Принцип работы системы охлаждения

Типы и конструкция водяных насосов

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.

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.

Состав и функционирование типовой системы жидкостного охлаждения

Всё оборудование состоит из основных функциональных узлов и деталей:

• выполненные в металле головки и блока цилиндров полости и каналы, образующие рубашку охлаждения;
• основной радиатор, куда снаружи направляется поток воздуха, а изнутри прокачивается антифриз;
• водяной насос, обеспечивающий циркуляцию в заданных объёмах;
• термостат, работающий на поддержание температуры двигателя на расчётном уровне, перераспределяя потоки жидкости между малым контуром, с выхода помпы на вход через рубашки, и большим, включая основной радиатор;
• вентилятор принудительного обдува радиатора, включающийся, когда интенсивности набегающего потока не хватает, или он отсутствует;
• дополнительные узлы, расширительный бачок, радиатор салонного отопителя, датчики, клапаны и электронное оснащение.

Во время прогрева двигателя до рабочей температуры циркуляция идёт по малому контуру, после чего приоткрываются клапаны термостата, и часть жидкости поступает в радиатор, сбрасывая излишнюю температуру. Под большой нагрузкой, когда тепловой поток максимален, через радиатор прокачивается весь объём антифриза.

Если и в таком режиме температура продолжит расти, подключается принудительный обдув сот радиатора дополнительным вентилятором. Он способен работать с разной интенсивностью, вплоть до максимальной мощности. И только если и это не помогает, давление в системе достигает критической величины, открывается клапан аварийного сброса в пробке радиатора или расширительного бачка, антифриз мгновенно вскипает и выбрасывается наружу. На этой стадии спасти двигатель может только водитель, быстро выключив мотор и приступив к ремонту. В противном случае двигатель необратимо перегревается, клинит или деформируется.Система снабжена индикатором температуры ОЖ, стрелочным, цифровым или обычной красной лампочкой

Водитель должен уделять этому параметру адекватное внимание, особенно в напряжённых режимах, в жару или при максимальной нагрузке

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 120 0 С. 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.

Система охлаждения и её особенности

От термостата 29 к крану 21 идёт «подводящий шланг». Он нас не интересует! Врезка помпы выполняется в шланг 19. Он соединён с подводящей трубой насоса (деталь 20).

Здесь всё устроено тривиально

Если смотреть из-под днища, возле перегородки мы увидим два шланга. Нам нужен тот, что закреплён ближе к правому колесу. И вот вместо шланга 19 устанавливают сборку: такой же шланг «21083-8101010-01», электрический насос, шланг «2101-8101204» (к трубе 20). Вот, собственно, и всё.

Заранее приобретают детали:

Помпу BOSCH 0 392 020 034 либо насос 32.3780-01 для «Газели» с патрубками 18 мм (важно);
Детали электрооборудования;
Все шланги и хомуты;
К помпе BOSCH нужны вазовские детали крепежа: хомут приёмной трубы, а также кронштейн для этого хомута (всё от LADA-2101).

Насос от «Газели» придётся доработать: корпус разбирают, обезжиривают, резиновую прокладку смазывают герметиком…

Помпа ГАЗ после доработки

При сборке вместо штатных саморезов используйте винты с гайками (см. фото).

Установка водяных насосов за 13 простых шагов.

ШАГ 1

Безопасность прежде всего.
Прежде чем приступать к работе с любой частью системы охлаждения, дождитесь, пока остынет двигатель.

ШАГ 2

Снимите компоненты ременного привода, следуя рекомендациям производителя.

ШАГ 3

Снимите шланг, подсоединенный к водяному насосу.
Имейте в виду, что при снятии шланга из него может вытечь значительное количество охлаждающей жидкости.

ШАГ 4

Ослабьте болты и снимите старый водяной насос.

ШАГ 5

Удалите старое уплотнение/прокладку или остатки старого герметика и убедитесь, что посадочная поверхность чиста.

ШАГ 6

Перед установкой нового водяного насоса осмотрите другие части системы охлаждения: шланги системы охлаждения, термостат и герметичные крышки.

ШАГ 7

Установите новый водяной насос. Не прилагайте усилий к насосу, ударяя по его валу.
Старые прокладки и уплотнения следует заменить на новые. Строго следуйте инструкциям по установке. Используйте герметик только в тех случаях, когда это рекомендовано производителем автомобиля. Наносите герметик равномерно вдоль кромки детали, но не используйте его в чрезмерных количествах. При нанесении лишнего герметика удалите излишки до установки нового водяного насоса. Избыток герметика нарушает правильную установку и попадет в систему охлаждения, загрязняя ее. Герметики отличаются различным временем застывания, поэтому не забудьте ознакомиться с инструкцией по применению.

ШАГ 8

Затяните болты равномерно до момента затяжки, установленного производителем.

ШАГ 9

Подсоедините шланг.

ШАГ 10

Заполните систему охлаждения охлаждающей жидкостью, рекомендованной производителем автомобиля.

