1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (проголосовало:10, оценка: 5,00 out of 5)
Загрузка...

Состав и свойства антифризов

Функции охлаждающей жидкости в ДВС.

Давным-давно (кажется, в прошлую пятницу©) я заинтересовался, каков же состав антифриза и какими свойствами обладает. Для того, чтобы упорядочить полученные в процессе получения ответа представления, и написана эта статья. Пользуйтесь. Если кого-то интересуют отличия тосола и антифриза, добро пожаловать на страницу, посвящённую разновидностям и классификации антифризов. А здесь будут рассмотрены вопросы, общие для всех видов автомобильных охлаждающих жидкостей.

Итак, для начала вспомним, а зачем вообще мы заливаем антифриз в автомобиль? Конечно же для того, чтобы отвести тепло от стенок камеры сгорания. Эта основная функция и выглядывает из-под термина «охлаждающая жидкость» (по-английски «coolant»). При этом выравнивается температурный режим деталей двигателя. Плохо, если в одной точке деталь имеет температуру 200 градусов, а в другой всего 50. Об этом говорит тот факт, что при поломке системы охлаждения часто «ведёт» головку блока цилиндров, именно из-за большой разности температур в разных частях детали и, соответственно, разного теплового расширения.

Ну и второстепенная, но тоже очень полезная функция, подогрев некоторых узлов автомобиля. Например, салона или дроссельного узла.

Схема системы охлаждения автомобиля

Схема системы охлаждения автомобиля

Раньше в качестве охлаждающей жидкости использовалась вода (про воздушное охлаждение говорить здесь не будем:)), которая имела несколько недостатков. Во-первых, вода замерзает при 0°C, а поскольку при замерзании она расширяется, то велика вероятность разрыва каналов циркуляции охлаждающей жидкости. Что и наблюдалось повсеместно лет 50 назад во время первых заморозков у машин, стоящих на улице с не слитой из системы водой.

Второй недостаток воды – кипение при 100°С. Конечно, в те стародавние времена моторы не были сильно форсированными, и в нормальных условиях мотор не нагревался до таких температур, но в жаркий день где-нибудь на подъёмах в гору машины «закипали» довольно часто.

И третий недостаток – высокая коррозионная активность воды. То есть мотор внутри попросту ржавел. При этом ухудшалась теплопроводность стенок деталей (у ржавчины примерно в 50 раз хуже, чем у металла), что со временем приводило к их перегреву. К тому же из-за частиц ржавчины могут засориться каналы системы охлаждения, или выйти из строя насос или термостат.

Состав антифриза и свойства его базовых компонентов.

Вышеуказанные недостатки воды заставили искать ей замену. Сейчас автомобильные антифризы состоят из двух базовых элементов – воды и этиленгликоля. В некоторых случаях (не в автомобилях) вместо этиленгликоля может использоваться пропиленгликоль, или соли.

Этиленгликоль — двухатомный спирт, в чистом виде имеющий температуру замерзания около -13°С и температуру кипения 197°С. Удивительное свойство водного раствора этиленгликоля заключается в более низкой температуре замерзания, чем каждого вещества в чистом виде. Так, смесь в пропорции 1 к 1 будет иметь температуру замерзания -38°С.

nizkotemperaturnye_svoistva_antifriza У ЭГ (или МЭГ – устоявшееся в среде производителей сокращение от слова моноэтиленгликоль, он же этиленгликоль) также есть недостатки. Во-первых, он токсичен, полстакана внутрь будут смертельны человека. Во-вторых, он более вязкий. Об этом свойстве мы поговорим ниже.

Однако, несмотря на недостатки водный раствор МЭГ решает две проблемы применения воды из трёх: температура замерзания при приемлемой вязкости гораздо ниже нуля, причём, в отличие от воды, замерзая, раствор практически не расширяется, что даёт гарантию сохранения в целости системы охлаждения автомобиля. Температура кипения того же раствора 1:1 выше ста градусов (около 106°С), а если учесть, что система герметична и в ней повышенное давление, то эта температура будет ещё выше. В общем, для обычного ДВС хватает с запасом.

Пропиленгликоль тоже штука хорошая, однако более вязкая, нежели МЭГ и на порядок более дорогая. Его основным достоинством является нетоксичность (отравиться им настолько непросто, что его используют в том числе и как пищевую добавку под номером E1520). Поскольку у автолюбителей нет привычки пить охлаждающую жидкость, то и в автомобильной системе охлаждения он не используется. К тому же высокая вязкость ухудшает теплоотведение (жидкость медленнее протекает по системе) и дополнительно нагружает насос, снижая его ресурс.

