Состав и свойства антифризов

Функции охлаждающей жидкости в ДВС.

Давным-давно (кажется, в прошлую пятницу©) я заинтересовался, каков же состав антифриза и какими свойствами обладает. Для того, чтобы упорядочить полученные в процессе получения ответа представления, и написана эта статья. Пользуйтесь. Если кого-то интересуют отличия тосола и антифриза, добро пожаловать на страницу, посвящённую разновидностям и классификации антифризов. А здесь будут рассмотрены вопросы, общие для всех видов автомобильных охлаждающих жидкостей.

Итак, для начала вспомним, а зачем вообще мы заливаем антифриз в автомобиль? Конечно же для того, чтобы отвести тепло от стенок камеры сгорания. Эта основная функция и выглядывает из-под термина «охлаждающая жидкость» (по-английски «coolant»). При этом выравнивается температурный режим деталей двигателя. Плохо, если в одной точке деталь имеет температуру 200 градусов, а в другой всего 50. Об этом говорит тот факт, что при поломке системы охлаждения часто «ведёт» головку блока цилиндров, именно из-за большой разности температур в разных частях детали и, соответственно, разного теплового расширения.

Ну и второстепенная, но тоже очень полезная функция, подогрев некоторых узлов автомобиля. Например, салона или дроссельного узла.

Схема системы охлаждения автомобиля

Раньше в качестве охлаждающей жидкости использовалась вода (про воздушное охлаждение говорить здесь не будем:)), которая имела несколько недостатков. Во-первых, вода замерзает при 0°C, а поскольку при замерзании она расширяется, то велика вероятность разрыва каналов циркуляции охлаждающей жидкости. Что и наблюдалось повсеместно лет 50 назад во время первых заморозков у машин, стоящих на улице с не слитой из системы водой.

Второй недостаток воды – кипение при 100°С. Конечно, в те стародавние времена моторы не были сильно форсированными, и в нормальных условиях мотор не нагревался до таких температур, но в жаркий день где-нибудь на подъёмах в гору машины «закипали» довольно часто.

И третий недостаток – высокая коррозионная активность воды. То есть мотор внутри попросту ржавел. При этом ухудшалась теплопроводность стенок деталей (у ржавчины примерно в 50 раз хуже, чем у металла), что со временем приводило к их перегреву. К тому же из-за частиц ржавчины могут засориться каналы системы охлаждения, или выйти из строя насос или термостат.

Состав антифриза и свойства его базовых компонентов.

Вышеуказанные недостатки воды заставили искать ей замену. Сейчас автомобильные антифризы состоят из двух базовых элементов – воды и этиленгликоля. В некоторых случаях (не в автомобилях) вместо этиленгликоля может использоваться пропиленгликоль, или соли.

Этиленгликоль — двухатомный спирт, в чистом виде имеющий температуру замерзания около -13°С и температуру кипения 197°С. Удивительное свойство водного раствора этиленгликоля заключается в более низкой температуре замерзания, чем каждого вещества в чистом виде. Так, смесь в пропорции 1 к 1 будет иметь температуру замерзания -38°С.

У ЭГ (или МЭГ – устоявшееся в среде производителей сокращение от слова моноэтиленгликоль, он же этиленгликоль) также есть недостатки. Во-первых, он токсичен, полстакана внутрь будут смертельны человека. Во-вторых, он более вязкий. Об этом свойстве мы поговорим ниже.

Однако, несмотря на недостатки водный раствор МЭГ решает две проблемы применения воды из трёх: температура замерзания при приемлемой вязкости гораздо ниже нуля, причём, в отличие от воды, замерзая, раствор практически не расширяется, что даёт гарантию сохранения в целости системы охлаждения автомобиля. Температура кипения того же раствора 1:1 выше ста градусов (около 106°С), а если учесть, что система герметична и в ней повышенное давление, то эта температура будет ещё выше. В общем, для обычного ДВС хватает с запасом.

