этот процесс на примере автомобиля «Пежо 307». Но перед этим определимся с инструментарием и расходниками. Для работы нам потребуются следующие вещи:

• новая водяная помпа;
• ключи рожковые, набор;
• ключи торцовые и вороток в комплекте;
• жидкость охлаждающая, 5 литров;
• домкрат.

Последовательность замены помпы на примере «Пежо 307»

1. Машина загоняется на смотровую яму, колёса фиксируются башмаками. Переднее правое колесо поднимается домкратом и снимается торцовым ключом.
   

   

2. Через сливное отверстие под радиатором старый антифриз сливается в подставленную ёмкость (это может быть как десятилитровое ведро, так и обыкновенный таз).
3. Следующий этап — снятие ремня ГРМ для получения доступа к помпе. Рядом со шкивом распределительного вала есть фиксатор ремня и болт натяжителя ремня ГРМ. Рожковым ключом на 10 ослабляется вначале фиксатор, а потом — болт натяжителя.
   

   

4. После ослабления этих болтов натяжение ремня ГРМ тоже ослабнет и его можно будет снять вручную.
   

   

5. Открывается доступ к помпе. Она держится на пяти болтах на 12, которые легко выкручиваются обычным рожковым ключом.
   

   

6. Помпа извлекается, на её место ставится новая и система охлаждения собирается в обратном порядке.

Некоторые автолюбители не меняют помпу самостоятельно, а доверяют это дело профессионалам. Следует отметить, что стоимость замены водяной помпы в автосервисе зависит как от марки автомобиля, так и от доступности самого устройства. В одном случае на замену может потребоваться всего 20 минут.

Здесь же следует отметить, что заливать в автомобиль нужно не только новую, но и самую качественную охлаждающую жидкость. Ведь как уже говорилось выше, подавляющее большинство всех проблем с помпами — от плохого антифриза. Именно по этой причине экономия на антифризе категорически неприемлема, потому что она может однажды стать причиной капитального ремонта всего двигателя.

Существует пара типичных проблем, с которыми может столкнуться автолюбитель, установив на машину новую помпу. Разберём их подробнее.

Шум после замены помпы

Шум после замены помпы может возникать в двух случаях:

• помпа слишком слабо прикручена, так что возникает биение корпуса помпы о стенки помповой ниши;
• помпа оказалась бракованной. К сожалению, это не редкость. Помпы от известных производителей часто подделывают (в последнее время этим особенно грешат китайцы). Так что покупать столь ответственную деталь следует только в фирменных магазинах с соответствующими сертификатами.

После замены помпы перестала греть печка

Автомобильный насос обеспечивает принудительную циркуляцию антифриза – движение от мотора к радиатору и дальше по кругу. Для более полного охлаждения совместно используется вентилятор, поток воздуха от которого обдувает радиатор. Без водяного насоса движение жидкости замедляется настолько, что двигатель перегревается.

На работающем двигателе антифриз поступает в насос и заполняет пространство между лопастями крыльчатки. Она вращается, создавая центробежную силу. Под ее воздействием жидкость стремительно поступает в полости рубашки охлаждения блока цилиндров. Циркуляция напрямую зависит от оборотов двигателя: чем они выше, тем быстрее движется антифриз по кругу, охлаждая двигатель.

Некоторые модели автомобилей, в частности фирмы Volkswagen, оснащаются отключаемым насосом. Благодаря ему двигатель быстрее прогревается после запуска. Помпа включается, только когда температура достигает 30°. Жидкость не циркулирует, за счет этого происходит быстрое прогревание. Отключаемый насос способствует экономии топлива.

Подача ОЖ прекращается под воздействием специальной диафрагмы. Она не пропускает жидкость, хотя крыльчатка вращается. Рычаги соединяют диафрагму с мембраной, перемещение которой зависит от разрежения. Оно передается от впускного коллектора через магистраль в полость, где установлена диафрагма.

Вакуумный канал воздействует на регулировочный клапан, который входит в систему управления двигателем. Когда он открывается, образуется разрежение, и мембрана перемещается, насос работает вхолостую. После закрытия клапана на мембрану воздействует пружина, и она возвращается в исходное положение. Диафрагма открывается, поступает жидкость, насос начинает работать.

Применяется охлаждающая система с двумя насосами. Назначение главной помпы – поддержание оптимальной рабочей температуры антифриза. Функции второй могут быть разными в зависимости от конструктивных особенностей двигателя:

• обеспечивает дополнительное охлаждение, что важно при жарком климате;
• поддерживает работу автономного отопителя, включенного в общую систему охлаждения;
• охлаждает компрессор на двигателях с турбонаддувом;
• прокачивает охлаждающую жидкость на горячем заглушенном двигателе, предотвращая перегрев;
• снижает температуру отработанных газов в рециркуляционной системе.

Дополнительные насосы преимущественно оснащены электродвигателем. Они находятся под управлением ЭБУ.

Когда слышен свист, исходящий от помпы, или понемногу подтекает жидкость, многие только констатируют этот факт и продолжают ездить, подливая жидкость. Однако последствия могут быть достаточно грозными, если замена узла насоса охлаждающей жидкости несвоевременна или его не отремонтировали.

Подтекающая ОЖ снижает ее уровень в системе, термостат работает практически все время, и требуется постоянный долив. Доливают, как правило, тогда, когда заметно значительное отклонение стрелки термометра. То есть двигатель эксплуатируется в условиях регулярного перегрева. Повреждаются внутренние элементы ГБЦ. Самый страшный исход – деформация головки и дорогостоящий ремонт.

От постоянных перегревов в корпусе блока и головке образуются трещины, устранить которые проблематично. Деформированная головка не способна удержать охлаждающую жидкость. Она может прорваться внутрь двигателя, проникнуть в камеры сгорания. Последствия – капремонт движка, что сильно бьет по бюджету.

А ведь нужно всего лишь своевременно заменить насос, тем более что сделать это можно даже в гараже. Единственной трудностью окажется снятие и установка, потому что во многих случаях делать это достаточно неудобно. Не стоит забывать и об установке прокладки между насосом и блоком. Она не идет в комплекте, следует купить отдельно.

Если своевременно заменить жидкостный насос, то это убережет от многих неприятностей как двигатель, так и самого автовладельца.

Электрический насос

Механический насос с приводом от коленчатого вала двигателя работает только при заведенном автомобиле. Во избежание перегрева двигателя, как только вы заглушили автомобиль, предусмотрен дополнительный электрический насос, который работает еще некоторое время, пока температура не придет в норму.

В некоторых вариантах конструкции предусматривается вентилятор, который также имеет электропривод. Он охлаждает радиатор и часть двигателя после его остановки. Особенно это актуально в летнее время, когда на улице 30 и выше.

Езда при неисправной помпе

Ездить с неисправной помпой нельзя. Если водитель не хочет заниматься капитальным ремонтом своего автомобиля (причём далеко не факт, что этот ремонт будет удачным), то единственный способ перемещения для него — взять неисправный автомобиль на буксир и без запуска двигателя доставить его в ближайший сервисный центр или в гараж для ремонта.

Итак, водяная помпа является очень важным агрегатом, шутить с которым категорически не рекомендуется. К счастью, на большинстве автомобилей помпу можно заменить своими руками, причём справиться с этой задачей под силу даже начинающему водителю. Возможно, у новичка на это уйдёт больше времени, чем у профессионала. Но при этом он получит бесценный опыт и сэкономит деньги.