Система охлаждения

Материалы. Охлаждение автомобильного двигате­ля производится отводом тепла в атмосферу непосредственно через воздушную среду (воздушное .охлаждение) или косвен­ным способом с использованием охлаждающих жидкостей (жидкостное охлаждение). Наибольшее распространение по­лучило жидкостное охлаждение, при котором тепло отводится от двигателя жидкостью, а та, в свою очередь, охлаждается воздухом в теплообменнике (радиаторе). Для лучшего тепло­обмена трубки радиатора снабжены припаянными ребрами из тонкого металла с хорошей теплопроводностью (медь, ла­тунь, реже сталь).

Корпус водяного насоса изготовляется из серого чугуна или из сплава алюминия, крыльчатка насоса из чугуна, сплава алюминия, латуни, бронзы или пластмассы, вал насо­са - из углеродистой или легированной стали с обязательным нанесением защитного покрытия. Термостат изготовляется из латуни. Уплотняющая прокладка головки блока, соприкаса­ющаяся с охлаждающей жидкостью, выполняется из меди, алюминия, асбеста или тефлона.

Причины коррозии. Повреждения деталей системы охлаж­дения, особенно радиатора, являются результатом снижения их механической прочности. Вследствие коррозии в системе охлаждения появляются течи. Элементами системы охлажде­ния, подвергаемыми постоянному воздействию охлаждающей среды, являются водяные каналы в блоке и головке, водяной насос, уплотняющая прокладка под головкой и термостат.

Природная вода содержит в своем составе растворенные твердые вещества (хлориды, нитраты, сульфаты и др.), газовые (кислород, азот, серные газы и др.), иногда коллоидные компоненты и суспензии. Такого рода загрязнения, особенно хлориды и сульфаты, усиливают электропроводность воды, что создает благоприятные условия для электрохимической корро­зии. Следует отметить, что вода из придорожных канав и пру­дов может содержать водоросли и болотные бактерии, которые содействуют коррозионнным процессам. Интенсивность корро­зионных процессов увеличивается с ростом температуры. Тем­пература влияет также на характер и растворимость продук­тов коррозии. Специальные охлаждающие жидкости, замерза­ющие при низкой температуре, содержат водные растворы этиленгликоля в разных концентрациях. Здесь коррозию вызы­вают прежде всего образующиеся кислоты. Например, уксус­ная кислота является продуктом окисления гликоля воздухом при повышенной температуре. Поэтому охлаждающие жидко­сти включают такие ингибиторы коррозии, как бура, силикаты и фосфаты.

Находящиеся в воде соли кальция и магния повышают ин­тенсивность коррозии и, кроме того, вызывают отложение на охлаждаемых стенках (трубках радиатора) накипи. Ввиду плохой теплопроводности накипи затрудняется теплообмен между водой и металлом, что, в свою очередь, ведет к увели­чению температуры охлаждающей жидкости и создает возмож­ность перегрева двигателя. Кроме того, накипь увеличивает склонность металла к коррозии и мешает нормальной цирку­ляции воды вследствие уменьшения проходного сечения водя­ных трубок и каналов.

Коррозия, протекающая в системе охлаждения двигателей, имеет сложный характер, так как различные металлы, образу­ющие замкнутую систему охлаждения двигателя, создают кор­розионные элементы в виде ионов этих металлов, присутствие которых в электролите повышает интенсивность коррозии. Пос­ле короткого периода работы двигателя в охлаждающей жид­кости присутствуют ионы железа, меди, цинка, олова и алюминия. Вследствие различной коррозионной активности этих ме­таллов происходят коррозионные процессы разной интенсив­ности. Отдельные детали системы не корродируют, а другая часть подвергается сильной коррозии.

Состав специальной охлаждающей жидкости должен быть так подобран, чтобы все металлы не подвергались коррозии. Это сделать очень трудно, так как каждый двигатель выполнен из разных металлов. Поэтому, в некоторых двигателях, несмотря на введение ингибиторов коррозии в охлаждающую жидкость, происходит контактная коррозия язвенного типа. Особенно это касается уплотняющей прокладки головки цилиндров в случае отсутствия в охлаждающей жидкости ингибиторов коррозии. А также деталей из алюминия, элементов радиатора в местах пайки оловом, алюминиевой головке блока цилиндров, когда ингибитор, защищаю­щий сталь и чугун, неэффективен по отношению к элементам, образующим соединение олова с железом.

Коррозия насоса также может быть результатом неправильного подбора материалов и состава ингибиторов. Наступает она чаще всего в местах соединения чугуна с алюминием и стали с чугуном. Коррозия может быть причиной заклинива­ния подвижных частей насоса, поломки ротора, нарушении герметичности сальников. Поэтому при производстве специаль­ных охлаждающих смесей необходимо проверять их влияние на каждый тип двигателя в лабораторных и обычных услови­ях. Если таких испытаний не проводить, то в процессе эксплу­атации двигателя могут появиться течи через уплотняющие прокладки, трещины в головке, блоке, радиаторе, возникнуть повреждения в насосе и термостате. К сожалению, отмеченные дефекты зачастую относят к повреждениям от механического воздействия, а коррозию в системе охлаждения считают есте­ственным явлением. Это является результатом неправильного применения для данного двигателя охлаждающих жидкостей.

При использовании низкозамерзающих охлаждающих жид­костей, получаемых из этиленгликоля, необходимо строго со­блюдать тепловой режим работы двигателя и не допускать перегрева и аэрирования жидкости. Для предотвращения об­разования уксусной кислоты в результате окисления этиленгликоля кислородом в охлаждающую жидкость добавляют щелочные ингибиторы, нейтрализующие образующиеся кисло­ты. Цветной индикатор, добавляемый в жидкость, в случае ее окисления обесцвечивается, и жидкость становится бесцвет­ной или светло-желтой. Такую жидкость следует заменить, так как ингибиторы потеряли свою активность и влияние жидко­сти на коррозию в этом случае больше, чем воды.

В дизелях окисление низкозамерзающей жидкости проис­ходит гораздо быстрее, чем в карбюраторных двигателях из-за более высокой температуры стенок двигателя.

Значительная стабилизация состава жидкости достигается в некоторых двигателях применением герметической системы охлаждения, которая не имеет контакта с атмосферным кисло­родом. Если же система охлаждения негерметична и наблюда­ется бурление жидкости, то окисление происходит наиболее интенсивно. Особенно вредно проникновение в систему охлаж­дения через неплотности (например, через уплотняющие про­кладки) выхлопных газов. Это вызывает сильное окисление охлаждающей жидкости и, следовательно, коррозию металов.

Применение этилового спирта (денатурата) для приготовления низкозамерзающих жидкостей особенно опасно. Этиловый спирт подвергается быстрому окислению до уксусной кислоты, которая вызывает сильную коррозию металлов, особенно алюминия и меди.