Охлаждающая жидкость. Классификация охлаждающих жидкостей

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное образовательное учреждение среднего

профессионального образования

Кемеровский профессионально-технический техникум

Обучающая статья.

Охлаждающая жидкость.

Классификация охлаждающих жидкостей

выполнил Кожанов Сергей Евгеньевич

преподаватель технических дисциплин

Кемерово 2014 г.

История появления охлаждающей жидкости

Работа любого современного двигателя внутреннего сгорания невозможна без наличия системы охлаждения. Всем известно, что только правильное ее функционирование обеспечивает эффективную работу силового агрегата. На протяжении долгой истории автомобилестроения конструкторы постоянно уделяли большое внимание повышению эффективности работы системы охлаждения. Первые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые производили в девятнадцатом столетии, комплектовались системой воздушного охлаждения. Моторы с водяным охлаждением начали выпускаться лишь немногим больше сотни лет назад. С тридцатых годов прошлого столетия в целях повышения эффективности охлаждения двигателей используются термостаты и помпы. Роль первых охлаждающих жидкостей выполняли растворы сахара, глицерина, меда, этиловые и метиловые растворы, а также солевые растворы хлоридов кальция и натрия. Этиленгликоль был впервые применен лишь в 30-х годах 20-го века.

Охлаждающая жидкость

Охлаждающая жидкость состоит из воды, антифриза, специальных присадок (ингибиторов коррозии), предохраняющих систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания от коррозионных процессов и саму жидкость от термохимического разрушения, и смазывающих материалов для насоса системы охлаждения (помпы). Антифризом называется соединение, при смешивании которого с водой понижается температура замерзания смеси. Антифризами являются практически все водные растворы неорганических солей  (хлористый натрий, калий,  кальций),анилин, спирты, глицерин, гликоли, целлозольвы,карбитолы и др.

Еще недавно нашим автовладельцам приходилось использовать в качестве охлаждающей жидкости только «Тосол», который был разработан в Советском Союзе. Лишь после того, как на отечественных дорогах начали появляться автомобили зарубежных марок, в магазинах стали продавать антифризы, произведенные за границей. В наши дни на прилавках специализированных магазинов имеется широчайший выбор охлаждающих жидкостей, поэтому зачастую выбрать антифриз, подходящий для конкретного автомобиля, становится далеко не просто.

В настоящее время применяются в основном охлаждающие жидкости на основе этиленгликоля. Этиленгликоль разбавляют водой в следующих пропорциях (этиленгликоль: вода) 1:1, 2:3, либо 1:2. Пропиленгликолевые антифризы менее токсичны, но их производство обходится дороже, и они имеют меньшую температуру кипения. Все этиленгликолевые охлаждающие жидкости по качеству отличаются друг от друга только набором (или отсутствием) необходимых присадок и степенью разбавления водой. Охлаждающие жидкости на основе гликоля очень ядовиты при приёме внутрь. Поскольку они сладкие на вкус, наиболее подвержены риску отравления дети и домашние питомцы. В США, например, на территории нескольких штатов обязали производителей добавлять в антифриз горькие вкусовые добавки. При отравлении гликолевый антифриз воздействует на центральную нервную систему, вызывая потерю координации, слабость, рвоту. Одним из лучших антифризов является 40° этиловый спирт, распространения которого в таком качестве не произошло из-за высокой стоимости, летучести и воспламеняемости.

Нормативные документы

В России ГОСТ 28084-89 “Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия” нормирует основные показатели охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля (концентрата, ОЖ-40, ОЖ-65): внешний вид, плотность, температуру начала кристаллизации, коррозионное воздействие на металлы, вспениваемость, набухание резины и т.д. Но он не оговаривает состав и концентрацию присадок, а также смешиваемость жидкостей. Это, а также цвет охлаждающей жидкости (синий, зеленый, желтый и т.п.) выбирает изготовитель.

ГОСТов, регламентирующих срок службы антифриза и условия ресурсных испытаний, пока нет. Техническая сертификация ОЖ необязательна.

Импортные антифризы в основном соответствуют нормам ASTM и SAE. Они регламентируют свойства концентратов и антифризов, исходя из их основы (этиленгликоля или пропиленгликоля) и условий эксплуатации.