Пропиленгликоль тоже штука хорошая, однако более вязкая, нежели МЭГ и на порядок более дорогая. Его основным достоинством является нетоксичность (отравиться им настолько непросто, что его используют в том числе и как пищевую добавку под номером E1520). Поскольку у автолюбителей нет привычки пить охлаждающую жидкость, то и в автомобильной системе охлаждения он не используется. К тому же высокая вязкость ухудшает теплоотведение (жидкость медленнее протекает по системе) и дополнительно нагружает насос, снижая его ресурс.

Говоря о вязкости нельзя не упомянуть ещё об одном компоненте, из которого иногда делают дешёвые отечественные тосолы (кстати, ТОСОЛ – это ставшее нарицательным название марки советского антифриза, изобретённого в 1969 году). Это глицерин. Вещество тоже не токсичное, по вязкости сравнимое с пропиленгликолем, однако существенно дешевле даже этиленгликоля. Отсюда и смысл его использования в производстве охлаждающих жидкостей для производителей. Как правило, глицериновый тосол имеет бо́льшую плотность (примерно 1.12-1.17г/см3 в отличие от МЭГовского 1.07-1.08 г/см3). Разброс значения плотности получается из-за того, что нередко производители смешивают этиленгликоль и глицерин в различных пропорциях балансируя между параметром плотности, температуры замерзания и себестоимости. О вреде высокой вязкости написано выше, хотя на этот параметр, как правило, никто внимания не обращает (в основном, просто не зная о нём). С себестоимостью всё понятно, чем дешевле, тем лучше, плотность желательно держать поближе к этиленгликолевой потому что потребитель может проверить тосол ареометром. При более высокой плотности он покажет фантастические цифры температуры замерзания в минус 54°С и ниже, что, естественно, не соответствует действительности. Саму же температуру замерзания проверить в бытовых условиях сложно. Нужен либо доступ к промышленным холодильникам, либо место жительства в Сибири с морозами ниже -40.

Ещё один негативный момент с глицерином в том, что он высокого качества достаточно дорог, поэтому в тосолах используется дешёвый и некачественный продукт, в котором обязательно выпадет осадок в процессе работы. Нерастворимые частицы осадка могут забить или сузить каналы системы охлаждения и привести как минимум к ухудшению теплоотведения, а как максимум (в случае с забитыми каналами) – к перегреву и поломке двигателя.

Состав пакета присадок и свойства антифриза, зависящие от них.

Остаётся проблема коррозии, которая МЭГом не только не решается, а и ещё больше усугубляется, поскольку МЭГ более активен в этом отношении, чем вода.

Для её решения в раствор добавляют присадки-ингибиторы коррозии, которые практически сводят на нет эту активность. Существуют несколько различных технологий производства антифризов, которые отличаются именно добавляемыми антикоррозионными присадками (базовые элементы, вода и моноэтиленгликоль, в составе антифризов почти у всех одинаковые). Подробнее об этом написано в этой статье.

Кроме этого в антифризы добавляют антикавитационные, антипенные и цветовые добавки. Первые минимизируют образование кавитационного износа (кавитация – это образование и схлопывание пузырьков с паром, в процессе которого образуется ударная волна, постепенно разрушающая твёрдые поверхности вплоть до сквозных дыр в гильзах), они особенно нужны в дизельных двигателях с гильзами цилиндров мокрого типа, а вот с антипенными присадками нас ждёт сюрприз: оказывается, их наличие или отсутствие в антифризе никак не сказывается на работе охлаждайки в двигателе по той простой причине, что при повышенном до 2-3 атмосфер давлении в замкнутой системе охлаждения (читай, в любом обычном автомобиле), пена не образовывается в принципе. А присадку эту добавляют для нужд производителя антифриза или завода-производителя автомобилей. При различных технологических манипуляциях антифриз и может запениться, усложняя работу конвейера.

