O для охлаждающих жидкостей

 

В соответствии со статистикой отказов четвертое место по их количеству приходится на систему охлаждения дви­гателя. В то же время следует отметить, что при работе двигателя внутреннего сгорания системе охлаждения не­обходимо поглотить до трети всей энергии, выделяемой при сгорании топлива. Например, в бензиновом двигате­ле на эффективную работу затрачивается только около 25% выделившегося тепла, на неполноту сгорания 2—5%, с отработанными газами уносится 40—50%, а оставшиеся 14—20% отводятся охлаждающей жидкостью, маслом и расходуются за счет теплового излучения в окружающее пространство. В результате негерметичности и загрязне­ния системы охлаждения наблюдается перегрев двигате­ля, который приводит к резкому росту интенсивности из­нашивания всех трущихся поверхностей. Значительный перегрев опасен возможным возникновением задиров поршня и стенок цилиндра и, как следствие, заклинива­нием двигателя.

Отложения в системе охлаждения препятствуют нор­мальному теплообмену, блокируют работу клапанов термо­стата и механизмов регулировки. При высоких темпера­турах двигатель перестает работать экономично, увеличи­вается износ его деталей, возрастает вероятность возник­новения отказов, снижается динамичность и мощность.

Для охлаждения двигателя внутреннего сгорания при­меняются различные охлаждающие жидкости. Когда температура окружающего воздуха стабильно выше 0 °С, воз­можно применение чистой (дистиллированной) воды. Вода обладает наибольшей охлаждающей способностью, так как имеет наивысшую теплоемкость — 4,19 кДж/(кгК), небольшую кинематическую вязкость — 1 сСт, высокую теплопроводность и теплоту испарения. При этом вода неядовита, пожаробезопасна и относительно дешева.

Однако применение в качестве охлаждающей жидко­сти обыкновенной или дистиллированной воды при от­рицательных температурах окружающего воздуха недо­пустимо, так как она замерзает со значительным увели­чением объема (до 10%), что приводит к разрушению радиатора, головки блока цилиндров или патрубков сис­темы охлаждения. Так как температура закипания воды равна 100 °С, стабильно удерживать режимы эксплуатации двигателя в диапазоне от 0 до 100 °С практически невоз­можно. Использование воды приводит к возникновению явления кавитации, образованию накипи, загрязнению радиатора и внутренних полостей, что существенно сни­жает теплоотвод и приводит к нарушению теплового ре­жима работы двигателя.

Механизм разрушения поверхности при кавитации заключается в следующем. Если давление в какой-либо точке жидкости приравнивается к давлению насыщенно­го пара этой жидкости, то жидкость испаряется, образуя паровой пузырек (рис. 37а).

Газопаровые пузырьки, образовавшиеся за 0,002 с, имеют размеры до 6 мм в диаметре. Перемещаясь вместе с потоком жидкости, они попадают в зоны высоких дав­лений (рис. 376, в). Пар конденсируется, газы растворя­ются за 0,001 с, и в образовавшиеся пустоты с огромным ускорением устремляются частицы жидкости, что сопро­вождается ударным восстановлением равномерности по­тока (рис. 37г).

Кавитации подвергаются различные трубопроводы, гильзы цилиндров и другие детали. В результате появля­ются вибрации, стуки, что приводит к ослаблению кре­пежных деталей, смятию резьбы, разгерметизации уплот

 

 

Рис. 37. Взрывное разрушение пузырьков пара в системе охлаждения двигателя при кавитации

 

нений и т. д. В связи с этим чистую воду можно исполь­зовать только в каких-то чрезвычайных ситуациях.

Автохимической промышленностью выпускаются спе­циальные охлаждающие жидкости — антифризы, или то-солы.

Антифриз — это водный раствор моноэтиленгликоля (этиленгликоля, гликоля) в различных концентрациях, обеспечивающий низкотемпературные свойства охлаж­дающей жидкости. Этиленгликоль в чистом виде — мас­лянистая желтоватая жидкость без запаха с температурой кристаллизации -11,5 °С и температурой кипения +197 °С.