Кроме общих стандартов, многие изготовители автомобилей применяют свои спецификации, с дополнительными требованиями. Например, нормы General Motors USA — Antifreeze Concentrate GM 1899-M, GM 6038-M или система нормативов G концерна Volkswagen. Такие документы часто запрещают вводить в антифриз ингибиторы коррозии, содержащие нитриты, нитраты, амины, фосфаты, и оговаривают предельно допустимые концентрации силикатов, буры и хлоридов.

Антифризы

Автомобильную охлаждающую жидкость чаще всего называютантифризом , так как температура её замерзания ниже температуры замерзания воды. Антифриз предназначен для предотвращения повреждения деталей, вызванного расширением воды при её замерзании. Антифризы имеют не только более низкую температуру замерзания (точнее — точку начала выпадения кристаллической фазы), но и значительно меньший коэффициент расширения при замерзании. Так, если вода при замерзании увеличивает объем на 9%, то раствор 25% этиленгликоля и 75% воды - на 3.5%, а раствор 40% этиленгликоля и 60% воды - только на 1.5%, что безопасно практически для любых конструкционных материалов.

Автомобильные антифризы состоят, как правило, из этиленгликоля (реже - пропиленгликоля, который в отличие от этиленгликоля не токсичен, но стоит значительно дороже), воды и пакета присадок, придающих антифризу антикоррозионные (ингибиторы коррозии), антипенные и флуоресцентные свойства. Этиленгликоль, помимо понижения температуры замерзания, приводит к повышению температуры кипения охлаждающей жидкости, что является дополнительным преимуществом при эксплуатации автомобилей в теплое время года. В антифризы добавляют красители, придающие антифризу тот или иной цвет, не имеющий отношения к его эксплуатационным свойствам и являющийся предметом договоренности производителя и потребителя. Часто один и тот же антифриз окрашивают в разные цвета для разных потребителей. Во многих случаях цвет антифриза может изменяться при эксплуатации в зависимости от сохранности пакета присадок, в этих случаях изменение цвета сигнализирует о непригодности антифриза для дальнейшего использования.

Все серьезные компании, производящие автомобили, имеют спецификации (перечень требований) на охлаждающие жидкости. Примеры спецификаций: Ford WSS-M97B44-D, Hyundai-KIA MS 591-08, Volkswagen TL 774C (G11), F (G12+), G (G12++), J (G 13), АВТОВАЗ ТТМ 5.97.1172-2005. В них перечислены тесты, которые должна пройти охлаждающая жидкость (антифриз), претендующая на право заправляться в автомобили этих компаний.

Соответствие спецификации автомобильной компании означает, что данный антифриз успешно прошел все перечисленные в ней испытания, и результаты были официально зарегистрированы в протоколах, отчетах или других документах. Производитель антифриза получает допуск (одобрение) на применение в данном типе автомобилей в форме документа — сертификата или письма. Антифриз включают в списки одобренных жидкостей, в сервисные книжки, химмотологические карты, и так далее. Такие списки одобренных жидкостей имеют российские автозаводы — АВТОВАЗ, КАМАЗ, ЛиАЗ, ЯМЗ, их можно увидеть в автомобильной документации, в сервисных книжках. Иностранные автозаводы часто размещают списки одобренных функциональных жидкостей (антифризов, масел, тормозных жидкостей) на своих Веб-сайтах, например Mercedes, MAN, Deutz и MTU. Испытания проводит сам производитель автомобилей или компания, которой он доверяет. Перечень тестов состоит из комплекса лабораторных, стендовых и ходовых испытаний.Проведение испытаний — процедура долгая и дорогостоящая, не всякий производитель (разработчик) антифриза сможет оплатить такую работу. Например, спецификация Ford WSS-M97B44-D предполагает ходовые испытания на 12 автомобилях в объеме 100 тысяч миль (160 тысяч км). У АВТОВАЗа требования «легче» — 35 тысяч км на 5 автомобилях.

У производителей автомобилей есть свои «пристрастия» к антифризам. Так, Ford, GM, Renault, Opel, Fiat, японские и корейские фирмы, предпочитают карбоксилатные антифризы. BMW и Chrysler используют только гибридные антифризы. Mercedes, Volkswagen (включая Audi, Seat, Skoda), MAN, Deutz допускают и карбоксилатные, и гибридные антифризы в зависимости от модели автомобиля и двигателя.

