Как осуществляется привод водяного насоса на различных двигателях

Автомобильная помпа: назначение, конструкция, принцип работы

Охлаждающая жидкость (ОЖ) обеспечивает поддержание оптимального температурного режима при циркуляции по каналам рубашки охлаждения двигателя. Для организации циркуляции ОЖ по системе охлаждения в конструкции предусмотрена помпа (водяной насос). Без нее циркуляция ОЖ невозможна.

Нормальная работа автомобильной помпы создает условия для штатного функционирования двигателя. Сбои в ее работе приведут к быстрому перегреву двигателя из-за проблем с отводом тепла.

В современных автомобилях устанавливают автомобильную помпу центробежного типа, которая отличается простотой конструкции.

Конструкция водяного насоса

Разные производители двигателей используют автомобильные помпы, внешний вид которых может отличаться, но конструктивно они одинаковы. Выбор зависит от особенностей мотора.

Корпус

Все составные части помпы, за исключением расположенных с внешней стороны крыльчатки и шкива, располагаются в алюминиевом корпусе, прикрепленный к блоку цилиндров. Герметичность в месте прилегания помпы к двигателю обеспечивает устанавливаемая прокладка. Отвод антифриза и влаги из зоны расположения подшипников выполняется через дренажное отверстие.

Ось, подшипники, сальники

В корпусе помпы расположена стальная ось, посаженная на два подшипника. Такое размещение обеспечивает легкость вращения.

В конструкции насоса используют закрытые подшипник, смазывание которых происходит за счет запаса смазки на весь ресурс помпы.

Для избежания попадания антифриза в зону работы подшипников используется сальник (герметизирующий резинотехнический элемент). В противном случае это вызовет быстрый износ деталей.

Шкив, крыльчатка

Усилие от коленчатого вала передается на шкив или зубчатое колесо. Выбор в пользу шкива делается для автомобилей, использующих привод газораспределительного механизма посредством цепной передачи. Такое конструктивное решение не дает возможности передать усилие на помпу цепью. По этой причине вращение помпы осуществляется с помощью отдельного ременного привода. Данный привод также обеспечивает работу другого навесного оборудования двигателя (насоса ГУР, компрессора и т.д.).

Для автомобилей с приводом газораспределительного механизма зубчатым ремнем этот ремень применяется и для обеспечения работы автомобильной помпы. Таким образом, один ремень используется и для ГРМ, и для помпы. В подобных случаях в качестве приводного элемента на помпе используется зубчатое колесо, что позволяет избежать потерь из-за проскальзывания.

Жесткое соединение с осью шкива или зубчатого колеса обеспечивает шпоночное или болтовое соединение.

На противоположной стороне оси размещается крыльчатка ― специальный диск с расположенными особым образом лопастями (крыльями). Крыльчатки изготавливают из алюминия (чаще всего) или пластика. Крыльчатка также жестко посажена на ось.

Принцип работы помпы

Автомобильная помпа получает вращение от коленчатого вала посредством ременного привода. Усилие передается на шкив или зубчатое колесо, жестко посаженное на ось. Одновременно на противоположной стороне вращается крыльчатка, также жестко посаженная на ось.

Крыльчатка, размещенная в рубашке охлаждения, находится в среде ОЖ. Вращаясь, ее крылья создают центробежную силу, заставляющую антифриз двигаться по каналам рубашки охлаждения.

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.

Устройство системы охлаждения двигателя

Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового режима двигателя, чтобы он не перегревался и не переохлаждался.

Как заменить охлаждающую жидкость

Если не менять охлаждающую

жидкость во время , это приведет к повышенному .

Требования к системе охлаждения:

• автоматическое поддержание оптимального теплового режима в двигателе, независимого от режима работы и внешних условий;
• быстрый прогрев двигателя до рабочей температуры;
• длительное сохранение теплоты после остановки двигателя;
• малые энергетические затраты, связанные с приводом агрегатов системы охлаждения.

Сгорание горючей смеси сопровождается выделением значительного количества теплоты. Если двигатель не охлаждать или охлаждать недостаточно, го его детали могут нагреться до высокой температуры, а это уменьшает их прочность и наполнение цилиндров, ухудшает условия работы смазочной системы вследствие снижения вязкости перегретого масла, ускоряет срабатывание присадок к маслам и увеличивает количество отложений и нагара на деталях.

«Большинство автомобильных двигателей имеют жидкостные системы охлаждения закрытого типа» .

Жидкостная система охлаждения

Жиддкостная система охлаждения более инерционна, двигатель медленно прогревается, но и медленно остывает. Кроме того, большая теплоемкость охлаждающей жидкости обеспечивают интенсивный и равномерный теплоотвод и меньшую температуру деталей.

Теплота, отводимая от двигателей, используется для подогрева впускного трубопровода и улучшения смесеобразования, а также для отопления кабины или салона автомобиля в холодную погоду.

