Охлаждающие жидкости

Требования, предъявляемые к жидкости для систем охлаждения двигателей, весьма разнообразны. Такая жидкость не должна замерзать и кипеть во всем рабочем диапазоне температур двигателя, легко прокачиваться при этих температурах, не воспламеняться, не вспениваться, не воздействовать на материалы системы охлаждения, быть стабильной в эксплуатации и при хранении, иметь высокую теплопроводность и теплоемкость.

В наибольшей степени этим требованиям отвечает вода и водные растворы некоторых веществ.

Вода имеет целый ряд положительных свойств: доступность, высокую теплоемкость, пожаробезопастность, нетоксичность, хорошую прокачиваемость при положительных температурах.

К недостаткам воды следует отнести: неприемлемо высокую температуру замерзания и увеличение объема при замерзании, недостаточно высокую температуру кипения и склонность к образованию накипи. Эти недостатки ограничивают применение воды в качестве охлаждающей жидкости. Однако в тех климатических зонах, где не бывает низких температур или автомобили эксплуатируются только в летний период, вода может применяться в системах охлаждения автомобилей. В этом случае важно знать ее свойства, чтобы избежать нежелательных последствий от эксплуатации двигателей на воде.

В первую очередь, это относится к накипи – твердым и прочным отложениям на горячих стенках системы охлаждения, образующимся в результате оседания на стенках бикарбонатов, сульфатов и хлоридов кальция и магния, содержащихся в воде.

Образование накипи, кроме ухудшения теплоотвода, приводит к увеличению расхода топлива. Так, при толщине накипи 1, 5...2 мм расход топлива может возрасти на 8...10 %. Это происходит вследствие недопустимого повышения температурного режима цилиндропоршневой группы из-за термического сопротивления слоя накипи.

Для предупреждения образования накипи в системе охлаждения используется два способа:

•введение антинакипинов (хромпик КзСг207, нитрат аммония NH4N0.3);

•умягчение воды перед заливкой в систему (кипячением, перегонкой или обработкой кальцинированной содой МазСОз).

Наличие у современных двигателей двухконтурной системы охлаждения с термостатом исключает возможность применения воды в зимнее время. Это связано с тем, что после пуска охлаждающая жидкость для более быстрого прогрева двигателя циркулирует только по малому контуру, минуя радиатор. Время открытия термостата и циркуляции по большому контуру может быть достаточно большим, особенно при низких температурах. В течение этого времени вода в радиаторе без циркуляции может замерзнуть, что приведет к его размораживанию.

При определенных условиях эксплуатации автомобилей: высокой температуре окружающего воздуха, буксировке прицепа, движении по бездорожью на пониженных передачах и т.д. – охлаждающая жидкость может нагреться до температуры кипения. Эффективность охлаждения в этом случае резко падает, двигатель перегревается, возможен его выход из строя. Для устранения этого необходимо применять охлаждающую жидкость с повышенной температурой кипения и герметизировать систему охлаждения.

Системы охлаждения современных двигателей герметичны, и жидкость в них находится под небольшим давлением, обычно около 0, 05 МПа, которое поддерживается клапаном радиатора. В новых моделях автомобилей давление в системе охлаждения еще выше (0, 12 МПа) и поддерживается клапаном в расширительном бачке. При давлении 0, 05 МПа вода кипит при 112 °С, а при 0, 12 Мпа – при 124 °С.

В последние десятилетия получили широкое распространение низкозамерзающие охлаждающие жидкости на основе водных растворов этиленгликоля с температурой кипения 197°С. В отличие от воды при замерзании охлаждающие жидкости не расширяются и не образуют твердой сплошной массы. Образуется рыхлая масса кристаллов воды в среде этиленгликоля. Такая масса не приводит к размораживанию блока и не препятствует запуску двигателя. Охлаждающая жидкость после пуска двигателя довольно быстро переходит в жидкое состояние. Однако прогрев отопителя салона затрудняется, поэтому необходимо поддерживать такую концентрацию охлаждающей жидкости, чтобы она не замерзала до температуры - 40...- 35 °С.

Охлаждающей жидкости присущи некоторые недостатки. Так, их теплопроводность и теплоемкость ниже, чем у воды, что несколько снижает эффективность систем охлаждения.

При нагреве охлаждающая жидкость увеличивается в объеме, ввиду чего в системе охлаждения устанавливается расширительный бачок. Этиленгликоль коррозионно агрессивен по отношению к металлам, поэтому в охлаждающую жидкость при изготовлении добавляют специальные антикоррозионные и противопенные присадки. Общее содержание присадок составляет 3...5 %.

Температура кипения охлаждающей жидкости достаточно высока и составляет 105⁰С. Поэтому в герметичной системе охлаждения современного автомобиля при нормальных условиях эксплуатации (без перегрева двигателя) потери охлаждающей жидкости происходят преимущественно из-за утечек (микрощели в радиаторе, ослабление креплений хомутов на шлангах и другие неисправности).

Восполнять уровень охлаждающей жидкости в системе охлаждения водой нежелательно, так как при этом снижается концентрация этиленгликоля в смеси, что ведет к повышению температуры замерзания.

Наиболее широко на автомобилях применяется антифриз Тосол А40-М. Допустимый срок службы антифриза «Тосол А40-М» составляет до 3 лет эксплуатации автомобилей или 60 тыс. км пробега.

При более длительных сроках эксплуатации на некоторых деталях системы охлаждения начинают появляться очаги коррозии, в первую очередь на крыльчатке водяного насоса, т.е. на чугуне. Корродируют также детали из алюминия, припой в радиаторе, латунные трубки радиатора и корпус термостата.

Охлаждающая жидкость в процессе эксплуатации изменяет свои характеристики: снижается запас щелочности, увеличивается склонность к пенообразованию, возрастает агрессивность к резине и увеличивается способность вызывать коррозию металлов. Интенсивность изменения характеристик охлаждающей жидкости зависит от средней рабочей температуры в двигателе [4].

В южных районах, где эти температуры обычно более высокие, охлаждающая жидкость стареет интенсивнее. В северных же районах страны она может служить и более трех лет.

Трехлетний срок службы «Тосола А40-М» гарантируется только при поддержании в течение этого времени требуемой плотности охлаждающей жидкости – не менее 1075 кг/м³. Добавление более 1 л свежего концентрата увеличивает срок службы охлаждающей жидкости примерно на год.

Охлаждающая жидкость «Лена-40» по свойствам близка к «Тосолу А40-М», но меньше коррозирует чугунные и алюминиевые детали.

Вопросы для самопроверки

1. Для каких целей предназначены амортизаторы?

2. Что является рабочим телом в амортизаторах?

3. К чему не должны быть склонны амортизаторные жидкости?

4. Для чего служат тормозные жидкости?

5. Что относится к основным свойствам тормозных жидкостей?

6. Увеличивается или снижается температура кипения увлажненной тормозной жидкости?

7. Расшифруйте А-40.

8. Для чего применяется тринатрий фосфат?

9. В чем недостатки «жесткой» воды?

10. Как меняет свои характеристики охлаждающая низкозамерзающая жидкость в процессе эксплуатации?