Охлаждающие жидкости

Антифризы – охлаждающие жидкости (ОЖ), не замерзающие при низкой температуре.

Производители дают антифризам имена собственные («Тосол», «Лена» и пр.) и обозначают температуру замерзания (ОЖ-40 – до -40 °С, ОЖ-65 – до -65 °С).

Тосол – автомобильная охлаждающая жидкость, спроектированная в 1971 г. для автомобилей ВАЗ исследователями ГосНИИОХТа (Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии).

Разберемся подробнее: первые три буквы аббревиатуры "ТОСОЛ" говорят о технологии органического синтеза, а буквы ОЛ добавляются для соответствия всего слова названию спиртов (например, этанол, бутанол, метанол).

Торговая марка «Тосол» не прошла регистрацию, поэтому ее активно используют российские производители ОЖ. Рабочие свойства данных жидкостей могут различаться в зависимости от состава.

За границей термином "antifreeze" (антифриз) называли концентрат, добавляемый в воду в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. В данном термине не указывается антикоррозионная функция (защита системы охлаждения двигателя от коррозии). Словосочетание «engine coolant concentrate» («двигательный охладитель концентрированный») является более точным.

При сгорании топлива выделяется значительное количество тепла, поэтому двигателю требуется эффективная система охлаждения. Как правило, теплоотвод осуществляется через радиатор системы охлаждения.

Объем теплоты, пропускаемый системой охлаждения двигателя, довольно велик. 1/3 энергии от сгораемого топлива должна рассеиваться охлаждающей жидкостью, тогда как допустимая для применения энергия на коленвале двигателя составляет примерно 1/4 от этой тепловой энергии для бензинового двигателя или 1/3 для дизельного.

Классической охлаждающей жидкостью является вода.

Природная вода – это раствор солей и минералов. Кальциевые и магниевые соли вместе с хлоридами и сульфатами (в меньшей степени) – причина жесткости воды. Карбонатная жесткость воды ведет к формированию осадочных отложений или накипи на металлической поверхности системы охлаждения.

Солевые накипи снижают теплоотвод от системы охлаждения, что позволяет избежать серьезных неприятностей – заклинивания поршня или повреждения блока цилиндров.

Более того, сульфаты и хлориды способствуют повышению риска возникновения коррозии металлов системы охлаждения. Есть и другие минусы воды в роли ОЖ: она застывает при 0 °С, закипает при +100 °С и подвержена испарению.

Чтобы повысить температуру кипения, систему охлаждения двигателя герметизируют. При этом невозможно серьезно повысить температуру кипения, поскольку на элементы системы охлаждения оказывается значительное давление (особенно от этого страдают шланги, резиновые уплотнения, радиатор).

Что касается застывания, то предел замерзания воды возможно снижать благодаря добавлению одноатомных спиртов. Тем не менее, их низкая точка кипения (+65...+82 °С) не позволяет их применять активно. Глицерин имеет высокую температуру кипения (+290 °С), но при низкой температуре демонстрирует плохие свойства (увеличивается вязкость, что ведет к плохой прокачиваемости).

Недостатки воды можно выправить, максимально сохранив ее достоинства. Для этого используется водно-гликолевая смесь. По своему составу это водный раствор этиленгликоля. Раствор проявляет агрессию к металлическим элементам системы охлаждения. Для этого в охлаждающую жидкость добавляется набор антикоррозионных присадок (ингибиторов коррозии), а также противовспенивающих и стабилизирующих.

Концентрация этиленгликоля в ОЖ влияет на показатели плотности, температуры замерзания и кипения. Также нужно принимать во внимание качество воды – это  существенно воздействует на присадки в составе ОЖ.

Главные параметры ОЖ на базе этиленгликоголя сформулированы в нормативном документе ГОСТ 28084-89 «Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия».

Документ прописывает внешний вид охлаждающей жидкости, ее плотность, температурный предел кристаллизации, точку образования коррозии, вспениваемость. Не оговаривается состав и концентрация присадок, смешиваемость ОЖ. Эти вопросы, а также цвет жидкости (синий, зеленый, желтый) решает производитель.

Государственных стандартов, определяющих рабочий срок службы антифриза и условия его тестирования, не существует. Сертификация ОЖ проходит добровольно.

