واتر پمپ ماشین؛ کاربرد، دلایل و علائم خرابی آن

واتر پمپ یا پمپ آب، بخشی از سیستم خنک‌کننده پیشرانه‌های احتراق داخلی (ICE) آب خنک (Water Cooled) است که وظیفه به گردش درآوردن مایع خنک کننده (کولانت) داخل بلوک، سرسیلندر پیشرانه و رادیاتور بخاری را بر عهده دارد. در نتیجه پیشرانه‌های هوا خنک (Air Cooled) نظیر پیشرانه بیشتر موتورسیلکت‌ها و خودروهایی نظیر فولکس واگن بیتل سری کلاسیک، فاقد پمپ آب هستند.

اما واتر پمپ ماشین در عین سادگی، یک قطعه بسیار حیاتی و دارای اهمیت بالا است که خوشبختانه طول عمر قابل توجه و تعمیرات ساده‌ای دارد. آشنایی با انواع واتر پمپ، نحوه عملکرد و ایرادهای رایج آن به رانندگان و مالکان در حفظ سلامت خودرو کمک می‌کند.

انواع واتر پمپ ماشین

واتر پمپ در خودروها به صورت کلی در دو نوع مکانیکی و الکتریکی به تولید می‌رسد.

واتر پمپ مکانیکی

نسخه مکانیکی واتر پمپ ماشین، حرکت دورانی خود را همانند دینام، پمپ هیدرولیک فرمان یا سوپرشارژر، از طریق تسمه و در اتصال به میلنگ پیشرانه دریافت می‌کند. در نتیجه از لحظه‌ای که موتور ماشین استارت بخورد، واتر پمپ نیز به گردش در آمده و کولانت (مایع خنک کننده) را در مدار گردش آب به جریان می‌اندازد.

مزایا

توان زیاد در گردش آب، افزایش فشار گردش آب در تناسب با افزایش دور موتور، طول عمر مفید بالا، احتمال خرابی محدود، طراحی، تعمیر و نگهداری ساده از مهم‌ترین مزایای واتر پمپ مکانیکی است.

معایب

گردش بیهوده کولانت در موتور در هوای سرد، عدم وجود ارتباط معنا‌دار میان واتر پمپ و ترموستات و مصرف اندکی از توان تولیدی پیشرانه برای به جریان انداختن کولانت را می‌توان از مهم‌ترین معایب واتر پمپ مکانیکی دانست.

واتر پمپ الکتریکی

واتر پمپ برقی یا الکتریکی، همان واتر پمپ مکانیکی است با این تفاوت که نیروی دورانی آن از طریق یک موتور الکتریکی متصل به شفت واتر پمپ تامین می‌شود. وظیفه تامین نیرو الکتریسیته این پمپ بر عهده سیستم برق خودرو (باتری و دینام) است. واتر پمپ الکتریکی در اتصال به یک سنسور دما و به صورت هوشمند (اتوماتیک) عمل می‌کند.

واتر پمپ برقی افترمارکت نصب شده بر روی یک یک پیشرانه.

مزایا

گردش کولانت تنها به هنگام نیاز، گرم شدن سریع‌تر پیشرانه در هوای سرد، عملکرد اتوماتیک و بدون نیاز به دخالت راننده، عدم مصرف توان پیشرانه برای به گردش درآوردن کولانت و عملکرد موازی در همکاری با ترموستات پیشرفته نوع برقی از مهم‌ترین مزایای واتر پمپ الکتریکی است.

معایب

پیچیدگی بیشتر سیستم، قیمت قابل توجه موتور الکتریکی پرتوان و بادوام مورد نیاز، احتمال خرابی بیشتر (در موتور برقی، سیستم برق، سنسور یا مدار کنترلی)، داغ کردن پیشرانه در صورت بروز ایراد برقی و توان کم‌تر موتور الکتریکی در ایجاد فشار در مقایسه با نمونه مکانیکی از مهم‌ترین معایب واتر پمپ الکتریکی است.