Приборы системы охлаждения:

радиатора 3, вентилятора 1, жидкостного насоса 8, рубашки охлаждения блока цилиндров, рубашки охлаждения головки блока цилиндров, термостата 10, патрубков 6,17 шлангов 9, расширительного бачка, приборов контроля температуры жидкости 13, сливных краников 18, 19.

Работа системы охлаждения

Циркуляцию жидкости в системе охлаждения осуществляют по двум кругам: малому и большому.

По малому кругу жидкость циркулирует при пуске холодною двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев в такой последовательности: жидкостной насос — распределительные трубы — рубашка охлаждения блока цилиндров — рубашка охлаждения головки блока цилиндров — верхний патрубок термостата (клапан закрыт) — перепускной шланг приемная полость жидкостного насоса.

По большому кругу жидкость циркулирует при прогретом двигателе: жидкостной насос (как и по малому кругу) — термостат (клапан открыт) — резиновый шланг — патрубок радиатора — верхний бачок радиатора — сердцевина радиатора — нижний бачок радиатора — патрубок — шланги — приемная полость жидкостного насоса.

Технология ремонта водяного насоса

Неисправности водяного насоса.

Неисправности помпы.

Признаки и причины неисправностей

водяного насоса.

Переохлаждение двигателя сопровождается ростом механических потерь из-за повышения вязкости масла, ухудшением процессов смесеобразования и сгорания, следствием чего является повышенный расход топлива. Конденсация паров воды в картерной полости холодного двигателя и на стенках цилиндров приводит к коррозии. В отрабатавших газах повышается содержание углеводородов не сгоревшего топлива и высокотоксичных альдегидных соединений.
Принудительный отвод теплоты от деталей двигателя осуществляется с помощью жидкости или воздуха, в связи с чем различают двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.

Радиатор является теплообменником системы охлаждения, где поступающая из двигателя жидкость передаст теплоту потоку воздуха.

Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков, соединенных между собой трубками, образующими его охлаждающую решетку (сердцевину ра­диатора). Верхний бачок радиатора имеет наливную горловину с пробкой, а нижний — сливной кран. В наливную горловину впаяна пароотводная трубка, соединенная с расширительным бачком. Пароотводная трубка за­глублена в радиатор, где отводимые пары конденсируются. К верхнему и нижнему бачкам припаяны боковые стойки. Стойки и пластина образуют каркас радиатора. Сердцевина радиатора состоит из нескольких рядов тру­бок, впаянных в верхний и нижний бачки. К трубкам крепятся гонкие ох­лаждающие пластины или гофрированные ленты, изготовленные из лату­ки, алюминия или красной меди.

Защита радиатора от засорения,

установка расширительного бачка,

доработка пробки радиатора

системы ихлаждения

Пробка заливной горловины в закрытых системах жидкостного охлажде­ния имеет два предохранительных клапана с уплотнительными резиновы­ми прокладками и пружинами. Паровой клапан регулируют на избыточное давление (0,145—0,160 МПа), воздушный клапан открывается при падении давленияв системе против атмосферного не более чем на 0,01 МПа.

При нормальном функционировании клапанов система охлаждения только кратковременно может сообщаться с окружающей средой или поло­стью расширительного бачка.

Жалюзи устанавливаются перед радиатором, с их помощью регулирует­ся количество воздуха, проходящего через сердцевину радиатора. Жалюзи изготовляются в виде набора вертикальных иди горизонтальных пластин — створок из оцинкованного железа, которые объединены общей рамкой и снабжены шарнирным устройством, обеспечивающим одновременный или групповой поворот их вокруг своей оси. Жалюзи прикрепляют к каркасу радиатора или к его наружной облицовке. Управление створками осущест­вляется вручную или с помощью устройства с термостатом.

Жидкостной насос создаст в системе охлаждения принудительную цир­куляцию жидкости. Применяют одноступенчатые жидкостные насосы цен­тробежного типа. Привод насоса, как правило, работает от шкива коленча­того вала посредством клиноременной передачи.

Жидкостной насос состоит из корпуса, вала привода с крыльчаткой, ступицы для крепления шкива привода, самоподжимной уплотняющей манжеты, двух латунных обойм, резиновой манжеты» уплотняющей шайбы ипружинного кольца. Вал насоса вращается на двух шарикоподшипниках.

Центробежные насосы одноступенчатого типа, рассчитанные на давле­ние и 0,04 —0,1 МПа, отличаются компактностью и обеспечивают доста­точную подачу жидкости при сравнительно больших зазорах между крыль­чаткой и стенками корпуса.

Вентилятор служит для создания воздушного потока, проходящего че­рез сердцевину радиатора, для охлаждения жидкости, протекающей по трубкам.