В условиях отсутствия единого стандарта для антифризов, часто применяют классификацию, в свое время использованную Volkswagen: все антифризы делятся на группы G11, G12 и G13 (G12 plus):

Антифриз G11 (силикатный). Используется этиленгликоль с небольшим пакетом присадок. Как правило самые дешевые антифризы. Данные антифризы отличаются низким отложением накипи, благодаря отсутствию в своем составе фосфатов, нитратов, боратов и амнионов. По причине присутствия соединений кремния (силикатов) полностью покрывает элементы системы охлаждения, создавая защитный слой, который немного ухудшает эффективность охлаждающей системы. По классификации VW окрашивается в синий цвет. Используется для а/м до 1996 года выпуска. Срок службы до 2 лет.

Антифриз G12 (карбоксилатный). Отличается технологией производства антикоррозионных присадок, основу которых составляют соли карбоновых кислот (карбоксилаты). Наилучшим образом подходит для высокооборотистых и температурнонагруженных двигателей. Активные элементы антифриза концентрируются в местах скопления коррозии, создавая сверхтонкий защитный слой. Помимо этого карбоксилатному антифризу характерен более длительный срок эксплуатации (до 5 лет). Обычно окрашивается в красный цвет (оттенки от розового до фиолетового). Применяется для а/м 1996 — 2001 гг выпуска. Не смешивается с антифризом G11.

Антифриз G12 plus (G13). Не содержит фосфатов, боратов, нитратов и силикатов, что обеспечивает низкое коррозионное воздействие. Помимо лучшей защиты, эти антифризы выделяются стойкостью своих эксплуатационных параметров – 5 лет службы для них скорее правило, чем исключение. G12plus смешиваются с антифризами классов G11, G12. За этим классом зафиксирован фиолетовый цвет. Применяются для а/м, выпущенных после 2001 года.

Антифриз G12 plus (лобридный или биполярный). Пакет присадок содержит органические ингибиторы в сочетании с соединениями кремния. Ингибиторы таких антифризов образуют сверхтонкую защитную плёнку на поверхности материалов системы охлаждения и расходуются только в случае возникновения очагов коррозии. Лобридные антифризы содержат в своём составе органические кислоты и силикаты. Силикаты расходуются на образование защитной антикоррозионной плёнки, а карбоновые составляющие защищают только те места, где может начаться коррозия. Температура кипения повышена до 135° C, что весьма актуально для современных двигателей. Рекомендован для автомобилей Volkswagen после 2008 года выпуска. Принципиальным отличием данного антифриза от всех существующих является неограниченный срок службы, при условии заливки в новый двигатель. Окрашивается в ярко-красный цвет.

Температура кипения антифриза при атмосферном давлении — не менее 108°С. Но в предкипящем состоянии жидкости уже образуются паровые пробки, нарушающие нормальную циркуляцию в системе охлаждения. Это может спровоцировать перегрев двигателя. Поэтому при постоянной эксплуатации машины в тяжелых условиях (городские пробки, песчаные дороги, грязь, снег) желательно применять антифриз с повышенной, хотя бы на пару градусов, температурой кипения.

Тосол

«Тосол» — торговое обозначение незамерзающей охлаждающей жидкости, разработанной в СССР, хотя в настоящее время это слово уже стало нарицательным. Слово «ТОСОЛ» образовано из аббревиатуры «ТОС» — «Технология органического синтеза», отдела НИИ органической химии и технологии, где работали создатели, и окончания «-ол», применяемого для обозначения спиртов (этиленгликоль — это двухатомный спирт). Для примера: «этанол» — этиловый спирт, «этан-1,2-диол» — этиленгликоль. По другой версии, «ОЛ» — сокращение Отдельной Лаборатории, разработавшей вещество.

В качестве антифриза в Тосоле используется этиленгликоль. ТОСОЛ предназначен для охлаждения двигателей автомобилей в любое время года в рамках температур, указанных в марках. Числа 40 и 65, стоящие в марках Тосола, означают начало температуры замерзания марки. Самая низкая температура замерзания системы этиленгликоль-вода составляет около −70 °C.

Существует три марки тосола:

Тосол марки А - концентрат;

Тосол марки А40 - антифриз с температурой замерзания минус 40 С;

Тосол марки А65 - антифриз с температурой замерзания минус 65 С.