نحوه عملکرد واتر پمپ

واتر پمپ ماشین چه از نوع مکانیکی یا الکتریکی (برقی)، به صورت مختصر از یک هوزینگ چدنی، آلومینیومی یا حتی پلاستیکی دارای یک ورودی کم‌فشار و یک خروجی پرفشار، شفت متصل به پره پمپ، بلبرینگ و کاسه نمد تشکیل شده است.

واتر پمپ ممکن است یک هوزینگ کامل و مستقل از بلوک پیشرانه باشد (معمولا در موتورهای قدیمی) یا مانند پیشرانه‌های جدید به عنوان یک قطعه ناقص، تنها به هنگام نصب بر روی بلوک موتور خودرو تکامل یابد. در هر صورت، زمانی که واتر پمپ در جای خود قرار بگیرد، بخش داخلی آن تنها برای جا دادن پره واتر پمپ فضای کافی در اختیار دارد. در نتیجه این فضا بسیار باریک و فشرده و با تلورانس دقیق طراحی شده است.

شماتیک ساده از مجموعه داخلی قطعات تشکیل دهنده واتر پمپ.

زمانی که پیشرانه یا موتور الکتریکی واتر پمپ روشن می‌شود، کولانت داخل رادیاتور از محل کم‌فشار واتر پمپ (خروجی پایین رادیاتور به ورودی واتر پمپ) به داخل مکیده شده و بر اثر نوع طراحی پره‌های واتر پمپ، با فشار به سمت خروجی پرفشار (خروجی واتر پمپ به بلوک پیشرانه) تزریق شده تا در مدار گردش کولانت داخل بلوک، سرسیلندر و رادیاتور بخاری خودرو به گردش درآید.

در این میان، بلبرینگ وظیفه دارد تا حرکت دورانی شفت واتر پمپ را روان ساخته و پره واتر پمپ را در مرکز هوزینگ نگه دارد تا از برخورد تیغه با دیواره‌های هوزینگ جلوگیری به عمل آید. وظیفه کاسه نمدها نیز آب‌بند کردن حد فاصل پره واتر پمپ تا بلبرینگ و فاصله بلبرینگ تا بیرون هوزینگ واتر پمپ است. کاسه نمد داخلی با جلوگیری از ورود آب به محل قرارگیری بلبرینگ از آن محافظ کرده و جلوی نشت آب به بیرون هوزینگ (از اطراف شفت واتر پمپ) را می‌گیرد. کاسه نمد بیرونی نیز از ورود آلودگی محیطی به محل قرارگیری بلبرینگ جلوگیری می‌کند.

دلایل خرابی واتر پمپ ماشین

رایج‌ترین ایرادات مربوط به واتر پمپ در سه عنوان بسیار ساده و مختصر خلاصه می‌شود. نشتی، سر و صدا و کاهش فشار کولانت. اما این سه ایراد ساده می‌تواند دلایل متعددی داشته باشد که احتمال رخ دادن آن‌ها در خودروهای نو و کم‌کارکرد پایین اما در خودروهای قدیمی و دارای کارکرد بالا به مراتب بیشتر است.

نشت کولانت

بروز نشتی از اطراف هوزینگ یا محل اتصال واتر پمپ به بلوک پیشرانه مربوط به شیوه آب‌بندی، خرابی چسب، پارگی واشر یا ترک خوردن هوزینگ است، اما اگر کولانت دقیقا از محل خروج شفت از هوزینگ واتر پمپ به بیرون نشت کند، به این معنا است که کاسه نمدها فرسوده شده و دیگر نمی‌توانند عمل آب‌بندی را به درستی انجام دهند. ادامه یافتن این موضوع ضمن کاهش پیوسته از آب رادیاتور و احتمال گرم کردن خودرو یا هوا گرفتن سیستم می‌تواند موجب خرابی بلبرینگ شود.