Тосол — это торговая марка антифриза, прототипом которой является итальянская охлаждающая жидкость, появившаяся в России после строительства Волжского автомобильного завода. Со временем тосол приобрел на­рицательное значение, став фактически синонимом сло­ва антифриз.

Этиленгликоль является сильным пищевым ядом, по­этому после контакта с антифризами необходимо тща­тельно мыть руки с мылом. Специальных мер защиты кожи и дыхательных путей при работе с антифризом не требуется, но допускать его попадания в организм кате­горически не следует.

Концентраций гликоли, % объем.Рис. 38. Зависимость температуры замерзания охлаждающей жидкости от содержания моноэтиленгликоля

С водой этиленгликоль образует эвтектический рас­твор, температура кристаллизации которого меньше, чем любого из составляющих его компонентов (рис. 38). Это свойство используется при получении автомобильных антифризов.

Рис. 39. Процентный состав антифриза:

2,5% — функциональные присадки;

515% — дистиллированная вода;

46% — моноэтиленгликоль

 

Антифризы выпускают готовыми к применению, а также в виде концентра­тов. Неразбавленный анти­фриз не применяется, так как температура его замер­зания составляет всего —13°С По мере разбавления во­дой температура замерза­ния антифриза понижает­ся и достигает минимума (около —65 °С) при соот­ношении 2/3 концентрата

и!/з В°ДЫ (рис. 39).

Цвет антифриза не име­ет принципиального значе ния. В то же время большинство антифризов с темпера­турой замерзания —40 °С окрашено в синий (бирюзовый) цвет, а с температурой замерзания —65 °С — в красный (розовый) цвет. Флуоресцентные добавки, вводимые в современные антифризы, служат для быстрого и точного определения места течи при освещении двигателя специ­альными УФ-лампами.

Антифризы высокого качества соответствуют требо­ваниям, представленным в табл. 37.

Таблица 37 Функциональные требования к автомобильным антифризам

 

Показатель	Требования по ГОСТ 28084-89
Плотность, кг/м3, при температуре 20 °С	1085-1100
Температура начала кристаллиза­ции, °С, не выше	-65
Щелочность, см3, не менее
Вспениваемость: объем пены, см3, не более устойчивость пены, с, не более	30 3
Водородный показатель, рН	7,5-11,0
Коррозионное воздействие на металлы, г/мм2, в сутки, не более медь М1 ГОСТ 859 латунь ГОСТ 2208 припой ПОС 40-2 ГОСТ 21930 алюминий АЛ-9 ГОСТ 48178-80 чугун СЧ18-36 ГОСТ 1412 сталь 10 ГОСТ 1050	0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1
Набухание резины при температуре 100 °С в течение 72 ч, %, не более марка 57-5006, класс ТРП-100-60 марка 57-7011, класс ТРП-160	0,5 0,5
Массовая доля жидкости, перего­няемой до температуры 150 °С, %, не более

Антифриз обеспечивает:

максимальный диапазон рабочих температур двига­
теля — от —65 до +135 °С;

смазывание подшипника насоса охлаждающей жид­
кости, что продлевает его ресурс;

защиту сальника насоса охлаждающей жидкости и
резинотехнических изделий системы охлаждения двига­
теля от высыхания, растрескивания и течей;

отсутствие пенообразования за счет наличия анти­
пенных (антикавитационных) добавок;

пассивацию и защиту металлических частей систе­
мы охлаждения двигателя от коррозии за счет антифрик­
ционных присадок (ингибиторов коррозии);

высокую теплопроводность и защиту от возникно­
вения перегретых («горячих») участков в системе охлаж­
дения двигателя и образования накипи;

безопасность пластика, резиновых деталей и лако­
красочных покрытий;

длительное и надежное функционирование охлаж­
дающей жидкости за счет специальных стабилизаторов
(например, на основе карбоксилат-комплекса).