Эксплуатационные требования к импортным концентратам ОЖ для легковых автомобилей определяются ASTM D 3306 («Технические условия для охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля для автомобиля с легкими условиями эксплуатации»), а к ОЖ для грузовых автомобилей и спецтехники – ASTM D 4985 («Технические условия для охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля с низким содержанием силиката для двигателей с тяжелыми условиями эксплуатации»).

ASTM D 3306 и ASTM D 4985 также содержат список физико-химических свойств и рабочих требований к охлаждающим жидкостям.

Помимо общих стандартов, многие автопроизводители применяют свои спецификации, содержащие дополнительные требования. Скажем, стандарты General Motors USA – Antifreeze Concentrate GM 1899-M, GM 6038-М.

Подобные нормативы порой воспрещают добавлять в антифриз ингибиторы коррозии с нитритами, нитратами, аминами, фосфатами и ограничивают предельную концентрацию силикатов и буры.

Нитриты и нитраты вступают в реакцию с аминами, формируя опасные соединения, ряд из которых канцерогенные. Лимитирование состава фосфатов, силикатов, боратов снижает количество накипи в системе охлаждения, повышает рабочий срок уплотнений водяного насоса.

Со временем охлаждающая жидкость теряет свои рабочие свойства: снижается содержание  ингибиторов, уменьшается способность передавать тепло, повышается пенообразование. Процесс старения идет быстрее, если в системе охлаждения оказываются отработанные газы или воздух. Следовательно, необходимо регулярно следить за местами потенциальных утечек жидкости и за внешним видом шлангов.

Интервал замены антифриза указан в инструкции к автомобилю или на этикетке ОЖ.

В некоторых случаях охлаждающая жидкость требует замены раньше предписанного в инструкции срока:

• Формируется желеобразная паста на горловине расширительного бачка, при отрицательной температуре происходит помутнение, образуется осадок, учащаются интервалы между работой электровентилятора
• Жидкость приобретает рыже-бурый цвет. Это означает, что в системе началась коррозия. Охлаждающую жидкость следует как можно быстрее заменить независимо от того, сколько она отработала

В работе плотность ОЖ измеряют ареометром. Если уровень охлаждающей жидкости понизился, то, возможно, испарилась вода или где-то есть утечка. Если проблема в недостатке воды – ее следует долить (можно использовать как дистиллированную, так и простую кипяченую воду). В случае обнаружения утечки необходимо долить охлаждающую жидкость.

Российские ОЖ, произведенные разными фирмами по одним ТУ, можно смешивать. Но если ТУ различны, лучше воздержаться от этого. Ингредиенты присадок могут вступить в реакцию друг с другом и лишиться своих полезных качеств.

Приобретать следует такую охлаждающую жидкость, которая рекомендована в инструкции по эксплуатации автомобиля. Особняком стоят антифризы Cool Stream, являющие собой результат последних разработок в области предохранения металлов от коррозии.

В основу присадок антифризов Cool Stream входят экологически безопасные карбоновые кислоты. Концентрат ОЖ не заливают в систему охлаждения. С помощью его и воды вырабатывается охлаждающая жидкость. Соотношение разбавления вы найдете на этикетке.

Классификация импортных антифризов:

• ASTM D 3306 – антифризы для легковых автомобилей и легких грузовиков
• ASTM D 4985 – антифризы для тяжелой техники
• G 11 – антифризы для легковых автомобилей или легких грузовиков
• G 12 – антифризы для тяжелой техники

Сведения об отсутствии силикатов (free of silicate/silicate free) важны для применения ОЖ в двигателях тяжелой техники. При возрастании температуры силикаты могут превратиться в гелеобразные вещества, которые в свою очередь могут забить каналы системы охлаждения.

Важно обращать внимание на упаковку: качественный товар тщательно упаковывают. Тара обычно закрывается пробкой со специальной «колючей» полосой; она, а также пломба должны быть плотно прилегающими к упаковке, целыми.

Обязательно проверить герметичность упаковки. Для этого можно просто перевернуть ее либо сжать с боков. Обнаружив сочащуюся жидкость или шипение воздуха, следует отказаться от покупки.

