3. Использование антифриза в качестве охлаждающей жидкости
В зимний период эксплуатации в системах охлаждения применяют низкозамерзающие охлаждающие жидкости — антифризы, являющиеся смесью этиленгликоля с водой с добавлением специальных присадок (ингибиторов коррозии), компенсирующих коррозионную активность воды и этиленгликоля..
Этиленгликоль (двухатомный спирт СН2ОН —СН2ОН, или С2Н4(ОН)2) представляет собой маслянистую желтоватую жидкость без запаха с температурой кипения 197 °С и температурой кристаллизации —11,5 °С. Минимальное значение температуры замерзания смеси этиленгликоля с водой (-75 °С) получают при концентрации этиленгликоля 66,7 % (рис. 2).
Рис. 2. Зависимости плотности р при 20°С (а) и температуры замерзания 4 антифризов от содержания в них воды (б)
Этиленгликоль и его водные растворы при нагревании сильно расширяются. Чтобы предотвратить выброс смеси, ее не доливают в систему охлаждения на 6...8 % от общего объема. Этиленгликолевые антифризы имеют повышенную коррозионность по отношению к металлам и разрушают резину.
Поэтому, помимо основных ингредиентов антифриз содержит в себе многочисленные присадки, снижающие негативное воздействие охлаждающей жидкости на алюминиевые сплавы, медь, стальные и резиновые детали. Ещё добавки снижают риск кавитации, улучшают отбор тепла от горячих деталей, а самые продвинутые — помогают искать места утечек антифриза, заставляя его светиться в ультрафиолете.
Пакеты присадок — главный секрет и ноу-хау ведущих химических компаний, производящих антифризы. В составе охлаждающей жидкости их всего 2–4 процента, но именно присадки серьёзно меняют её свойства.
3.1. Неорганические антифризы
Первыми в автомобилях стали применять неорганические антифризы, в которых большая часть присадок – это соли неорганических кислот: нитриты, нитраты, бораты, силикаты. Именно таким был широко использовавшийся в СССР Тосол А-40 (и его низкотемпературный вариант Тосол А-65). Да, вопреки легендам он просто один из антифризов, а не специальная охлаждающая жидкость «для нашемарок».
Эти соли действуют как замедлители (ингибиторы) коррозии. Процент присадок в неорганическом антифризе относительно высок, и, когда его заливают в двигатель, соли сразу оседают на внутренних поверхностях системы охлаждения и образуют плёнку, защищающую металл от воздействия моноэтиленгликоля.
Плюс неорганической охлаждающей жидкости в том, что она относительно универсальна. Созданный в эпоху, когда блоки цилиндров двигателей были чугунными, а радиаторы — медными, такой антифриз хорошо защищает и алюминий.
Минусов больше. Во-первых, защитная плёнка ухудшает теплообмен. На старых моторах с рабочей температурой 80°С это было некритично, но в современных высокофорсированных и теплонагруженных двигателях такую охлаждающую жидкость применять нельзя. Во-вторых, неорганические антифризы недолговечны. Постепенно защитная плёнка разрушается, и там, где это происходит, начинается коррозия металла. А восстановить защитное покрытие нечем — присадки уже «сработали», единожды осев на стенках, и в циркулирующем по системе антифризе их просто нет. Наконец, «продукты износа» такой охлаждающей жидкости — это абразивная взвесь твёрдых частиц, которые вредны для сальников водяного насоса.
Неорганические антифризы регламентирует в России ГОСТ 28084–89. Такие охлаждающие жидкости применялись, в основном, в 60 — 90-х годах, а в настоящее время ведущие производители автомобилей запретили или существенно ограничили применение традиционных жидкостей.
К сожалению, ГОСТ 28084–89 — это единственный стандарт на охлаждающие жидкости, пришедший к нам из СССР, неполный, во многом устаревший, но пока не отмененный. В системе государственного стандарта нет ни специалистов, ни желания привести этот документ в соответствие с требованиями современных автомобилей. Кстати, в России нет стандартов ни на тормозную жидкость, ни на стеклоомывающую жидкость.
К счастью, все российские производители автомобилей не считают соответствие ГОСТу 28084–89 критерием применимости охлаждающей жидкости в своих автомобилях, и требуют проведения дополнительных стендовых и эксплуатационных испытаний. При этом ГОСТ они используют как методическое руководство при лабораторных испытаниях ОЖ, дополняя его своими специфичными требованиями.
Итак, соответствие ГОСТу не является критерием качества (применимости) ОЖ. Единственным критерием применимости, повторяем, является наличие допуска/одобрения от производителя автомобиля на применение данной ОЖ в данном автомобиле.