Ну а цветовые добавки используются для «опознания» жидкости определённого вида (например, в некоторых странах цвета конкретных разновидностей тосола прописаны в законах), чтобы не залить случайно не то, что положено.

Однако в России таких нормативов нет, поэтому на практике у нас любой антифриз может быть любого цвета (обычно гибридный антифриз красят «под карбоксилатный» в красный цвет, опять же из экономических соображений).

Смешивать охлаждающие жидкости разных типов совсем не рекомендуется (нельзя, короче), потому что в этом случае присадки различных групп нейтрализуют друг друга, и вы получаете в моторе простой водный раствор этиленгликоля, иногда с осадком. На коррозионную активность такого раствора можно посмотреть в табличке выше по тексту.

Также цвет помогает понять, где протечка именно антифриза, а не моторного масла, или жидкости ГУРа, да просто уровень окрашенной жидкости лучше видно в расширительном бачке (без красителя антифриз был бы бесцветным). Кроме этого снижение интенсивности цвета и его изменение может говорить об истощении присадок в объёме антифриза. А это означает, что пора проводить его замену. Ну и для повышения лояльности потребителя тоже цвет можно использовать. Например, начать производить серо-буро-малиновый антифриз и использовать его для первой заливки на автозаводе. Автовладелец, исходя из соображения, что можно мешать зелёный с зелёным, красный с красным и т.д., будет искать именно серо-буро-малиновый антифриз. Ну и найдёт у одного единственного производителя, там и купит. За хорошие деньги, ибо эксклюзив:).

Чуть не забыл, иногда в состав антифризов добавляют вкусовую горькую присадку Bitrex, чтобы отбить охоту у детей и животных пить его. Напомню, этиленгликоль является ядом, при этом имеет сладковатый вкус. Кстати, этиловый спирт нейтрализует действие этиленгликоля (чем быстрее выпьете, тем больше вероятность, что останетесь в живых).

Состав антифриза. Разберем красный, зеленый и синий варианты

Сегодня я все-таки решил написать статью про состав антифризов, которые применяются в автомобильной промышленности. Много мифов и легенд ходит про составляющие, но лично я так и не нашел нормальной вменяемой информации, которую можно прочитать простому человеку, без химического образования и понять что же это за чудо раствор такой. Как обычно постараюсь донести до вас обычными «человеческими» словами …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Для начала небольшое определение

Антифриз (Antifreeze — незамерзающий) – жидкость для автомобиля, которая применяется в системе охлаждения двигателя. Она не дает мотору закипать при высоких температурах, а также не замерзает при отрицательных показателях. Если правильно развести эту жидкость, то она может держать до – 60, — 70 градусов Цельсия.

Если копнуть в историю, то раньше на многих автомобилях применяли для охлаждения обычную воду, но это было крайне неудобно – вода закипала уже при 100 градусах Цельсия и испарялась, также она замерзала при нуле градусов, что влекло за собой серьезные поломки.

Общий состав антифризов

Как ни крути но все антифризы, будь это красный – зеленый или синий, состоят на 80% практически из одного и того же:

• Этиленгликоль (моноэтиленгликоль, этандиол и прочее) – это простой двухатомный спирт, маслянистой консистенции, практически без запаха, немного вязкий, если замерить плотность, то она составляет – 1,112-1,113 г/см3 (если замерять при 20 градусах Цельсия). Температура закипания 196 °С, а вот замерзает уже при – 12, — 13 °С (поэтому обязательно нужно разводить с водой). При нагреве сильно расширяется, поэтому в систему в холодном состоянии, заливают примерно на 10% меньше.

• Вода. ОБЯЗАТЕЛЬНО нужна, иначе чистые «гликоли», замерзнут уже при – 13 °С. Применяют обязательно дистиллированную воду – чтобы не вызывать на стенках патрубков и радиаторов накипи.