نشت کولانت و رسوب پشت پولی‌ها به معنای خرابی کاسه نمد واتر پمپ است

بروز صدا

زمانی که تسمه بر روی پولی واتر پمپ ماشین قرار ندارد یا موتور الکتریکی به شفت واتر پمپ متصل نیست، شفت باید کاملا روان، بدون صدا و بدون لقی دوران کند. اگر به هنگام چرخش شفت واتر پمپ صدای سایش شنیده شود یا شفت دارای جابجایی جانبی باشد، به این معنا است که به احتمال بسیار زیاد بلبرینگ شفت آسیب دیده است و موجب جابجایی نسبی شفت و پره واتر پمپ می‌شود.

در این حالت ممکن است شاهد بروز نشتی از کاسه نمدها نباشید، اما اگر این موضوع در اسرع وقت برطرف نشود، خرابی کاسه نمدها در مدت زمان کوتاه حتمی است. در موارد نادر اگر آسیب‌دیدگی بلبرینگ بسیار شدید باشد، ممکن است بلبرینگ قفل کند، شفت داخل کُنس داخلی بلبرینگ بچرخد و آسیب ببیند یا حتی پره واتر پمپ از راستای محور طولی خارج شده و به هوزینگ آسیب بزند.

افت توان در گردش کولانت

ممکن است احساس کنید که با وجود عدم لقی در شفت و عدم وجود نشتی از واتر پمپ، پیشرانه خودرو شما کمی گرم‌تر از گذشته کار می‌کند. به‌جای این که دما مثلا بر روی ۸۵ درجه استاندارد قرار بگیرد، در گذر زمان نسبتا طولانی رفته‌رفته این دما بالاتر آمده و حالا بر روی ۹۰ درجه ثابت می‌ماند.

نمایی از تاثیر خورنده و ویرانگر کویتیشن بر هوزینگ واترپمپ

اگر فاکتورهای جانبی را کنار بگذاریم، در صورت خرابی واتر پمپ خودرو، این ایراد از خوردگی پره واتر پمپ یا هوزینگ آن نشات می‌گیرد. به این معنا که در هوزینگ‌های چدنی با پره‌های فولادی، استفاده از آب خالی یا آب دارای املاح (آب غیر مقطر و فاقد ضد یخ) می‌تواند موجب زنگ‌زدگی و خوردگی فلز شود و رفته‌رفته از تلورانس بسیار باریک هوزینگ کاسته، شکل مهندسی‌شده پره واتر پمپ را برهم بزند و موجب افت بازده واتر پمپ شود.

در پیشرانه‌های جدید از هوزینگ و پره آلومینیومی (یا پلاستیکی) استفاده می‌شود که در برابر خوردگی مقاوم است اما بروز پدیده سیالی کَویتِیشن (Cavitation) همچنان می‌تواند نقشی خورنده و آسیب‌زا بازی کند. کویتیشن زمانی اتفاق می‌افتد که مقداری هوا درون سیستم خنک‌کاری پیشرانه گیر کرده و این هوا به داخل واتر پمپ راه یابد. در این حالت برخورد سریع و محکم پره‌های پمپ به ترکیب کولانت و آب موجود در هوزینگ (همانند کوبیدن سریع و محکم کف دست بر سطح آب استخر)، باعث ایجاد حباب‌های خلا درون کولانت شده که به هنگام انفجار ناگهانی این حباب‌ها، ضربات بسیار ریز اما به‌شدت قدرتمند به قطعات درونی واتر پمپ (پره و هوزینگ) وارد می‌آید. قدرت خیره‌کننده کویتیشن می‌تواند تکه‌‌های ریز فلز را از روی قطعات جدا کرده و تاثیری شبیه به خوردگی به جا بگذارد.

ادامه یافتن این موضوع موجب بر هم خوردن تلورانس‌های باریک داخل واتر پمپ شده یا شکل هندسی پره واتر پمپ را به هم بزند که با افت توان در گردش کولانت همراه خواهد شد.

