冷却システムのウォーターポンプ（ポンプ）のすべて

内燃機関は、運転中に重大な熱応力にさらされます。 ユニットの過熱が差し迫った故障を引き起こさないように、ユニットは冷却する必要があります。 最も一般的な冷却システムのレイアウトには、ラインを介して冷却剤をポンプで送るポンプが含まれています。

メカニズムの装置、ウォーターポンプとは何か、それがどの原理で機能するか、誤動作とは何か、そしてそれらを自分で修正する方法を検討してください。

ウォーターポンプとは何ですか？

ポンプはエンジンブロックのできるだけ近くに取り付けられます。 そのインペラは回転するときにシステム内の流体を作動させる必要があるため、メカニズムの一部は必然的にブロック自体にあります。 少し後で、これらのデバイスのさまざまな変更について検討します。 クラシックカーのウォーターポンプを使用する場合は、エンジンの下部にあります。

それが機能するために、メカニズムの設計は、ベルトドライブを介してパワーユニットに接続されているプーリーの存在を意味します。 このバージョンでは、油圧ポンプはパワーユニットの稼働中に作動します。 ポンプが故障すると、車のモーターの動作に影響を及ぼします（過熱により故障します）。

任命

したがって、車のポンプはパワーユニットの冷却の一部です。 システムの配置方法とその動作原理について詳しく説明します。 別のレビューで..。 しかし、要するに、それらにはXNUMXつの種類があります。 XNUMXつ目は、空気の流れを利用してユニットを冷却するため、空気と呼ばれます。

XNUMX番目のタイプのシステムは液体です。 それは特別な液体で満たされています-不凍液または不凍液（この物質が水とどのように異なるかについては、読んでください ここで）。 ただし、運転中にモーターを冷却するためには、この液体の循環を確保する必要があります。 そうしないと、エンジンブロックが高温になり、ラジエーター内の物質が低温になります。

メカニズムの名前が示すように、その目的は、モーターに接続されたラインに作動流体（不凍液または不凍液）をポンプで送ることです。 強制循環は、ラジエーターからエンジンへの冷却液の供給を加速します（冷却プロセスが最大の効率で行われるように、エンジンにはウォータージャケット（シリンダーブロックハウジングに作られた特別なチャネル）があります）。 不凍液自体は、自然（車が動いているとき）または強制的な気流（この機能はファンによって実行され、詳細を読む）によって冷却されます 別々に）ラジエーター。

エンジンの冷却に加えて、ポンプのおかげで、キャビン内の加熱も機能します。 このシステムは、ラジエーターフィンと周囲の空気との間の熱交換の同じ原理で動作します。この場合のみ、熱は車から除去されませんが、車内の快適な温度を作り出すために使用されます。 空気が発熱体を通過すると、回路もある程度冷却されます（車の外から空気を取り入れた場合）。そのため、古い車の所有者は、車が渋滞しているときに室内暖房をオンにすることを推奨することがあります。エンジンは沸騰しません。 車の暖房の仕組みの詳細については、以下をお読みください。 ここで.

遠心ポンプ装置

クラシックカーのウォーターポンプは、かなりシンプルな装置を備えています。 この変更は最小限の部品で構成されるため、メカニズムの耐用年数は長くなります。 その設計には次のものが含まれます。

• 本体（それを構成する材料は、高負荷と一定の振動に耐える必要があります-主に鋳鉄またはアルミニウム）;
• すべてのアクチュエータが取り付けられているシャフト。
• シャフトがデバイス本体にこすれるのを防ぎ、インペラの均一な回転を保証するベアリング。
• インペラ（プラスチックまたは金属製）、回路への作動媒体のポンピングを提供します。
• ベアリングとシャフトの取り付け場所にシールを提供するオイルシール。
• パイプのシール（耐熱ゴム）;
• 止め輪;
• 圧力ばね（古いモーターに取り付けられているモデルにあります）。

下の写真は、自動車用ウォーターポンプの最も一般的な変更のXNUMXつのセクションを示しています。

プーリーはシャフトに取り付けられています（多くの変更でそれは歯付きです）。 この要素により、ポンプドライブをガス分配メカニズムに接続できます。ガス分配メカニズムは、クランクシャフトを回転させることで機能します。 これらのメカニズムはすべて互いに同期されており、XNUMXつのドライブを使用する単一のシステムを形成します。 トルクはタイミングベルトのいずれかによって伝達されます（詳細はこちらをご覧ください） ここで）、または対応するチェーン（説明されている） 別の記事で.

