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.

Ремонт помпы автомобилей «Жигули» ВАЗ 2101-07 своими руками

Водяной насос системы охлаждения на классических моделях ВАЗ 2101–07 не отличается надёжностью. В среднем пробег детали составляет 40 тыс. км, после чего она выходит из строя и подлежит замене. Но для мастеровитого владельца «Жигулей» есть другой путь — снять и отремонтировать помпу, заменив изношенные либо поломанные элементы: сальник, подшипник или крыльчатку. Если вам близок подобный подход, то перед началом работ стоит изучить подробную инструкцию по реставрации насосного агрегата «классики».

Неисправности водяных насосов «классики»

В старых моделях «Жигулей» двигатель охлаждается при помощи специальной незамерзающей жидкости — антифриза, циркулирующего от водяной рубашки мотора к основному радиатору. Двигаться жидкость по системе принуждает вращающаяся крыльчатка помпы, встроенной в переднюю часть силового агрегата. Она приводится в действие коленчатым валом посредством ременной передачи.

Шкив насоса и генератора крутится ремнём от коленчатого вала

Чтобы понимать причины неисправностей насоса, нужно знать его устройство. Деталь состоит из следующих основных элементов, выполняющих определённые функции:

• корпус с фланцем служит для герметичного крепления к двигателю;
• вал необходим для крепления крыльчатки и приводного шкива;
• роликовый подшипник обеспечивает вращение вала;
• крыльчатка с лопастями перекачивает охлаждающую жидкость;
• ступица — крепёжный элемент приводного шкива;
• сальник не даёт антифризу просачиваться внутрь подшипника;
• стопорный винт фиксирует обойму подшипника внутри корпуса. Причиной поломки помпы обычно является роликовый подшипник и сальник

Помпа прикручивается не напрямую к блоку цилиндров, а ко второму корпусу, куда подходит патрубок от термостата.

Подавляющее большинство неисправностей водяного насоса возникает по причине износа двух элементов — сальника и подшипника. Хозяевам «классики» приходится сталкиваться с такими поломками:

• течь антифриза через сальник и вал помпы;
• увеличенный люфт вала вследствие износа подшипника;
• крыльчатка, разбитая при аварийном контакте с поверхностью второго корпуса (случается при повышенном люфте вала);
• заклинивание подшипниковых роликов и разламывание вала на 2 части; Вал с отломленным концом можно вытащить и поменять на новый
• трещины и проломы корпуса в результате перекоса вала. Вследствие износа подшипника крыльчатка начинает задевать корпус и проламывает дыру, куда уходит весь тосол

Все перечисленные неполадки можно устранить путём замены соответствующих элементов при условии, что не разбит сам корпус. В этом случае помпа меняется целиком.

Руководство по ремонту помпы

Чтобы устранить неисправности водяного насоса ВАЗ 2101—07, необходимо снять его с автомобиля. Исключение — операция по замене шкива, в данном случае помпу демонтировать не придётся. Для выполнения ремонтных работ приготовьте такой комплект инструментов и материалов:

• молоток;
• отвёртка с плоским шлицем;
• стандартные наборы головок и накидных ключей (размеры 9—22 мм);
• лопатка монтажная (монтировка);
• ёмкость на 10 л и садовый шланг длиной 1 м для слива тосола из блока цилиндров;
• 1 л антифриза на доливку;
• ветошь и перчатки матерчатые. Для реставрации водяного насоса понадобится стандартный слесарный инструментарий

Для замены шкива понадобятся ключи и монтировка, тазик под антифриз и шланг не потребуется.

Отдельно под выпрессовку крыльчатки необходимо подготовить съёмник типа «болт в болте» с наружной резьбой М18 х 1,5. Также очень желательно располагать тисками, без них разборку помпы вести крайне неудобно. Если понадобится снимать пластиковую крыльчатку нового образца, то обязательно приготовьте метчик М18 х 1,5, дабы нарезать внутри неё резьбу. На старых металлических крыльчатках резьба сделана с завода.

Для нарезки качественной резьбы необходимо применять 2 метчика — номер первый и второй

Подготовительный этап — снятие детали

Перед разборкой узла необходимо опорожнить водяную рубашку двигателя, чтобы тосол не потёк через технологический проём после демонтажа помпы. Для этого отверните болт — пробку, находящийся на левой стенке блока цилиндров (если смотреть по ходу движения авто). Под отверстие подставьте тазик и шланг, дабы не разлить антифриз на землю.