نشانه های خرابی واتر پمپ

واتر پمپ ماشین یکی از مهم‌ترین قطعات سیستم خنک‌کننده موتور خودرو محسوب می‌شود که وظیفه اصلی آن، پمپاژ و گردش مایع خنک‌کننده در مجموعه موتور است. این قطعه حیاتی با چرخش مداوم، دمای موتور را در محدوده مناسب نگه می‌دارد و از آسیب‌های ناشی از گرمای بیش از حد جلوگیری می‌کند.

نشانه‌های خرابی واتر پمپ را می‌توان در چند مورد خلاصه کرد:

• نشتی مایع خنک‌کننده از قسمت جلوی موتور
• صدای غیرعادی (معمولا صدای سوت یا غرش) از ناحیه تسمه تایم
• بالا رفتن غیرعادی دمای موتور
• لرزش تسمه تایم
• در موارد حاد، بخار کردن موتور

به محض مشاهده هر یک از این علائم، باید سریعا به تعمیرگاه مراجعه کرد.

تعمیر و تعویض واتر پمپ خودرو

فرآیند تعویض واتر پمپ شامل چند مرحله اصلی است. ابتدا باید مایع خنک‌کننده موتور به‌طور کامل تخلیه شود. سپس، بسته به مدل خودرو، تسمه تایم یا تسمه دینام باید باز شود. در مرحله بعد، پیچ‌های اتصال واتر پمپ باز شده و قطعه معیوب خارج می‌شود. قبل از نصب واتر پمپ جدید، باید سطح نصب را کاملا تمیز کرد و واشر نو به کار برد.

پس از نصب واتر پمپ جدید، تسمه‌ها باید با کشش مناسب بسته شوند. سپس سیستم خنک‌کننده با مایع جدید پر می‌شود. توصیه می‌شود همزمان با تعویض واتر پمپ، تسمه تایم و سایر قطعات مرتبط نیز بررسی و در صورت نیاز تعویض شوند.

نکته مهم این است که هزینه تعویض واتر پمپ، اگرچه بسته به مدل خودرو متفاوت است، اما در مقایسه با هزینه‌های سنگین تعمیر موتور در صورت آسیب‌دیدگی ناشی از خرابی واتر پمپ، بسیار ناچیز است. همچنین، توصیه می‌شود این قطعه را حتما از نمایندگی‌های مجاز یا فروشگاه‌های معتبر تهیه کنید تا از اصالت و کیفیت آن اطمینان حاصل شود.

نتیجه گیری

سیستم واتر پمپ حتی در نوع برقی، یک سیستم ساده، کم‌استهلاک و نسبتا کم‌هزینه است. در صورت استفاده صحیح از خودرو (استفاده از کولانت و ضد یخ استاندارد به‌جای آب معمولی)، هواگیری سیستم، رسیدگی و بازدید دوره‌ای منظم، این مجموعه فنی تا سالیان دراز بدون مشکل کار کرده و در صورت بروز مشکلات رایج نظیر نشتی و سر و صدا، تنها با تعویض بلبرینگ و کاسه نمد دوباره به کار خود ادامه می‌دهد.

حداقل سالی یک بار شفت واتر پمپ، سرویس موتور الکتریکی (در نمونه‌های برقی)، افزایش تلورانس جانبی شفت، بروز صدا یا نشتی را مورد بررسی قرار دهید تا در صورت مشاهده مشکل، از آسیب‌های بیشتر جلوگیری کنید.

در صورتی که ایرادات رایج و پیش پا افتاده واتر پمپ را جدی نگیرید، خرید یک واحد واتر پمپ نو حداقل هزینه‌ای است که پرداخت خواهید کرد. گرم شدن مکرر و بیش از حد پیشرانه می‌تواند به شکل قابل توجهی از عمر و سلامت قطعات داخلی نظیر واشر سرسیلندر، رینگ پیستون و کیفیت روغن موتور بکاهد.

نویسنده: شهاب انیسی