• Присадки. В основном это антикоррозионные – делятся на четыре вида: — лобридные, карбоноксилатные, гибридные и традиционные.

Это основной состав антифриза, если с первым и вторым пунктом все понятно, то вот третий пункт (присадки) нуждается в дополнительных пояснениях.

Присадки антифриза

Как я уже указал их 4 основных вида, я постараюсь рассказать про каждую отдельно:

Традиционные – используются в качестве сдерживания коррозии очень давно, буквально с момента основания, в своих составах имеют силикаты, фосфаты, бораты, нитриты, амины и т.д., нужно отметить, что все вещества являются неорганического происхождения. Такие антифризы сейчас уходят в прошлое, потому как у них есть два больших недостатка:

– это небольшой срок службы (около 2 лет) после этого срока силикаты которые находятся в составе, оседают на стенках трубок и радиаторов – ухудшая охлаждение,

— неспособность, противостоять большим плюсовым температурам, уже при 110 °С, они закипают.

К традиционным, можно отнести наши ТОСОЛЫ, синего цвета.

Карбоноксилатные – применяются в красных антифризах, сделан на основе органических соединений, а именно карбоновых кислот. Он не образует защитных пленок на патрубках и радиаторах, а борется именно с очагами коррозии, образуя на них тонкую пленку (около 0,1 микрона), которая никак не препятствует охлаждению.

У него на данный момент самый большой срок службы, это 5 лет.

Гибридные – такие присадки содержатся в зеленых антифризах. Состоит как из органических, так и не из органических составов – то есть «гибрид». Срок службы не такой большой как у карбоновых присадок, всего – 3 года.

Лобридные – применяются в фиолетовых антифризах. Самые совершенные на данный момент, их состав это минеральные защитные вещества + органические соединения. Принцип их работы можно описать так – минеральные вещества образуют очень тонкую защитную пленку, которая не препятствует охлаждению, а органические соединения расходуются только том случае, где возникает коррозия. Как заверяют создатели – антифризы с такими присадками обладают очень длительным сроком службы, иногда равный — всему сроку эксплуатации автомобиля.

Как вы видите, по присадкам есть большие различия, каждый заточен под свое. Но постойте, скажите вы — а зачем вообще нужны присадки, ведь вроде как спирты не вызывают коррозии или во всем виновата вода?

Про коррозию

Опять многие из нас с вами «наступают на свои же грабли», думая — что если этиленгликоль спирт, то он никак не будет окислять и реагировать со стенками патрубков и радиаторов. Но это не так! Смешиваясь с водой, он представляет из себя — высоко коррозиактивный состав! Если его не «изолировать» — присадками, то он будет разъедать стенки металлических патрубков и радиаторов, начнет проявляться ржавчина, причем настолько быстро – что уже через несколько месяцев возможны течи.

Для предотвращения такого процесса и нужны присадки, это ОБЯЗАТЕЛЬНО! То есть они как бы усмиряют смесь этиленгликоля и воды.

Температурный режим антифриза и состав

Антифриз одинаково хорошо должен справляться с высокой и низкой температурой. Скажем так если залить чистый этиленгликоль то он держит положительные температуры в 196 °С, то есть практически любой двигатель будет прекрасно охлаждаться, ведь рабочий диапазон зачастую ниже 95 °С (конечно есть высокотемпературные движки, но они встречаются не так часто).

Но чистый этиленгликоль будет отвратительно держать низкую температуру, уже при — 13 градусах он просто замерзнет внутри двигателя (что спровоцирует серьезные поломки).

Поэтому в состав обязательно, должна добавляться вода, чистая дистиллированная — можно добавить и обычную из под крана, но она рано или поздно образует на стенках патрубков накипь – что нам не нужно. Вода чуть снижает верхнюю планку если разбавляете 1:1 то примерно до 150 градусов, но и увеличивает нижнюю примерно до – 40 °С, чего за глаза хватает большинству регионов России. Подробнее как разводить антифриз можете почитать здесь.