Для опорожнения блока цилиндров следует выкрутить пробку и снять крышку радиатора

После откручивания пробки на блоке откройте верхнюю крышку радиатора — охлаждающая жидкость стечёт быстрее.

Когда струя тосола спадёт и станет течь по стенке блока, заверните пробку на место и переходите к разборке узла, выполняемой согласно пошаговой инструкции:

1. Ключом на 17 мм ослабьте гайку на длинном болте крепления генератора, находящейся под его корпусом. Полностью откручивать гайку нет нужды. Для освобождения генератора и ослабления ремня нужно открутить гайку под его корпусом
2. Отверните 3 болта крепления шкива помпы, пользуясь головкой на 13 мм.
3. Ослабьте такую же гайку на верхней регулировочной скобе, она фиксирует ременной привод в натянутом состоянии. Монтировкой подвиньте корпус генератора в сторону коленчатого вала и сбросьте ремень. Ремень привода генератора, вращающий шкив помпы, снимается после откручивания фиксирующей гайки на кронштейне
4. Окончательно выкрутите болты, удерживающие шкив водяного насоса, снимите последний со ступицы.
5. Отверните 4 гайки (головка 13 мм), прижимающие фланец помпы к корпусу, и вытащите её из гнезда. Если деталь прочно удерживается старым герметиком, аккуратно обстучите фланец через деревянную наставку. Помпа снимается после откручивания четырёх гаек крепления

Крепёж шкива помпы удобнее ослаблять при натянутом ремне привода генератора, не позволяющем валу крутиться.

После демонтажа очистите посадочное место водяного насоса от остатков прокладки и герметизирующего состава, а также протрите двигатель и находящиеся рядом узлы от потёков антифриза.

Как снять и поменять крыльчатку

Практика показывает, что разрушение лопастей крыльчатки происходит от соприкосновения с ответной частью корпуса, когда вал помпы сильно разболтан. Поэтому поломка лопастей при прочих работоспособных элементах насоса встречается крайне редко и бывает результатом заводского брака. Но если вы обнаружили именно такую неисправность, то процедура ограничится заменой крыльчатки без дальнейшей разборки детали.

Разрушение крыльчатки обычно сопровождается износом подшипника насоса

На водяных насосах автомобилей ВАЗ 2101—07 встречается 2 типа крыльчаток:

• старого образца, изготовленные из металла и снабжённые внутренней резьбой М18 с шагом 1,5 мм;
• нового образца — элементы из пластика, не имеющие резьбы. Все новые крыльчатки делаются без внутренней резьбы

Обе разновидности крыльчаток крепятся на вал одинаково — путём запрессовки с натягом. Демонтаж пластмассового элемента нового образца выполняется в таком порядке:

1. Закрепите ступицу вала в тисках и нарежьте метчиками резьбу внутри крыльчатки. Перед использованием инструмент смажьте моторным или другим жидким маслом.
2. Вкрутите в отверстие съёмник типа «болт в болте» и слегка подтяните наружный болт.
3. Вращая головку внутреннего болта по часовой стрелке, выпрессуйте крыльчатку и снимите с вала. Внутренний болт съёмника упирается в торец вала и выдавливает крыльчатку вверх

Старые металлические (точнее, чугунные) элементы просто выдавливаются съёмником, поскольку резьба в них уже нарезана производителем.

Новая крыльчатка насаживается на вал и напрессовывается лёгкими ударами молотка через наставку, дабы не разбить лопасти. Внимательно следите за посадкой элемента: нижняя часть должна упереться в графитовое кольцо на сальнике, а затем усадить его на 2—3 мм (внутри стоит пружина). Плоская поверхность вращающейся крыльчатки плотно прижимается к кольцу — таким образом обеспечивается герметичность стыка.

После посадки нижняя кромка крыльчатки должна упираться в кольцо сальника

Видео: технология демонтажа крыльчатки

Инструкция по замене подшипника и сальника

В помпах классических моделей «Жигулей» подшипник и вал представляют собой единую запчасть и продаются в сборе. Соответственно, при поломке вала он также меняется совместно с роликовым подшипником.

Вал насоса продаётся в сборе с подшипником и бывает разной длины

При покупке нового вала для водяного насоса ВАЗ 2101—07 обязательно возьмите с собой в магазин старую деталь. Дело в том, что в продаже имеются ремонтные комплекты для различных автомобилей, отличающиеся по длине и диаметру оси, а продавец не всегда компетентен в подобных мелочах.