ポンプはクランクシャフトと一定の結合を持っているため、クランクシャフトの速度によってラインに圧力がかかります。 エンジン回転数が上がると、ポンプはより集中的に作動し始めます。

油圧ポンプが内燃機関の絶え間ない振動を受けないように、ガスケットがエンジンブロックと設置場所のポンプハウジングの間に取り付けられ、振動を減衰させます。 刃のあるところはやや幅広で枝がXNUMX本あります。 XNUMXつ目はラジエーターからの分岐パイプに接続され、XNUMXつ目は冷却ジャケットの分岐パイプに接続され、XNUMXつ目はヒーターに接続されます。

ポンプのしくみ

ウォーターポンプの働きは以下の通りです。 ドライバーがエンジンを始動すると、トルクはクランクシャフトプーリーからベルトまたはチェーンを介してポンププーリーに伝達されます。 これによりシャフトが回転し、プーリーの反対側にインペラが取り付けられます。

ポンプには遠心力の動作原理があります。 循環メカニズムは、最大XNUMX気圧の圧力を生成することができます。これにより、サーモスタットバルブによって開かれるユニットに応じて、液体がすべての回路に確実に送り込まれます。 冷却システムにサーモスタットが必要な理由の詳細については、以下をお読みください。 別々に..。 また、不凍液の沸騰しきい値を上げるには、冷却システム内の圧力が必要です（このインジケーターは、ライン内の圧力に正比例します。圧力が高いほど、内燃エンジンが沸騰する温度が高くなります）。

各ポンプブレードは傾斜しています。 これのおかげで、インペラはハウジング内の作動媒体の速い動きを提供します。 ポンプケーシングは、内部から、遠心力により、不凍液が対応する回路に接続された出口に向けられるような装置を備えています。 供給と戻りの圧力差により、不凍液がライン内を移動し始めます。

ポンプの動作により、次のスキームに従ってライン内のクーラントが確実に移動します。

• インペラからは、ブレードの強い回転（遠心力）により、不凍液がハウジングの壁に放出され、スムーズに出口に流れます。 これが回路への注入が発生する方法です。
• この出口から、液体は内燃機関のジャケットに入ります。 クーラントが最初にユニットの最も高温の部分（バルブ、シリンダー）を通過するように設計されています。
• 次に、不凍液はサーモスタットを通過します。 モーターがウォームアップ段階にある場合、回路は閉じ、作動流体はポンプ入口（いわゆる小さな循環円）に入ります。 暖かいエンジンでは、サーモスタットが開いているので、不凍液はラジエーターに行きます。 熱交換器を吹き飛ばすことにより、クーラント温度が低下します。
• ポンプの入口では、作動媒体の圧力が出口よりも低くなっています。そのため、ラインのこの部分で真空が発生し、OSのより負荷の高い部分から流体が吸引されます。 このおかげで、不凍液はラジエーターチューブを通過してポンプインレットに入ります。

追加のポンプを備えたシステム

最近の車両の中には、追加の送風機が取り付けられた冷却システムを使用しているものがあります。 このようなスキームでは、XNUMXつのポンプが依然としてメインポンプのままです。 XNUMXつ目は、システムの設計とエンジンの設計に応じて、次のアクションを実行できます。