Пару слов о кавитации

Состав охлаждающей жидкости должен учитывать — «кавитацию» внутри системы охлаждения. Все дело в том, что при детонации топлива, на стенки головки блока переходят высокочастотные вибрации, из-за чего антифриз «бурлит». Постоянно образуются мелкие пузырьки, которые лопаются – это и есть кавитация. Такие пузырьки отрицательно влияют на состав жидкости, а именно снижают защиту присадок, поэтому зачастую может возникнуть очаг коррозии. Поэтому нужно правильно подбирать антифризы, например основанные на карбоновой кислоте и лобридные, противостоят кавитации в разы лучше, чем «традиционные» и гибридные жидкости.

Образование пены

Стоит отметить, что при разработки охлаждающих жидкостей подбирались такие составы, чтобы пены не возникало вообще – ведь пена это «почти» «завоздушивание» трубок охлаждающей системы, что может привести к плачевным результатам – банально перегреву. Поэтому практически не один из составов (с различными присадками) – не пенится. Что уже хорошо! Также стоит заметить что – «борщите» с водой при разбавлении, она то как раз прекрасно пенится.

Защита резиновых и пластиковых соединений

В системе не везде металл, есть много резиновых и пластиковых шлангов и соединений. Антифриз не должен их разъедать, если на пластик, практически не реагирует, то вот резину – он должен защищать от растрескиваний и преждевременного «рассыхания». С этим прекрасно справляется красный карбоновый вариант. Да и остальные держаться на вполне высоком уровне.

Про цвет

Это неоднозначный вопрос, про него ходит много споров и легенд, что якобы все рассуждения обманчивы. Что например, в зеленый антифриз можно налить красный и ничего не будет! А цвет это банально маркетинговый ход! Как я уже писал сверху антифризы специально подкрашивают чтобы вы знали какая присадка в нем присутствует, карбонокислатные, гибридные, обычные традиционные или еще какие-то.

Также многие не хотят вникать в такую информацию – не все автомобили имеют схожую систему охлаждения, я имею в виду металл, из которого она изготавливается, некоторые имеют латунь или медь в строении, другие алюминий. Например — карбонокислотные присадки (красный цвет) прекрасно защищают медь и латунь, а вот алюминий разъедают. Зато гибридные присадки (зеленый цвет) прекрасно защищают алюминий, но не так хорошо медь и латунь.

Поэтому ребята, то что у вас прописано в инструкции автомобиля, то и льем! Не нужно заниматься самодеятельностью, подробнее про различия зеленого, красного и синего антифризов читайте здесь.

Стандартизация антифризов в мире

Сейчас существует единый стандарт, который соответствия таких жидкостей, это ASTM (для этиленгликоля) и SAE (пропиленгликоль) – эти нормы ввели Соединенные Штаты Америки, после они распространились по всему миру.

Однако у некоторых стран до сих пор есть свои стандарты:

Про наш стандарт хочется заметить, что антифризы у нас называются ТОСОЛЫ, разработаны еще в 1971 году. Регулируют их сейчас ГОСТ 28084-89. Есть две жидкости ОЖ-40 (до минус 40 градусов), ОЖ-65 (до минус 65).

Как видите антифриз, это действительно не такая простая жидкость как может показаться на первый взгляд, да и с цветом не все так однозначно. Выбирайте правильно, самое главное меняйте его через установленный вашим техническим регламентом срок, и ваш авто будет служить вам верой и правдой многие километры.

Вот такая вот статья получилась, думаю, была вам полезна. Читайте наш АВТОБЛОГ, подписывайтесь на обновления.

(26 голосов, средний: 4,50 из 5)

Похожие новости

• 

Можно ли смешивать тосол и антифриз (красный, зеленый, синий). К.

Тосол (антифриз) в бачок омывателя. Залил, что делать?

WD-40 своими руками. Как сделать почти полный аналог