Один из признаков качества антифриза — наличие официального допуска и соответствие одному из зару­бежных стандартов. Например, американским стандартам ASTM D3306 и ASTM D4556, бельгийскому BT-PS-606A, английскому BS 6580. Наличие на упаковке допусков BMW, DAF, Volvo, Mercedes-Benz, VW, GM, Ford также указывает на изначально высокое качество антифриза.

Охлаждающую жидкость необходимо заменить новым антифризом в следующих случаях:

при длительном использовании без замены более
рекомендуемого срока (обычно 1—3 года), так как базо­
вые присадки и добавки к этому времени утратят свои
свойства;

в случае частого добавления в систему охлаждения
обычной (недистиллированной) воды, что может привес­
ти к увеличению накипи и нейтрализации функциональ­
ных присадок; в случае приобретения подержанного автомобиля с
пробегом, когда нет уверенности в качестве используе­
мой в нем охлаждающей жидкости;

при приближении холодного времени года, если в
двигателе используется вода.

Приблизительно оценить качество уже используемого или приготовленного к применению антифриза можно простыми способами. При температуре окружающего воздуха около +20 °С следует проверить плотность анти­фриза с помощью обыкновенного ареометра (плотноме­ра) и по ней определить возможную температуру замерза­ния. Качественная охлаждающая жидкость должна иметь плотность не менее 1072 кг/м3, что обеспечит ее работо­способность до температуры —40 °С.

Водородный показатель (рН), характеризующий кон­центрацию свободных ионов водорода в воде, можно оценить по лакмусовой индикаторной бумажке. Окраши­вание ее в розовый цвет после попадания капли анти­фриза указывает на значительное содержание кислоты (рН = 1-5). Такой антифриз опасен для системы охлаж­дения двигателя вследствие проявления активных корро­зионных процессов. Если цвет лакмусовой бумажки не меняется (рН = 6-7), это указывает на пригодность охлаж­дающей жидкости к применению (возможно, в систему охлаждения залита обыкновенная вода). Зеленый цвет лакмусовой бумажки (рН = 7—9) свидетельствует о доста­точно высоком качестве антифриза (рис. 40). Посинение лакмусовой бумажки (синий или фиолетовый цвет) объ­ясняется высоким содержанием щелочи (рН = 10—13), что будет приводить к значительному образованию наки­пи и возможному перегреву двигателя.

Для длительной и надежной работы системы охлажде­ния необходимо регулярно проводить ее осмотр и диаг­ностику. Перед началом движения внимательно осмотри­те радиатор, двигатель, насос, соединения шлангов сис­темы охлаждения на предмет отсутствия течей и трещин трубопроводов, а также наличия хомутов и их затяжек

 

Рис. 40. Определение водородного показателя (рН)

охлаждающей жидкости при помощи индикаторной бумаги:

в данном случае рН = 8

 

Если в местах соединительных хомутов или на радиаторе имеются белесые подтеки, возможно, в этих местах есть незначительные течи. Также следует проверить крышку радиатора (расширительного бачка), так как встроенный в нее расширительный клапан может быть забит накипью или продуктами коррозии и не выполнять функции регу­лировки давления в системе охлаждения в заданных пре­делах. Рекомендуется осмотреть внутреннюю полость гор­ловины радиатора на наличие гелеобразных отложений и накипи. Если двигатель перегревается, а давление в патрубках системы охлаждения на работающем двигателе нормально ощущается при сдавливании патрубка рукой, это также указывает на значительное образование накипи на внутренних полостях системы охлаждения. Наличие накипи требует проведения промывки и герметизации всей системы охлаждения специальными моющими и ре-монтно-профилактическими препарами (табл. 38)

Таблица 38

Характеристики некоторых присадок и добавок к охлаждающим жидкостям

 