ШАГ 11

Проверните насос рукой и убедитесь, что он вращается свободно.

ШАГ 12

Убедитесь, что система ременного привода, которая будет приводить новый насос в действие, находится в отличном состоянии. Она должна быть установлена в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля.
Система ременного привода работает совместно с водяным насосом. По этой причине одновременная замена водяного насоса, ремня и других компонентов привода, которую рекомендует производить компания Gates, является эффективной профилактической мерой.

ШАГ 13

Выполните завершающий внешний осмотр, чтобы убедиться в отсутствии утечек после заправки системы охлаждения.
Для нового водяного насоса нормой является незначительное просачивание жидкости через дренажное отверстие, поскольку это происходит лишь в первые 10 минут работы, пока внутреннее торцевое уплотнение не займет надлежащее положение (период обкатки). Более активное просачивание и образование капель в дренажном отверстии после завершения обкатки или утечки из-под посадочной поверхности не являются нормой и свидетельствуют о повреждении детали или неправильной установке.
Имейте в виду, что некоторые утечки становятся очевидными на холодном двигателе, а другие — только на горячем.

Некоторые особенности устройства

Как уже говорилось ранее, привод может быть механическим и электрическим, однако в настоящее время намного чаще применяется именно второй вариант. Первый тип довольно сильно теряет в своей популярности. Что касается места установки — спереди двигателя, оно также выбрано не случайно. Такое расположение позволяет добиться максимальной производительности и дополнительного охлаждения.

Помимо основных элементов, таких как трубы для насоса охлаждающей жидкости, к примеру, важную роль играют и более мелкие детали вроде сальников, прокладок и прочего. Вовсе без них или же если они плохого качества, то обязательно будет течь жидкости в системе. Так как прибор работает при помощи центробежной силы, внутри насоса всегда создается давление. Чаще всего оно примерно равно одной атмосфере

Это довольно важно, так как это помогает передвинуть момент кипения антифриза на 20 градусов по Цельсию вверх. Результатом этого стало то, что двигатель способен развивать свои предельные показатели, не перегреваясь при этом

Что касается материалов для изготовления элементов и корпуса, то раньше это был чугун, сейчас чаще используются сплавы из алюминия или магния. Некоторые же производители вовсе делают некоторые элементы из пластика, чтобы снизить себестоимость. Однако тут нужно помнить, что пластик будет работать меньше времени, чем сплавы.

Проверка уровня и плотности жидкости в системе охлаждения

Правильность заправки системы охлаждения проверяется по уровню жидкости в расширительном бачке, который на холодном двигателе (при 15-20°С) должен находиться на 3-4 мм выше метки «MIN», нанесённой на расширительном бачке.

Предупреждение. Уровень охлаждающей жидкости рекомендуется проверять на холодном двигателе, т.к. при нагревании её объём увеличивается и у прогретого двигателя уровень жидкости может значительно подняться.

При необходимости проверяйте ареометром плотность охлаждающей жидкости, которая должна быть 1,078-1,085 г/см³. При низкой плотности и при высокой (больше 1,085-1,095 г/см³) повышается температура начала кристаллизации жидкости, что может привести к её замерзанию в холодное время года. Если уровень жидкости в бачке ниже нормы, то доливайте дистиллированную воду. Если плотность нормальная, доливайте жидкость той же плотности и марки, какая находится в системе. Если ниже нормы, доведите её до неё, используя жидкость ТО-СОЛ-А.

Как проверить исправность помпы на автомобиле

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.

Как показывает практика, качественная помпа в среднем служит около 100 тыс. км. По этой причине водители обычно меняют водяной насос не сразу (если нет видимых поводов для замены), а параллельно второй замене приводного ремня газораспределительного механизма (через 100-110 тыс. км), стараясь совместить замену насоса с заменой антифриза.

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.

Как избежать неисправности помпы в автомобиле

Любой автомобиль невозможно представить без системы охлаждения, ведь без нее работающий двигатель будет постоянно перегреваться и закипать. Основным элементом данной системы является помпа, или как ее еще называют – насос. Именно при помощи помпы охлаждающая жидкость получает возможность циркулировать по системе охлаждения двигателя и не давать ему перегреваться.

Но, как любой механизм, эта система также подвержена поломкам и главной задачей водителя является выявление неисправностей на начальной стадии.

Помпа системы охлаждения

Признаки неисправности помпы

Конечно, как и в большинстве случаев, можно предупредить полный выход из строя практически любой детали. Такая же ситуация имеет место быть в случае помпы, не бывает такого, что она просто взяла и сломалась, не давая владельцу автомобиля хоть какие ни будь признаки неисправности. Чтобы заметить эти признаки и избежать тяжелых последствий, нужно всего лишь проявить некоторую бдительность.

Первый и самый явный признак того, что водяной насос (т.е. помпа) скоро сломается – это появление отчетливо видного зазора в приводе шкива, он виднеется настолько хорошо, что даже неопытный водитель, зная куда смотреть, без труда обнаружит этот люфт.