• パワーユニットに追加の冷却を提供します。 これは、機械が高温地域で操作される場合に特に重要です。
• 補助ヒーター回路の遠心力を上げます（車両の冷却ラインに接続できます）。
• 車に排気ガス再循環システムが装備されている場合（それが何であるか、それは説明されています 別々に）、追加のポンプは、排気ガスをよりよく冷却するように設計されています。
• ターボチャージャー付きエンジンが車のボンネットの下に取り付けられている場合、補助過給機は、装置の駆動インペラーへの排気ガスの影響によって加熱されるため、コンプレッサーを冷却します。
• 一部のシステムでは、エンジンを停止した後、追加のスーパーチャージャーの動作により冷却液が高速道路を循環し続けるため、激しいドライブの後、エンジンが過熱することはありません。 これは、パワーユニットが非アクティブ化された後にメイン油圧ポンプが動作を停止するために発生します。

基本的に、これらの補助液体ブロワーは電気的に駆動されます。 この電動ポンプはECUによって制御されます。

シャットオフポンプ

別のタイプの冷却システムには、切り替え可能なポンプが装備されています。 このような変更の主なタスクは、パワーユニットのウォームアッププロセスを高速化することです。 このようなポンプは、古典的なアナログと同じ原理に従って動作します。 唯一の違いは、その設計には、ポンプからモーターの冷却ジャケットへの不凍液の出口を遮断する特別なバルブがあることです。

ほとんどの運転手は、すべての液冷式内燃エンジンが長期間使用されなかった後、周囲温度まで冷却されることを知っています。 ユニットが効果的に機能するためには、始動後、動作温度に到達する必要があります（この値がどうあるべきかについては、以下をお読みください） ここで）。 しかし、すでに見てきたように、ICEが起動するとすぐに冷却システムが機能し始めます。 ユニットのウォームアップを高速化するために、エンジニアはXNUMXつの冷却回路（小型と大型）を装備しました。 しかし、最新の開発により、エンジンのウォームアッププロセスをさらに加速することが可能になりました。

混合気の燃焼を最大の効率で行うためには、ある程度加熱する必要があります。 この場合、ガソリンは蒸発します（ディーゼルエンジンは別の原理で動作しますが、圧縮空気がディーゼル燃料の自己発火温度と一致するように温度レジームも必要です）。これにより、ガソリンの燃焼が向上します。

切り替え可能なポンプ機構を備えたオペレーティングシステムでは、スーパーチャージャーも引き続き機能し、モーターを加熱するためだけに、出口がダンパーによってブロックされます。 このおかげで、不凍液は冷却ジャケット内を移動せず、ブロックははるかに速く加熱されます。 このようなメカニズムもECUによって制御されます。 マイクロプロセッサがブロック内の安定した冷却水温度を30度の範囲で検出すると、電子機器が真空ラインと対応するレバーを使用してダンパーを開き、システム内で循環が開始されます。 システムの残りの部分は、従来のシステムと同じように機能します。 このようなポンプ装置は、暖機中の内燃機関の負荷を減少させる。 このようなシステムは、夏でも周囲温度が低い地域で実証されています。

ウォーターポンプの種類と設計

ウォーターカーポンプは設計に基本的な違いがないという事実にもかかわらず、従来はXNUMXつのカテゴリに分類されます。

• 機械式ポンプ。 これは、ほとんどの車種で使用されている古典的な変更です。 そのようなポンプの設計は上で説明された。 クランクシャフトプーリーに接続されたベルトを介してトルクを伝達することで機能します。 機械式ポンプは、内燃機関と同期して作動します。
• 電動ポンプ。 この変更により、一定のクーラント循環も提供され、その駆動力のみが異なります。 インペラシャフトの回転には電気モーターを使用しています。 これは、工場でフラッシュされたアルゴリズムに従って、ECUマイクロプロセッサによって制御されます。 電動ポンプには利点があります。 その中には、内燃機関のウォームアップを加速するために循環をオフにする機能があります。

また、ポンプは次の基準に従って分類されます。

• メインポンプ。 このメカニズムの目的は、システムにクーラントポンプを提供することです。
• 追加のスーパーチャージャー。 このようなポンプ機構は、一部の車にのみ取り付けられています。 内燃機関の種類と冷却システムの回路に応じて、これらのデバイスは、エンジン、タービン、排気ガス再循環システムの追加冷却、およびエンジン停止後の循環不凍液に使用されます。 二次要素は、その駆動においてメインポンプとは異なります-そのシャフトは、電気モーターによって回転するように駆動されます。