Причины перегрева двигателя,

неисправности системы охлаждения

Устройство и принцип работы насоса системы охлаждения двигателя (помпы)

Для обеспечения циркуляции жидкости в системе охлаждения двигателя автомобиля применяется центробежный насос, или помпа. Он может иметь механический или электрический тип привода. Если помпа неисправна, вся система охлаждения будет находиться в нерабочем состоянии, что приведет к перегреву двигателя.

Устройство насоса системы охлаждения

Конструктивно помпа представляет собой классический центробежный насос для перекачки воды и неагрессивных жидкостей. Она состоит из следующих деталей:

• Герметичный корпус. Он имеет сложную форму и чаще всего изготавливается из алюминиевых сплавов. Для подключения в систему в корпусе выполнены два патрубка – всасывающий и напорный. Первый подключается к магистрали, идущей от радиатора, а второй к магистрали рубашки охлаждения двигателя.
• Вал – осуществляет передачу вращения от привода к крыльчатке помпы.
• Крыльчатка, или рабочее колесо. Имеет лопасти специальной формы, с помощью которых осуществляет нагнетание охлаждающей жидкости в систему.
• Приводной шкив.
• Уплотнители (сальники) – предотвращает утечку охлаждающей жидкости в местах крепления насоса к магистралям.
• Подшипники.

Располагается помпа в системе охлаждения двигателя между радиатором и рубашкой. Чаще всего – это передняя часть мотора.

Изначально в качестве охлаждающей жидкости применялась просто очищенная вода, а потому такой насос нередко называют помпа водяного охлаждения двигателя. Сейчас этот термин неактуален, поскольку для охлаждения применяют не чистую воду, а водные растворы с ингибиторами коррозии (в теплом климате) и антифризы (в зимнее время), в состав которых также входит этиленгликоль.

Принцип работы помпы охлаждения двигателя

Главной задачей насоса системы охлаждения является создание избыточного давления для обеспечения принудительной циркуляции жидкости в контурах. С практической стороны это ускоряет процесс теплообмена между узлами двигателя и охлаждающей жидкостью.

При запуске двигателя автомобиля привод насоса через ременную передачу и вал передает вращательное движение рабочему колесу. В этот момент на входе (всасывающем патрубке) создается разрежение, способствующее всасыванию жидкости в помпу. Жидкость при этом находится в охлажденном состоянии, так как поступает из радиатора системы охлаждения.

Попадая в центральную часть помпы, жидкость движется по лопастям крыльчатки и под действием центробежной силы нагнетается через выходной патрубок в рубашку системы охлаждения двигателя (к головке блока цилиндров). Под действием высокого давления охлаждающая жидкость проходит по контуру через основные узлы и выполняет отвод тепла. После этого она вновь возвращается к радиатору, где остужается и всасывается насосом для нового цикла охлаждения.

Виды насосов охлаждающей системы

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.

Возможные неисправности помпы системы охлаждения

Поломка насоса охлаждающей жидкости может привести к остановке всей системы. Это может серьезно отразиться на состоянии двигателя. Наиболее частыми проблемами помпы являются:

• Износ уплотнителя (сальника). В этом случае происходит утечка охлаждающей жидкости.
• Поломка рабочего колеса. При разрушении крыльчатки нагнетание жидкости становится хуже (падает давление) или вовсе прекращается.
• Заклинивание подшипников. Если смазка насоса ухудшается, что также может быть следствием подтекания жидкости охлаждения, помпа начинает работать с перебоями.
• Увеличение люфта между крыльчаткой и валом насоса. В процессе работы рабочее колесо, закрепленное на валу, может разболтаться, что приводит к нестабильной работе помпы и другим поломкам.
• Химическая коррозия. Чаще всего эта проблема затрагивает рабочее колесо насоса и возникает, если используются жидкости низкого качества.
• Разрушение под действием кавитации. Пузырьки воздуха, которые могут возникать при работе насоса, интенсивно разрушают его изнутри, что приводит к ломкости деталей и их поражению коррозией.
• Загрязнение системы. Химические отложения и просто грязь, попадающая внутрь насоса, со временем образуют твердый налет на его деталях, что затрудняет вращение рабочего колеса и прохождение жидкости.
• Разрушение подшипников. В этом случае при работе насоса появляется характерный свист. Заменить такие подшипники сложно, а потому в этом случае насос просто меняют.
• Обрыв ремня привода. При использовании некачественного ремня или несвоевременной его замене может произойти разрыв или проскальзывание.

При остановке работы системы охлаждения двигателя всего на 5-6 минут может произойти перегрев двигателя. Действие высоких температур нарушает геометрию головки блока цилиндров и ведет к повреждениям кривошипно-шатунного механизма. Не стоит игнорировать мелкие неисправности системы охлаждения, так как в дальнейшем они могут привести к серьезному ремонту.