Внешне стандартный ТОСОЛ-40 представляет собой жидкость голубого цвета, ТОСОЛ-65 — красный. Цвет необходим для определения чёткого уровня ОЖ в расширительном бачке, чтобы не путать разные марки, а также чтобы отличать подтёки охлаждающей жидкости от подтёков других эксплуатационных жидкостей. Изменение цвета охлаждающей жидкости в процессе эксплуатации сигнализирует о потере эксплуатационных свойств охлаждающей жидкости и необходимости её замены: после определённого периода эксплуатации ТОСОЛ становится сине-зелёным, затем зелёным, желтым и, наконец, обесцвечивается. Бесцветная жидкость (а без добавления красителя гликолевый антифриз бесцветен) работала бы не хуже окрашенной, с точки зрения работы охлаждающей жидкости краситель не имеет никакой функционально нагрузки. Тем не менее, изменение цвета сигнализирует о старении жидкости, в частности — выработке содержащихся в ней ингибиторов коррозии, что существенно снижает её эксплуатационные качества. Скорость изменения цвета зависит от рабочей температуры ОЖ: при работе двигателя с перегревом — порядка 105° С и выше — ТОСОЛ может пожелтеть уже за 500 часов работы и менее, тогда как при нормальной рабочей температуре — порядка 95° С — он меняет цвет на зелёный только через 500—600 часов и остаётся таким в течение длительного срока.

Срок службы и замена охлаждающей жидкости

При эксплуатации охлаждающая жидкость стареет — концентрация ингибиторов в ней постепенно снижается, теплопередача уменьшается, склонность к пенообразованию увеличивается, а незащищенные металлы интенсивно коррозируют. Ресурс антифриза прямо зависит от его качества и пробега автомобиля. Старение особенно интенсивно, когда в систему охлаждения просачиваются отработавшие газы или подсасывается воздух. Поэтому нужно чаще проверять места возможных утечек жидкости, а также состояние и крепление шлангов.

Срок замены антифриза предписывает автозавод или изготовитель ОЖ. Но иногда жидкость стареет раньше, при этом:

- образуется желеобразная масса на внутренней стороне горловины расширительного бачка, при незначительных отрицательных температурах (минус 10-15°С) в нем заметно помутнение (иногда как легкое облачко), выпадает осадок, а также чаще прежнего срабатывает электровентилятор радиатора. Когда появился хотя бы один из этих признаков, антифриз нужно сменить при первой же возможности;

- антифриз становится рыже-бурым. Значит, детали системы уже коррозируют. Такую охлаждающую жидкость нужно заменить немедленно, независимо от того, сколько она прослужила.

Антифриза в системе охлаждения может стать меньше из-за испарения из него воды или при утечках (негерметичности системы). В первом случае нужно доливать дистиллированную, а если ее нет — прокипяченную (около 30 мин) воду. Во втором — охлаждающую жидкость той же марки.

Отечественные ОЖ, произведенные разными изготовителями по одним техническим условиям, смешивать допустимо. Однако если номера ТУ неодинаковы, антифризы часто несовместимы. Компоненты комплексов присадок могут прореагировать друг с другом и потерять свои полезные свойства. Поэтому в безвыходном положении лучше долить воды, а потом — заменить всю жидкость в системе.

Список используемой литературы:

Кириченко, Н.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / Н.Б. Кириченко. - 8-е изд., стер.– М.: Издательский центр "Академия", 2012. – 208 с.

Гнатченко, И. И. и др. Автомобильные масла, смазки, присадки: Справочное пособие.— М.: ООО «Издательство АСТ»; СПб.: ООО «Издательство «Полигон», 2000.— 360 е.: ил.

Стуканов, В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы. Учебное пособие. Лабораторный практикум / В.А. Стуканов. М.: , 2002. - 203 с.

Список интернет источников:

Библиотека автомобилиста: книги, статьи, руководства…[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.viamobile.ru/index.php, свободный. – Загл. с экрана. – (Дата обращения: 18.10.2014).

AUTOLUB [Automotive Lubricants] - интернет-проект о смазочных материалах, применяемых в автомобилях [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://www.autolub.info/, свободный. – Загл. с экрана. – (Дата обращения: 20.10.2014).

Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. - http://wikipedia.org . - (дата обращения: 20.10.2014). 

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/73472-ohlazhdajuschaja-zhidkost-klassifikacija-ohla