ウォーターポンプを分類する別の方法は、設計タイプによるものです。

• 壊れない。 このバージョンでは、ポンプは消耗品と見なされており、車の定期的なメンテナンス中に交換する必要があります（ただし、オイルほど頻繁には交換されません）。 そのような変更は単純な設計であり、修理可能なより高価な折りたたみ可能な対応物と比較して、メカニズムの交換をはるかに安価にします。 この手順には、常に新しいタイミングベルトの取り付けを伴う必要があります。一部の車では、タイミングベルトが破損すると、パワーユニットに重大な損傷が発生します。
• 折りたたみ式ポンプ。 これらの変更は、古いマシンで使用されていました。 この変更により、メカニズムの修理とメンテナンス（故障した部品の洗浄、注油、交換）を行うことができます。

一般的なクーラントポンプの誤動作

ポンプが故障すると、エンジン冷却が機能しなくなります。 このような誤動作は確かに内燃機関の過熱につながりますが、これは最良の結果です。 最悪の事態は、送風機の故障がタイミングベルトの破損につながる場合です。 最も一般的な油圧ポンプの故障は次のとおりです。

1. 腺はその特性を失いました。 その任務は、不凍液がベアリングレースに侵入するのを防ぐことです。 このような故障が発生した場合、ベアリンググリースはクーラントによって洗い流されます。 クーラントの化学組成は油性で通常の水よりもはるかに柔らかいですが、この物質は依然としてベアリングの性能に悪影響を及ぼします。 この要素が潤滑を失うと、時間の経過とともに確実にくさびができます。
2. インペラが壊れています。 この場合、ブレードの損傷の程度によっては、しばらくはシステムが動作しますが、ブレードが脱落すると作業環境が妨げられる可能性があるため、この損傷も無視できません。
3. シャフトプレイが登場しました。 メカニズムは常に高速で回転しているため、バックラッシュの場所は徐々に壊れていきます。 その後、システムは不安定に動作し始め、さらには完全に故障します。
4. 内部ポンプ部品の錆。 これは、運転手が低品質のクーラントをシステムに注ぐときに発生します。 OSでリークが発生した場合、多くのドライバーが最初に行うことは、通常の水（せいぜい蒸留水）を充填することです。 この液体には潤滑効果がないため、ポンプの金属部分は時間の経過とともに腐食します。 この障害は、駆動機構のくさびにもつながります。
5. キャビテーション。 これは、気泡がそのような力で破裂したときの効果であり、デバイスの要素の破壊につながります。 このため、デバイスの操作中に、最も弱く、最も影響を受けるパーツが破壊されます。
6. 無関係な要素がシステムに現れました。 汚れの出現は、システムの時期尚早なメンテナンスが原因です。 また、運転手が水ではなく不凍液の使用に関する推奨事項を無視した場合。 さびに加えて、高温のため、スケールは確かにラインに現れます。 せいぜい、クーラントの自由な動きをわずかに妨げるだけであり、最悪の場合、これらの堆積物が壊れて動作メカニズムを損傷する可能性があります。たとえば、サーモスタットバルブの動きが妨げられます。
7. ベアリングの故障。 これは、自然摩耗によるものか、システムからオイルシールを介して不凍液が漏れているためです。 このような故障は、ポンプを交換するだけで解消できます。
8. タイミングベルトが壊れた。 この障害は、デバイスドライブウェッジの場合にのみポンプに起因する可能性があります。 いずれにせよ、ドライブのトルクが不足すると、モーターが機能しなくなります（バルブタイミングとイグニッションはシリンダーストロークに従って機能しません）。

モーターが過熱するには、ポンプを数分間停止するだけで十分です。 大きな機械的負荷と組み合わされた臨界温度は、シリンダーヘッドの変形、およびKShMの部品の破損につながる可能性があります。 エンジンのオーバーホールにまともな資金を費やさないために、冷却システムの定期的なメンテナンスを実行し、ポンプを交換する方がはるかに安価です。