Если игнорировать этот тревожный сигнал, шкив разболтается до такой степени, что из него начнут сыпаться подшипники.

Эти признаки неисправности можно заметить даже не заглядывая под капот, а просто периодически прислушиваясь к звукам исходящим из моторного отсека автомобиля. Так как при разбалтывании шкива начинают выходить из строя подшипники (сыпятся или сходят со своего места) вы можете услышать характерный при “проскакивании” через подшипник стук, это также будет верным сигналом того, что “здоровью” помпы что-то грозит и следует заглянуть под капот.

Неприятность, связанная с износом подшипников – это вероятность зажевывания ремня ГРМ, а в этом случае сломаться может сразу несколько вещей:

• Сама помпа;
• Натягивающие ролики;
• Сальники.

Предосторожности при поломке

Ни в коем случае нельзя заводить двигатель и куда-либо ехать, если насос уже сломан. В противном случае у машины с 90 процентной вероятностью закипит двигатель, а это может привести к очень серьезным последствиям и колоссальным затратам.

Если же вы уже замечали вышеуказанные признаки и собрались ехать в сервисный центр на диагностику и ремонт, но сомневаетесь в состоянии помпы, есть отличный способ проверить, можно ли заводить мотор. Откройте крышку капота, снимите приводной ремень и попробуйте провернуть вращающийся шкив. Если он болтается или легко проворачивается, это значит, что самому ехать на СТО ни в коем случае не следует, лучше вызовите эвакуатор, дешевле выйдет.

Также при поломке помпы, следует обратить внимание еще на одну деталь, это состояние дренажного отверстия. Ведь не редко бывает, что замечая признаки неисправности насоса, стоит всего лишь просунуть палец в самый низ механизма. Если вы нащупаете там капельки жидкости, значит уплотнитель внутри износился, а дальше ситуация будет только ухудшаться и возникнет риск выхода из строя всего двигателя

Если вы нащупаете там капельки жидкости, значит уплотнитель внутри износился, а дальше ситуация будет только ухудшаться и возникнет риск выхода из строя всего двигателя

Ведь не редко бывает, что замечая признаки неисправности насоса, стоит всего лишь просунуть палец в самый низ механизма. Если вы нащупаете там капельки жидкости, значит уплотнитель внутри износился, а дальше ситуация будет только ухудшаться и возникнет риск выхода из строя всего двигателя.

Подтекание охлаждающей жидкости можно выявить еще одним способов, разложив под машиной листы бумаги, желательно белой. Оставьте бумагу на ночь, а утром, если обнаружите на ней мокрые пятна, можете быть уверены, настало время замены помпы. Да и вообще, по правил, этот элемент системы охлаждения следует проверять, а по возможности менять, каждые 70-80 тысяч километров пробега, тогда двигателю вашего авто не грозит перегрев.

Вывод

Исходя из всего написанного выше, можно с легкостью сказать, что от состояния помпы напрямую зависит продолжительность жизни двигателя машины, а также сроки ее эксплуатации. Ведь если данный элемент системы охлаждения двигателя будет находиться в неисправном состоянии и водитель решит выехать из своего гаража, можно с уверенностью сказать, что ни к чему хорошему это не приведет. Мотор, скорее всего, перегреется или закипит, хорошо, если его не придется полностью менять. Так что не будет лишним заглянуть пару раз под капот, прислушаться к исходящим оттуда звукам и проявить немного бдительности, это не раз спасет вас от беды, а также сэкономит немало денег.

Виды систем охлаждения

Существует три вида автомобильных систем охлаждения:

• воздушные;
• жидкостные;
• комбинированные.

Воздушные системы — это системы открытого типа. Они отводят тепло от разогретых деталей двигателя направленным потоком воздуха. Жидкостная система относится к закрытому типу. Она отводит тепло с помощью антифриза, непрерывно циркулирующего в охладительной рубашке двигателя. Комбинированные системы объединяют в себе как жидкостный, так и воздушный способ охлаждения. Подавляющее большинство современных легковых автомобилей как дизельных, так и бензиновых, оборудованы жидкостными системами охлаждения. Их используют по двум причинам:

• высокая эффективность;
• минимальный уровень шума.

Основные элементы жидкостных систем охлаждения автомобилей

Жидкостная система охлаждения любого современного автомобиля состоит из следующих элементов:

• охладительная рубашка двигателя;
• термостат;
• центральный радиатор с вентилятором;
• масляный радиатор;
• радиатор печки;
• бачок расширительный;
• охлаждающая помпа.

Охлаждающую помпу можно по праву считать главным элементом автомобильной системы охлаждения. Ведь без этого устройства все остальные части системы просто не смогут функционировать, а любая неисправность агрегата влечёт за собой перегрев мотора и выход его из строя. Поэтому рассмотрим водяную помпу подробнее.