Если канистра прозрачна, следует воспользоваться этим и постараться рассмотреть содержимое. Жидкость должна быть прозрачной, без осадка. При встряхивании канистры образовавшаяся пена должна осесть за 3 секунды (у концентрата – 5-6 сек).

Этикетка должна быть качественно напечатана и хорошо приклеена. Штрих-код, этикетка, все цифры и изображения должны читаться свободно. На этикетке также указывается наименование изготовителя, контактные данные, инструкция по использованию ОЖ, предел температуры кипения (замерзания), срок хранения, дата изготовления.

Основная задача охлаждающей жидкости (тосола, антифриза) – не дать замерзнуть системе охлаждения двигателя на морозе и уберечь от перегрева летом. База ОЖ –  гликолевый эфир –  моноэтиленгликоль (МЭГ).

В состав ОЖ входит еще примерно 10 разных добавок – все они нужны для обеспечения средства всеми необходимыми свойствами. ОЖ на базе МЭГ допускается смешивать и разводить с учетом концентрации МЭГ и сноской на противокоррозионные качества.

Охлаждающая жидкость стойка к замерзанию при низкой температуре, к воспламенению, не закипает, не пенится, не оказывает негативного влияния на элементы системы охлаждения, стабильна в работе, обладает высокой теплопроводностью.

Согласно ГОСТ 28084-89, есть 3 вида российских ОЖ: ОЖ-К (концентрат), ОЖ-40, ОЖ-65. У каждой ОЖ есть свои температуры замерзания.

Например, литеры А40-М обозначают: А – автомобильный, М –  модернизированный, 40 – температура замерзания -40 °С. К импортным антифризам, произведенным из зарубежных концентратов, юридически не могут быть применены условия ГОСТ, но технические параметры можно сравнить и убедиться, что у импортных продуктов они строже.

Если исходить из параметра температуры замерзания, то отечественные ОЖ коренным образом не отличаются от иностранных.

Однако, например, обычный 1:1 водный раствор МЭГ в сочетании с водой тоже обладает температурой замерзания примерно -40 °С. Но если исходить из показателя устойчивости к коррозии, данный раствор в условиях высокой температуры гораздо более агрессивен, нежели вода.

Главное отличие в добавках. Количество технических характеристик, которые подлежат контролю у заграничных образцов около 30 (10 у отечественных).

Цвет охлаждающей жидкости не влияет на ее характеристики. Выработанная ОЖ не имеет цвета и искусственно окрашивается специально для того, чтобы она не была случайно употреблена в пищу. Как правило, выбирается броский цвет. В нашей стране чаще используется синий или светло-зеленый цвет, в Германии жидкость красится в темно-зеленый цвет, а в Италии – в красный.

Самый распространенный способ использования антифриза в Европе – разведение концентрата. Как правило, концентрат разводится в таком соотношении: 1:1 – температура замерзания -40 °С; 2:3 (концентрат/вода) – температура замерзания -30 °С; 1:2 – температура замерзания -20 °С.

Охлаждающая жидкость при эксплуатации меняет свои свойства: уменьшается запас щелочности, повышается склонность к пенообразованию, снижается способность защиты от коррозии. Стандартный эксплуатационный срок ОЖ – 3 года (60 тыс. км) при условии сохранения необходимой плотности не менее 1,075 кг/см³.

При замене ОЖ следует учитывать тот фактор, что если летом вместо ОЖ использовалась обычная вода, то стенки системы охлаждения могли покрыться накипью. В этом случае следует аккуратно промыть систему охлаждения водой со средствами для ликвидации накипи, а затем запустить двигатель на 15-20 мин.

При замерзании ОЖ не расширяются и не превращаются в твердую сплошную массу (как, например, вода). Просто получается рыхлая масса из водных  кристаллов. Как правило, образование данной массы не ведет к заморозке радиатора и не мешает запуску двигателя. Кристаллизация раствора не ведет к большим изменениям, механических повреждений радиатора не происходит.

После запуска и прогревания двигателя антифриз очень скоро становится жидким. Для импортных ОЖ имеются такие характеристики как температура  образования хлопьев льда (например, -38 °С) и температура замерзания (-45 °С).

От качества охлаждающей жидкости зависит надежная работа автомобиля и ваша безопасность.