Электрические водяные помпы существуют уже много лет. Однако до последнего десятилетия они не часто оказывались в центре внимания. Теперь все изменилось, поскольку электрические водяные помпы стали незаменимыми для оптимальной работы системы охлаждения как в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания, так и в гибридах и электромобилях. Далее мы проследим эволюцию электрических водяных помп, подробно остановившись на
различных областях их применения — как основных водяных помп, так и тех, которые отвечают за управление температурой отдельных систем автомобиля (от охлаждения системы турбокомпрессора до охлаждения аккумуляторной батареи). Мы также расскажем о наиболее важных
компонентах помпы.
Основные области применения электрических водяных помп
Лучший способ узнать, как развивались электрические водяные помпы со временем, — рассмотреть основные области их применения.
Программируемый дополнительный подогрев
Программируемый дополнительный подогрев был одной из первых областей применения электрических водяных помп. В таких системах дополнительный отопитель, используя топливо автомобиля, нагревает охлаждающую жидкость до температуры, необходимой для обогрева салона. Это не только гарантирует комфортную для пассажиров температуру в салоне автомобиля, но и обеспечивает оптимальную температуру при запуске двигателя, что уменьшает износ соответствующих деталей. В большинстве случаев блок климат-контроля управляет дополнительным отопителем и электрической водяной помпой, позволяя использовать любое остаточное тепло в системе охлаждения для продолжения подогрева даже после выключения двигателя.
Электрическая водяная помпа
Вспомогательные помпы системы охлаждения
Системы охлаждения становятся все более сложными, поскольку производители продолжают совершенствовать рабочие характеристики автомобилей. В настоящее время для работы этих систем независимо от потока охлаждающей жидкости, создаваемого основной механической помпой, или для работы в отдельных контурах нужны не только модульные шланги, но и электрические водяные помпы.
Предотвращение перегрева и продление срока службы компонентов
Первыми на рынке появились электрические помпы, которые продолжают прокачивать охлаждающую жидкость в течение некоторого времени после остановки двигателя. Понижая температуру двигателя, они предотвращают перегрев и продлевают срок службы его компонентов. Такие помпы работают аналогично помпам дополнительного подогрева, так как в некоторых случаях салон автомобиля продолжает нагреваться еще некоторое время после остановки двигателя.
Система терморегулирования
Во многих современных автомобилях система охлаждения играет роль системы терморегулирования, в которой блок управления двигателем управляет всеми компонентами и определяет действия для поддержания надлежащей рабочей температуры каждого из них.
В контексте терморегулирования важно выделить микрогибридные автомобили, оснащенные системой старт-стоп и другие гибридные автомобили. В таких автомобилях электрические водяные помпы поддерживают поток охлаждающей жидкости во вспомогательных агрегатах, таких как турбокомпрессор или система обогрева салона, несмотря на частые пуск и останов двигателя. Таким образом помпа продлевает срок службы турбокомпрессора, предотвращает преждевременные поломки и обеспечивает поступление горячего воздуха в салон по мере необходимости.
Кроме того, все чаще применяется охлаждение газов, сжимаемых турбиной или компрессором, с помощью интеркулера, работающего с использованием охлаждающей жидкости, а не наружного воздуха. Для повышения эффективности эти газы необходимо охлаждать: поскольку горячий воздух имеет меньшую плотность, он содержит меньше кислорода для сгорания топлива. Когда газы охлаждаются, плотность и, как следствие, количество кислорода увеличиваются. Это позволяет повысить мощность двигателя.
Водяная помпа 41554E
В некоторых современных электромобилях для терморегулирования может быть установлено до четырех электрических водяных помп.
Электромобиль с четырьмя электрическими водяными помпами
Основные водяные помпы
Основные электрические водяные помпы обуславливают меньший расход топлива, чем их механические аналоги, так как последние работают непрерывно и приводятся в движение ремнем ГРМ или приводным ремнем вспомогательных агрегатов, постоянно потребляя энергию двигателя. Таким образом, замена механической помпы на электрическую, которую можно включать в соответствии с фактической потребностью, позволяет значительно снизить расход топлива.
Например, на этапе прогрева двигателя блок управления может не включать водяную помпу, чтобы ускорить достижение рабочей температуры. В статье о термостатах с электрическим управлением мы рассказывали о том, как водяная помпа 41504E, устанавливаемая компанией BMW, может увеличивать или уменьшать поток охлаждающей жидкости и регулировать температуру охлаждающей жидкости в соответствии с манерой вождения.
Водяная помпа 41504E
Компоненты помпы
За годы существования электрических водяных помп изменились не только области их применения, но и используемые в них технологии. Первыми используемыми электрическими водяными помпами были традиционные насосы постоянного тока с щетками (электрическими контактами для передачи электрического тока между неподвижной и вращающейся частями). Теперь ситуация изменилась, и чаще используются бесщеточные двигатели.
Двигатель с щетками и бесщеточный двигатель
Существует множество различных конструкций водяных помп, но их основные компоненты очень похожи. К основным компонентам относятся:
- Крыльчатка/ротор. Этот компонент отвечает за перемещение охлаждающей жидкости с помощью ротора, оснащенного лопастями. Внутри ротора установлены постоянные магниты, необходимые для создания вращающего момента бесщеточным двигателем.
- Корпус/статор. Этот компонент создает магнитное поле с помощью обмоток и приводит ротор в движение.
- Блок управления. Этот компонент преобразует получаемый постоянный ток в трехфазный ток, подаваемый на статор. Благодаря широтно-импульсной модуляции (ШИМ) контроллер определяет необходимую скорость вращения помпы (отдельные помпы управляются с помощью шины данных автомобиля).
Основные компоненты электрической водяной помпы
Распространенные неисправности
Чтобы узнать о наиболее распространенных причинах отказа, ознакомьтесь со статьей об уникальных характеристиках электрических водяных помп и основных причинах их отказа.
Помпы новых типов имеют средства мониторинга и генерируют код неисправности, когда блок управления обнаруживает проблему. Однако обычно рекомендуется проверить схему соединений:
- Кабель питания. Проверьте напряжение, чтобы убедиться в том, что аккумуляторная батарея полностью заряжена (12–14,8 В).
- Минусовый провод. Измерьте сопротивление "массы".
- Сигнальный кабель/шина для передачи данных в блок управления. Сопротивление между разъемом электрической водяной помпы и блоком управления двигателем должно быть менее 0,4 Ом.