Для отвода тепла от камеры сгорания топлива (блока цилиндров) двигателей внутреннего сгорания используют охлаждающую жидкость (ОЖ) различного состава, которая должна отвечать следующим требованиям:
- ОЖ должна сохранять охлаждающие свойства весь заданный срок использования и не изменять агрегатного состояния своих компонентов (образование осадков, отложений или расслоения компонентов).
- ОЖ должна иметь максимальные значения температур замерзания и кипения.
- Пакет присадок (ингибиторы, красители, антипенообразователи и др.) не должен изменять физико-химические параметры ОЖ при амплитудном перепаде температур.
Традиционные охлаждающие жидкости IAT (Inorganic Acid Technology)
Охлаждающей жидкостью (антифризом) может служить целая гамма растворов солей, органических соединений и/или спиртов. Естественный отбор в ходе эксплуатации различных смесей выделил главные компоненты — вода и этиленгликоль. Процентное соотношение этих компонентов определяет основное свойство ОЖ — низкую температуру замерзания (до -70 °С) и температуру кипения выше точки кипения воды. ОЖ этого класса относятся к классу неорганических антифризов.
Антифризы ЭГ1.png
График показывает зависимость температуры замерзания раствора «Вода — ЭГ», а точнее, зависимость интенсивности образования кристаллов льда и кристаллов этиленгликоля (ЭГ) в растворе от их процентного соотношения. График зависимостей нелинейный, т.к. при снижении (повышении) температуры происходит изменение концентрации компонентов.
Особенности физических свойств пары «Вода — ЭГ»:
- Вода, даже в небольшой концентрации, резко снижает температуру замерзания ЭГ, который, в чистом виде, замерзает при температуре минус 12,3 °С. Дипольное строение молекулы воды препятствует образованию кристаллов ЭГ.
- Пространственное строение молекул ЭГ препятствует образованию крупных кристаллов льда. Возможно временное (до прогрева) снижение текучести раствора из-за образования кристаллов льда около 5 мкм и повышение концентрации ЭГ, что может приводить к повышению давления в системе охлаждения в момент пуска двигателя на холоде.
- Повышение концентрации ЭГ до значения плотности раствора 1,08 г/куб. см повышает температуру парообразования раствора до 108 °С, т.е. повышается охлаждающая способность ОЖ. При этом не происходит образования крупных образований кристаллов льда и ЭГ при низких температурах. Дальнейшее повышение концентрации улучшает морозостойкость и теплоемкость ОЖ, но и повышает стоимость антифриза.
- ЭГ полностью растворяется в воде и не образует слоев при длительном хранении. При длительном хранении ЭГ в чистом виде на крупных оптовых базах требуется перемешивание (один раз в 18 месцев), т.к. маслянистая консистенция ЭГ склонна к образованию гелеобразного осадка.
На основе этих свойств установлено разделение антифризов по температуре эксплуатации или по процентному соотношению компонентов на стандартные (-20…40 °С, содержание ЭГ 35…50%) и специальные (-40…65 °С, содержание ЭГ 50…65%).
Стандарты на антифризы
Стандартизацией антифризов занимались ведущие производители автомобилей и нефтехимики. Основные стандарты:
- SAE J 1034 (USA)
- ASTM D 3306 (USA)
- ONORM V5123 (Austria)
- AFNOR NF R15-601 (France)
- BS 6580: 1992 (GB)
- CUNA NC956 16 (Italy)
- JIS K2234 (Japan)
- ГОСТ 28084-89 (РФ)
В последнее десятилетие в нашей стране (да и в мире, с 1970 года) распространение получила система стандартизации, которую использует VAG (Volkswagen Audi Group). Нормативами VAG определены три группы ОЖ (антифризов) и приняты цвета красителей.
Неорганические или Гибридные антифризы
HOAT (Hybrid Organic Acid Technology) — G-11 или VAG TL 774-C. Цвет — сине-зеленый. Срок эксплуатации не более 2-х лет.
Ингибиторы (вещества, препятствующие коррозии) образуют защитную пленку на всех поверхностях системы охлаждения, которая может достигать толщин до 0,5 мм и значительно снижают эффективность теплопередачи системы (до 50%).
Российский «Тосол» является практически полным аналогом G-11. На практике, «Тосол», являясь торговой маркой, не имеет однозначной рецептуры (пожелания к характеристикам ОЖ изложены в ГОСТ 28084-89 и, не более того), что приводит к его несовместимости с G-11, не говоря о других антифризах, и «простору» для фальсификации.
Органические или Карбоксилатные антифризы
OAT (Organic Acid Technology) содержат две подгруппы:
- G-12 или VW TL 774-D (красный)
- G-12 Plus или VW TL 774-F (фиолетовый) с улучшенным пакетом присадок.
Срок эксплуатации — не более 5-ти лет.
Ингибиторы не содержат силикатов, нитритов, нитратов, фосфатов и других соединений, агрессивных по отношению к деталям системы охлаждения и экологии.
Соединения на основе карбоксильных кислот:
- Не создают сплошного защитного слоя. Ингибиторы «работают» только на поврежденном коррозией участке, создавая слой толщиной не более 0,01 мм, что не затрудняет теплообмен системы.
- Карбоксилаты более стабильны и расходуются из раствора только на «ремонт» системы охлаждения, что позволило поддерживать рабочую концентрацию ингибиторов в течение длительного времени.
- Пакет присадок обладает высокими антивспенивающими свойствами.
Органические антифризы являются «элитой» в линейке охлаждающих жидкостей для массовых автомобилей.
Производителем категорически не рекомендуется для смешивания G-12 с G-11. Производитель допускает смешивание G-12 Plus с G-11 или G-12, но не гарантирует сохранения свойств улучшенного пакета присадок. Обе группы рекомендованы для автомобилей Volkswagen, а также Audi, Skoda, Seat.
Лобридные антифризы
«Lobrid coolants» — G-12++, G-13 (желтый или оранжевый). Эта группа появилась в результате «борьбы с экологией». Основа осталась та же, но пакет присадок позволил увеличить срок эксплуатации до 7-ми лет.
Следует отметить, что наносить маркировку с литерой «G» имеют право производители антифризов, чья продукция прошла сертификацию по стандартам и в лабораториях VAG.