Говоря о вязкости нельзя не упомянуть ещё об одном компоненте, из которого иногда делают дешёвые отечественные тосолы (кстати, ТОСОЛ – это ставшее нарицательным название марки советского антифриза, изобретённого в 1969 году). Это глицерин. Вещество тоже не токсичное, по вязкости сравнимое с пропиленгликолем, однако существенно дешевле даже этиленгликоля. Отсюда и смысл его использования в производстве охлаждающих жидкостей для производителей. Как правило, глицериновый тосол имеет бо́льшую плотность (примерно 1.12-1.17г/см3 в отличие от МЭГовского 1.07-1.08 г/см3). Разброс значения плотности получается из-за того, что нередко производители смешивают этиленгликоль и глицерин в различных пропорциях балансируя между параметром плотности, температуры замерзания и себестоимости. О вреде высокой вязкости написано выше, хотя на этот параметр, как правило, никто внимания не обращает (в основном, просто не зная о нём). С себестоимостью всё понятно, чем дешевле, тем лучше, плотность желательно держать поближе к этиленгликолевой потому что потребитель может проверить тосол ареометром. При более высокой плотности он покажет фантастические цифры температуры замерзания в минус 54°С и ниже, что, естественно, не соответствует действительности. Саму же температуру замерзания проверить в бытовых условиях сложно. Нужен либо доступ к промышленным холодильникам, либо место жительства в Сибири с морозами ниже -40.

Ещё один негативный момент с глицерином в том, что он высокого качества достаточно дорог, поэтому в тосолах используется дешёвый и некачественный продукт, в котором обязательно выпадет осадок в процессе работы. Нерастворимые частицы осадка могут забить или сузить каналы системы охлаждения и привести как минимум к ухудшению теплоотведения, а как максимум (в случае с забитыми каналами) – к перегреву и поломке двигателя.

Состав пакета присадок и свойства антифриза, зависящие от них.

 

Остаётся проблема коррозии, которая МЭГом не только не решается, а и ещё больше усугубляется, поскольку МЭГ более активен в этом отношении, чем вода.korrozionnye_svoistva_antifriov

Для её решения в раствор добавляют присадки-ингибиторы коррозии, которые практически сводят на нет эту активность. Существуют несколько различных технологий производства антифризов, которые отличаются именно добавляемыми антикоррозионными присадками (базовые элементы, вода и моноэтиленгликоль, в составе антифризов почти у всех одинаковые). Подробнее об этом написано в этой статье.

Кроме этого в антифризы добавляют антикавитационные, антипенные и цветовые добавки. Первые минимизируют образование кавитационного износа (кавитация – это образование и схлопывание пузырьков с паром, в процессе которого образуется ударная волна, постепенно разрушающая твёрдые поверхности вплоть до сквозных дыр в гильзах), они особенно нужны в дизельных двигателях с гильзами цилиндров мокрого типа, а вот с антипенными присадками нас ждёт сюрприз: оказывается, их наличие или отсутствие в антифризе никак не сказывается на работе охлаждайки в двигателе по той простой причине, что при повышенном до 2-3 атмосфер давлении в замкнутой системе охлаждения (читай, в любом обычном автомобиле), пена не образовывается в принципе. А присадку эту добавляют для нужд производителя антифриза или завода-производителя автомобилей. При различных технологических манипуляциях антифриз и может запениться, усложняя работу конвейера.

Ну а цветовые добавки используются для «опознания» жидкости определённого вида (например, в некоторых странах цвета конкретных разновидностей тосола прописаны в законах), чтобы не залить случайно не то, что положено.

Однако в России таких нормативов нет, поэтому на практике у нас любой антифриз может быть любого цвета (обычно гибридный антифриз красят «под карбоксилатный» в красный цвет, опять же из экономических соображений).

Смешивать охлаждающие жидкости разных типов совсем не рекомендуется (нельзя, короче), потому что в этом случае присадки различных групп нейтрализуют друг друга, и вы получаете в моторе простой водный раствор этиленгликоля, иногда с осадком. На коррозионную активность такого раствора можно посмотреть в табличке выше по тексту.

Также цвет помогает понять, где протечка именно антифриза, а не моторного масла, или жидкости ГУРа, да просто уровень окрашенной жидкости лучше видно в расширительном бачке (без красителя антифриз был бы бесцветным). Кроме этого снижение интенсивности цвета и его изменение может говорить об истощении присадок в объёме антифриза. А это означает, что пора проводить его замену. Ну и для повышения лояльности потребителя тоже цвет можно использовать. Например, начать производить серо-буро-малиновый антифриз и использовать его для первой заливки на автозаводе. Автовладелец, исходя из соображения, что можно мешать зелёный с зелёным, красный с красным и т.д., будет искать именно серо-буро-малиновый антифриз. Ну и найдёт у одного единственного производителя, там и купит. За хорошие деньги, ибо эксклюзив:).

Чуть не забыл, иногда в состав антифризов добавляют вкусовую горькую присадку Bitrex, чтобы отбить охоту у детей и животных пить его. Напомню, этиленгликоль является ядом, при этом имеет сладковатый вкус. Кстати, этиловый спирт нейтрализует действие этиленгликоля (чем быстрее выпьете, тем больше вероятность, что останетесь в живых).

Итого.

  • Антифриз – это вода, смешанная с этиленгликолем (пропиленгликолем, глицерином) в пропорции примерно 1 к 1 с добавлением антикоррозионных, антикавитационных, антипенных и цветовых присадок.
  • Водный раствор этиленгликоля даёт низкую температуру замерзания и повышенную температуру закипания.
  • Коррозионная агрессивность этого раствора нейтрализуется антикоррозионными присадками.
  • В дешёвом тосоле часто применяют глицерин, имеющий большую вязкость. Иногда такой тосол имеет более высокую температуру замерзания (при смешивании с этиленгликолем для подгонки плотности).
  • Цвет антифризов ничего не говорит об их совместимости.