1.2 Охлаждающие жидкости
В жидкостной системе охлаждения в качестве охлаждающих жидкостей применяется вода или антифризы. Антифриз - общее название для жидкостей, не замерзающих при низких температурах. В качестве базовых жидкостей антифризов используются смеси этиленгликоля, пропиленгликоля, глицерина, спиртов и других веществ с водой.
Антифриз предназначен для предотвращения повреждения деталей автомобиля из-за увеличения объема воды при её замерзании. Антифризы не только имеют более низкую температуру замерзания (точнее - точку начала выпадения кристаллической фазы), но и при замерзании образуют кашеобразную массу, образование которой не повреждает детали двигателя, хотя и не позволяет двигателю нормально работать. Поэтому температура замерзания является важной эксплуатационной характеристикой антифриза.
Автомобильные антифризы состоят из этиленгликоля, воды и пакета присадок, придающих антифризу антикоррозионные, антикавитационные, антипенные и флуоресцентные свойства. Этиленгликоль помимо понижения температуры замерзания приводит к повышению температуры кипения охлаждающей жидкости, что является дополнительным преимуществом при эксплуатации автомобилей в теплое время года.
По составу антикоррозионных присадок антифризы делятся на карбоксилатный, гибридный и традиционный типы.
Традиционные антифризы в качестве ингибиторов коррозии содержат неорганические вещества — силикаты, фосфаты, бораты, нитриты, амины, нитраты и их комбинации. Обозначаются терминами «Traditional coolants» или «Conventional coolants».
Традиционные антифризы считаются морально устаревшими, их не применяют на первой заправке автомобилей, они в основном вышли из употребления. Это связано с тем, что неорганические ингибиторы имеют небольшой (не более 2 лет) срок службы, и не выдерживают высоких (более 105°C) температур. Силикаты в процессе эксплуатации покрывает всю внутреннюю поверхность системы охлаждения силикатным слоем, что ухудшает теплообмен и снижает эффективность охлаждения двигателя. Тосол и его многочисленные модификации относятся к традиционному типу антифризов.
Гибридные антифризы содержат и органические, и неорганические ингибиторы (обычно силикаты или фосфаты). Обозначаются термином «hybrid coolants».
Карбоксилатные антифризы содержат ингибиторы коррозии на основе органических (карбоновых) кислот. В иностранной литературе обозначаются как «OAT coolants» (Organic Acid Technology). Карбоксилатные ингибиторы не образуют защитного слоя по всей поверхности системы, адсорбируются лишь в местах (очагах) возникновения коррозии с образованием защитных слоев толщиной не более 0,1 микрона. Карбоксилатный антифриз имеет больший срок службы (5 лет против 3 лет у гибридного и 2 лет у традиционного) и лучше защищает металлы от коррозии и кавитации, что обеспечивает оптимальное охлаждение двигателя.
Начиная с 2008 г. появился новый вид антифризов, в которых органическая основа сочетается с небольшим количеством минеральных ингибиторов. Для них еще не установлено общепринятого обозначения. Разработчики называют их «Lobrid coolants» и «SOAT coolants».
Смешивать можно антифризы одного типа. Смешение антифризов разных типов не рекомендуется, так как это разбалансирует пакеты присадок.
Схема циркуляции охлаждающей жидкости
Схема циркуляции охлаждающей жидкости изображена на рисунке 1.1.
Рис. 1.1 Схема системы охлаждения двигателя а) малый круг циркуляции б) большой круг циркуляции 1 - радиатор; 2 - патрубок для циркуляции охлаждающей жидкости; 3 - расширительный бачок; 4 - термостат; 5 - водяной насос; 6 - рубашка охлаждения блока цилиндров; 7 - рубашка охлаждения головки блока; 8 - радиатор отопителя с электровентилятором; 9 - кран радиатора отопителя; 10 - пробка для слива охлаждающей жидкости из блока; 11 - пробка для слива охлаждающей жидкости из радиатора
В зависимости от теплового состояния двигателя циркуляция жидкости в системе происходит по большому или малому кругу и обеспечивается насосом 5, который приводится в действие от шкива, соединенного через клиноременную передачу со шкивом коленчатого вала.
При нормальном тепловом режиме работы двигателя охлаждающая жидкость циркулирует по большому кругу. При этом клапан термостата 4 открыт и жидкость через патрубок 2 подается к верхнему бачку радиатора 1, откуда по трубкам сердцевины радиатора она поступает в нижний его бачок (направление движения жидкости показано стрелками). Жидкость, проходящая через радиатор, охлаждается воздухом, подаваемым под напором вентилятором, и потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля и регулируемым при помощи жалюзи (пластин-створок). Охлажденная жидкость через нижний патрубок радиатора подается к насосу и далее в рубашку охлаждения блока 6 и головки 7 блока цилиндров.
При пуске и работе непрогретого двигателя циркуляция охлаждающей жидкости происходит по малому кругу. В этом случае жидкость не поступает в радиатор, так как клапан термостата закрыт, а проходит по рубашке блока и головке цилиндров через перепускной канал, омывая термостат, снова поступает к насосу, обеспечивая тем самым быстрый прогрев холодного двигателя. По мере повышения температуры охлаждающей жидкости клапан термостата открывается, и она начинает циркулировать по большому кругу.
Обогрев кабины осуществляется через теплообменник 8, обдуваемый электровентилятором.