Чтобы заменить вал, нужно действовать так:

1. Выпрессуйте крыльчатку съёмником, как описывалось в предыдущем разделе.
2. Ослабьте и выкрутите стопорный винт плоской отвёрткой.
3. Удерживая помпу за корпус одной рукой, ударяйте по торцу вала молотком на весу. Если деталь не поддаётся, закрепите насос в тисках и выбивайте её через наставку из дерева. После демонтажа крыльчатки старый вал выбивается молотком
4. Сбейте со старой оси ступицу крепления шкива, уперев её в губки тисков и ударяя молотком по торцу.
5. На новый вал напрессуйте ступицу и аккуратно забейте его в корпус насоса до упора.
6. Закрутите стопорный винт и поставьте крыльчатку. Ступица насаживается на вал лёгкими ударами молотка

Вставляя подшипник в обойму корпуса, проследите, чтобы отверстия под стопорный винт совпадали на обеих деталях. Не пытайтесь сильно затягивать стопор, иначе при следующей замене возникнут проблемы с разборкой и помпу придётся менять полностью.

Если необходимо поменять протекающий сальник, то его несложно выбить с помощью старого вала. Обработайте корпус подшипника наждачной бумагой, затем переверните его другим концом и вставьте в отверстие помпы. Дальше забивайте стальную ось молотком, пока сальник не выпадет. Это происходит за счёт того, что второй конец вала под ступицу короче и больше по диаметру. Новый сальник усадите в гнездо до упора с помощью круглой наставки, например, обрезка трубы.

Сальник аккуратно забивается в корпус с помощью оправки

Установка нового шкива

Замена шкива водяного насоса не представляет никакой сложности и не требует снятия детали с двигателя, а также слива охлаждающей жидкости. Простейший способ разборки такой:

1. В первую очередь ослабьте три болта, на которых держится шкив.
2. Отпустите гайки крепления генератора и натяжки ремня.
3. Подперев генератор монтажной лопаткой, подайте его в сторону двигателя и снимите ремень.
4. От руки выверните 3 болта крепления и снимите шкив. Для замены шкива сливать антифриз и демонтировать помпу не требуется

Установка новой запчасти и сборка узла производится в обратной последовательности. Соблюдайте порядок операций: сначала наживите шкив и подтяните болты ключом насколько возможно, а потом надевайте ремень. Окончательная затяжка шкива делается после натяжения ремня привода генератора.

Видео: как меняются детали помпы

Можно ли устранить течь насоса в пути

О потере части тосола в дороге свидетельствует повышение температуры охлаждающей жидкости и снижение уровня в расширительном бачке. Если вы локализовали место утечки и убедились, что виновата помпа, можно попытаться устранить неисправность. Поломки, вызывающие протекание антифриза, бывают такие:

• потерял герметичность стык между фланцами насоса и блока цилиндров, тосол течёт из-под прокладки;
• в корпусе помпы образовалась трещина;
• корпус разрушен ударом крыльчатки.

В дырку корпуса с лицевой стороны можно вставить клин и обмазать холодной сваркой

Как правило, неполадки с протечкой водяного насоса являются критическими, их довольно сложно устранить в пути. Подтекающую прокладку попытайтесь ужать затягиванием 4 гаек крепления помпы, для чего придётся снять ремень привода генератора и шкив. Не переусердствуйте — резьбу на шпильках Ø8 мм сорвать нетрудно.

Мелкую трещину попробуйте заделать химическим составом — холодной сваркой. По возможности примотайте чем-нибудь заплатку к корпусу, чтобы она не отвалилась, долейте воды и добирайтесь до гаража. Законопатить большой пролом от крыльчатки не удастся, нужно искать вариант буксировки авто либо вызывать эвакуатор.

Видео: заделка трещины корпуса

С финансовой точки зрения, реставрация помпы выгоднее полной замены, экономия — порядка 50% стоимости новой детали. Учитывая, как часто на «Жигулях» происходят мелкие поломки, подобная разница в цене играет роль. Технология замены подшипника и сальника на водяном насосе ВАЗ 2101 подходит и для других автомобилей, оборудованных двигателем от «классики»: ВАЗ 2121 «Нива» и её модификации, «Нива-Шевроле».