機能不全の症状

COの誤動作の最初の兆候は、モーターの温度が急速かつ重大に上昇することです。 この場合、膨張タンク内の不凍液は冷えている可能性があります。 まず、サーモスタットを確認する必要があります。故障のために閉じた位置にある可能性があります。 ドライバーが冷却システムの故障を独自に判断できるように、ダッシュボードには内燃エンジン温度センサーが取り付けられています。

修理作業の必要性を示す次の症状は、ポンプ領域での不凍液の漏れです。 この場合、膨張タンク内のクーラントレベルが低下します（この速度は損傷の程度によって異なります）。 エンジンが少し冷えたら、システムに不凍液を加えることができます（温度差が大きいため、ブロックにひびが入る可能性があります）。 不凍液のわずかな漏れで運転を続けることはできますが、より深刻な損傷を防ぐために、できるだけ早くサービスステーションに行くことをお勧めします。 この場合、内燃機関の負荷を最小限に抑える必要があります。

油圧ポンプの誤動作を認識できるその他の兆候は次のとおりです。

• 加熱されていないエンジンの始動中、ボンネットの下からハム音が聞こえますが、ポンプを交換する前に、発電機の状態を追加で確認する必要があります（タイミングベルトからも作動し、故障によっては、同一の音）。 発電機の確認方法は 別のレビュー.
• ポンプ駆動側から不凍液漏れが発生した。 シャフトの遊び、シールの摩耗、またはスタッフィングボックスの漏れが原因である可能性があります。
• メカニズムの目視検査は、シャフトの遊びの存在を示しましたが、冷却液の漏れはありませんでした。 このような故障により、ポンプは新品に交換されますが、モデルを分解する場合は、ベアリングとオイルシールを同時に交換する必要があります。

ウォーターポンプの故障の原因

エンジン冷却システムのポンプの故障は、次のXNUMXつの要因によって引き起こされます。

• まず、車のすべてのメカニズムと同様に、このデバイスは摩耗する傾向があります。 このため、自動車メーカーは、さまざまな種類のデバイスの交換に関する特定の規制を確立しています。 ベアリングやインペラが破損する場合があります。
• 第二に、運転手自身がメカニズムの故障を加速することができます。 たとえば、不凍液がシステムに注がれていなくても、蒸留されていても水が注がれていると、分解が速くなります。 より過酷な環境は、スケールの形成につながる可能性があります。 堆積物は剥がれ落ち、流体の流れを妨げる可能性があります。 また、メカニズムの不適切な取り付けは、メカニズムを使用できなくする可能性があります。たとえば、ベルトに過度の張力がかかると、ベアリングが損傷する可能性があります。
• 第三に、オイルシールからの不凍液の漏れは遅かれ早かれベアリングの故障を引き起こします。

DIYポンプ修理

折りたたみ式ポンプがモーターに取り付けられている場合、モーターが故障した場合は修理できます。 作業は独立して行うことができますが、専門家に委託することをお勧めします。 この理由は、デバイス本体とシャフトの間の特定のクリアランスです。 専門家は、デバイスを修理できるかどうかを判断することもできます。

このようなポンプが修理される順序は次のとおりです。

1. ドライブベルトが分解されます（バルブタイミングがずれないように、タイミングプーリーとクランクシャフトにマークを付けることが重要です）。
2. 固定ボルトは緩められています。
3. ポンプ全体がエンジンから取り外されます。
4. 分解は、保持リングを分解することによって実行されます。
5. ドライブシャフトが押し出されます。
6. シャフトを押し出した後、ほとんどの場合、ベアリングはハウジング内に残っているため、ベアリングも押し出されます。
7. この段階で、使い古された要素は破棄され、代わりに新しい要素がインストールされます。
8. メカニズムは組み立てられ、内燃機関に取り付けられます。