Препарат	Фирма-производитель, страна	Назначение
Промывки системы охлаждения
Промывка систе­мы охлаждения (торговая марка LAVR next)	НПО «Поликом», Россия	Профилактическая промыв­ка системы охлаждения двигателя, начиная с первой замены охлаждающей жид­кости
Промывка радиа­тора	НПП «Астро-хим», Россия	Промывка системы охлаж­дения от накипи, ржавчины и жировых отложений
7 Minute Radiator Flush	Hi-Gear Products Inc., США	Очистка системы охлажде­ния от накипи, жировых отло­жений
Kuhler Reiniger	Liqui Moly GmbH, Герма­ния	Удаление отложений в сис­теме охлаждения и обеспе­чение нормальной темпера­туры двигателя, его надеж­ности
Защитные и восстанавливающие добавки
Water Pump Lube & Cooling System Rust Stop	StepUp Brends Inc., США	Защита от коррозии систем охлаждения; смазка и пре­дотвращение скрипов и шумов сальника насоса охлаждающей жидкости; уменьшение пенообразо-вания
Radiator Rust Stop	Hi-Gear Products Inc., США	Защита системы охлаждения двигателя от накипи и корро­зии, смазка насоса охлаж­дающей жидкости
Cool Master	Hi-Gear Products, Inc	Восстановление защитных свойств охлаждающей жид­кости и продление срока службы до 2-3 лет
Герметики системы охлаждения
Герметик радиа­тора (торговая марка LAVR next)	НПО «Поликом», Россия	Устранение течи антифриза из элементов системы охлаж­дения

Продолжение табл. 38

Препарат	Фирма-производитель, страна	Назначение
Остановка течи радиатора (торго­вая марка Fenom)	НПФ «Лабора­тория трибо-технологии», Россия	Остановка и предотвраще­ние течи и коррозии в систе­ме охлаждения двигателя (радиатор, блок цилиндров, отопитель салона и др.)
Radiator Stop Leak	Hi-Gear Products Inc., США	Устранение течи антифриза или воды в системе охлаж­дения
Kuhler Dichter	Liqui Moly GmbH, Германия	Герметизация небольших мест утечки в радиаторе, пористости металла в местах пайки, волосяных трещин

Присадки и добавки в систему охлаждения бывают моющего, профилактического и ремонтного назначения. Первую группу составляют препараты, предназначенные для очистки (промывки) системы охлаждения двигателя для удаления различных загрязнений. Вторая группа при­меняется для стабилизации и восстановления свойств ох­лаждающей жидкости, защиты двигателя от образования накипи, появления коррозии и ржавчины. В третью груп­пу входят добавки, предназначенные для герметизации утечек жидкости из системы охлаждения.

При очистке (промывке) системы охлаждения двига­теля препарат-промывку заливают в охлаждающую жид­кость, пускают двигатель и оставляют его работать на хо­лостых оборотах с открытой крышкой радиатора и кра­ном отопителя на указаное в инструкции время (3, 5, 7, 15 мин).

Во избежание ожога не открывайте крышку радиатора (расширительного бачка) на горячем двигателе!

После охлаждения двигателя слейте отработавшую охлаждающую жидкость и заправьте новую. Часть анти­фриза может не войти в радиатор в связи с наличием воз­душных пробок в системе охлаждения. Пустите двигатель и оставьте его работать на холостых оборотах с открытой крышкой радиатора 10 мин. Заглушите двигатель и дове­дите уровень антифриза до нормы.

При обнаружении течи охлаждающей жидкости необ­ходимо применять соответствующие ремонтные препара­ты (антитечи). Они заливаются в охлаждающую жидкость, и двигатель продолжает эксплуатацию на обычных режи­мах. Допускается использовать большинство ремонтных препаратов-антитечей со всеми видами антифризов и лю­быми присадками в систему охлаждения двигателя. Они герметизируют в том числе и повреждения, которые до­статочно трудно диагностировать (можно определить лишь падение уровня охлаждающей жидкости) и локализовать. Применение антитечей позволяет быстро устранить воз­можные внутренние утечки, защищая камеру сгорания от возможного попадания в нее охлаждающей жидкости.

Если жидкость просто выкипает, можно доливать толь­ко дистиллированную воду, так как моноэтиленгликоль почти не выкипает.

 

 

O ПРЕПАРАТЫ