この手順の微妙な点は、モーターのタイプとポンプ自体の設計によって異なります。 このため、修理はそのような微妙な点を理解している専門家が行う必要があります。

交換

最新のパワーユニットのほとんどには、分離不可能なポンプが装備されています。 故障した場合、メカニズムは新しいものに変わります。 ほとんどの車の場合、手順はほとんど同じです。 プーリー自体は油圧ポンプの設計の一部であるため、分解する必要はありません。

交換手順は、次の順序で実行されます。

1. ドライブベルトは取り外されていますが、その前にタイミングとクランクシャフトにマークが付けられています。
2. 固定ボルトを緩め、ポンプを分解します。
3. 新しい油圧ポンプを逆の順序で取り付けます。

ポンプの修理または交換に関係なく、作業を開始する前に、システムから不凍液を排出する必要があります。 そして、ここにもうXNUMXつの微妙な点があります。 ほとんどの新しいポンプはガムなしで販売されているため、別途購入する必要があります。 ポンプへのアクセスはすべての車種で無料ではなく、特定の場合にエンジンコンパートメントがどのように構成されているかについての十分な知識が必要であることも考慮する価値があります。

ポンプが時間内に交換されない場合、不凍液はせいぜいゆっくりとシステムから出ます（オイルシールから漏れます）。 多くの運転手は不凍液を加えることで小さな漏れを「なくす」ことができるので、このような誤動作は多額の費用を必要としません。

不凍液の漏れが深刻であるが、ドライバーが時間内にそれに気づかなかった場合、エンジンは確実に過熱します（循環不良または冷却液レベルが低いために不凍液がない）。 このような故障で運転すると、遅かれ早かれパワーユニット自体の故障につながります。 それらの程度は、エンジン部品の状態によって異なります。 最悪のことは、シリンダーヘッドの形状を変更することです。

モーターが頻繁に過熱するため、ブロックにマイクロクラックが発生し、その後、内燃エンジンが完全に交換されます。 ヘッドの変形は、冷却および潤滑システムの回路がシフトする可能性があるという事実につながる可能性があり、不凍液がモーターに入り、これもユニットに付属しています。

誤動作の防止

したがって、自動車の油圧ポンプの故障の重大な結果を考えると、すべての車の所有者はタイムリーな予防作業を実行する必要があります。 このリストは小さいです。 最も重要なことは、計画された交換に関する自動車メーカーの推奨事項に従うことです。

• 不凍液。 さらに、この物質の品質には多くの注意を払う必要があります。
• ウォーターポンプ;
• タイミングベルト（アイドラーローラーとアイドラーローラーが完全にセットされており、その数はモーターのモデルによって異なります）。

重要な要素は、リザーバー内の適切なレベルのクーラントです。 このパラメータは、タンクの対応するマーキングのおかげで簡単に制御できます。 可能であれば、OSラインへの異物の侵入を排除することをお勧めします（たとえば、ラジエーターに漏れが発生した場合、一部のドライバーは、回路内に密な層を作成する特殊な物質をタンクに注ぎます）。 クリーンなエンジン冷却システムは、ポンプの損傷を防ぐだけでなく、高品質のエンジン冷却を提供します。

レビューの最後に、エンジンポンプに関する短いビデオをご覧になることをお勧めします。

ポンプとは何ですか？ ポンプの故障の兆候。 ポンプとタイミングベルトの交換。

質問と回答：

ポンプの故障を特定する方法は？ モーターの運転中にモーターから発生するノイズ。 ポンププーリーの遊び、クーラントの漏れ。 モーターの急激な温度上昇と頻繁な過熱。

ポンプは何のためにありますか？ これは、冷却システムの要素です。 ポンプまたはウォーターポンプは、システム全体に不凍液を一定に循環させ、モーターと環境の間の熱伝達を促進します。

ウォーターポンプは車の中でどのように機能しますか？ クラシックバージョンでは、ベルトを介してクランクシャフトに接続されています。 クランクシャフトが回転している間、ポンプインペラも回転します。 個別の電気駆動装置を備えたモデルがあります。