Охлаждающие жидкости

1. Охлаждающие жидкости

Выполнил: Соколов С.А.
Группа: 5Б23МАХ-42
Проверил: к.т.н. Смирнов П.И.

2. Антифризы не только имеют значительно более низкую температуру замерзания по сравнению с водой, но и меньший коэффициент

Что такое антифриз и для чего он нужен?
Антифриз (от греч. «анти» (против) и англ. freeze «замерзать») – это общее название для всех автомобильных
жидкостей, которые не замерзают при низких температурах. Такие жидкости применяются для охлаждения двигателей,
работающих в условиях низких температур, в качестве антиобледенительных жидкостей в авиации и средств для очистки
стекол. В основе лежит вода с добавлением глицерина, одноатомных спиртов, этиленгликоля или пропиленгликоля и других.
Антифризы не только имеют значительно более низкую температуру замерзания по сравнению с водой,
но и меньший коэффициент расширения. Вода переходит в твердое состояние с расширением в объеме
до 9%, а антифриз с разным соотношением этиленгликоля расширяется на 1,5%-3,5%, что практически
безопасно для элементов двигателя.
2

3.

Функции охлаждающей жидкости
Основные функции охлаждающей жидкости:
- отвод тепла возникающего при работе двигателя;
- недопущение возникновения и протекания коррозионных процессов в системе охлаждения;
- противодействие возникновению накипи;
- уменьшение риска возникновения кавитационных процессов;
- смазка манжет и уплотнений, включая манжеты насоса системы охлаждения.
3

4.

Состав охлаждающей жидкости
Первые антифризы были на основе метилового или этилового спирта. Такая смесь закипала уже при 82°С,
пары спирта испарялись и воспламенялись. Позже появились антифризы на основе глицерина с лучшими
эксплуатационными свойствами, но слишком высокой вязкостью. Для улучшения текучести добавлялся
этиловый или метиловый спирты. Антифризы на основе соляной кислоты также не обладали должными
свойствами.
Состав концентрата охлаждающей жидкости
Современные антифризы производятся на основе этиленгликоля или пропиленгликоля и пакета присадок,
которые дают жидкости антикоррозийные, антипенные и флуоресцентные свойства. Этиленгликоль
относится к двухатомным спиртам, не имеет запаха, бесцветен, сладковатый на вкус, но весьма ядовитый.
Ввиду своего сладкого вкуса были случаи отравления детей жидкостью, поэтому некоторые страны обязали
производителей добавлять присадки, которые делают ее горькой.
Пропиленгликоль– это также бесцветная жидкость, сладковатая на вкус, но безопасна для организма при
попадании внутрь. Имеет низкую плотность в сравнении с этиленгликолем.
4

5.

Чем отличается антифриз?
Часто можно услышать разные названия охлаждающих жидкостей: антифриз, «тосол» или просто «незамерзайка».
«Тосол» – это охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля, разработанная во времена СССР. Среди
водителей из стран бывшего союза это название уже давно стало нарицательным. Различают две марки «Тосола»
– 40 и 65. Эти цифры показывают температуру замерзания жидкости. Они отличаются по цвету: красный или
голубой. Стоит сказать, что краситель в охлаждающей жидкости, добавляют специально, чтобы видеть уровень в
заливном бачке, а также обнаружить место протечки. Сам по себе этиленгликоль бесцветный.
Подготовленные тосолы имеют в составе этиленгликоль или пропиленгликоль, добавки органического или
минерального происхождения и воду в нужных пропорциях. Добавление чистого антифриза приводит к полной
потере охлаждающих или защитных свойств. Если уровень жидкости упал, возможно добавление обычной
дистиллированной воды.
5

6.

Свойства и характеристики антифриза
Свойства антифризов и температура его замерзания будут зависеть от соотношения воды и этиленгликоля, а
также набора присадок. Чистый этиленгликоль начинает кристаллизоваться уже при температуре -12,3°С. Смесь с
водой образует эвтетику с максимально низкой температурой замерзания до -75°С (75% этиленгликоля и 25%
воды). Большинство антифризов имеет процентное соотношение от 35% до 50% воды, с температурой 65°С и
40°С соответственно. Температура кипения такой смеси также повышается до 110°С, а под давлением еще выше.
Охлаждающая жидкость должна:
- иметь максимальную удельную теплоемкость;
- обладать минимальной коррозионной активностью;
- не образовывать отложений и не допускать выпадения осадка;
- иметь смазывающие свойства;
- не вспениваться;
- нейтрально относится к эластомерам;
- иметь малый коэффициент температурного расширения;
- иметь низкую вязкость и высокую текучесть.
Кроме того, к ней предъявляются общие свойства: долговечность, низ-кая стоимость, минимальная токсичность.
Нельзя сказать, что есть единый стандарт для всех антифризов. В каждой стране они разные.
Вот список самых известных стандартов:
● Россия: ГОСТ 28084-89.
● США: ASTM D 3306.
● Великобритания: BS 6580: 1992.
● Франция: AFNOR NF R15-601.
● Япония: JIS K2234.
● Австрия: ONORM V5123.
6

7.

Свойства и характеристики антифриза
По ГОСТу 28084-89 антифриз должен обладать следующими характеристиками и свойствами:
Температура замерзания (начало кристаллизации). В России за стандарт по этому показателю взяты ОЖ-40 и
ОЖ-65 с соответствующей температурой замерзания. Этот показатель в иностранных марках может быть любым.
Опять же все зависит от пропорции между этиленгликолем и водой, а также доли присадок.
Температура кипения. Средняя температура кипения равна 110°С-135°С. Давление в системе охлаждения в
пределах 1,5-3 атмосфер, что повышает этот показатель.
Вспениваемость. Стоит отметить, что под давлением пена в результате циркуляции вообще не будет
образовываться. Этот показатель важен для производителей в момент заливки ОЖ или других манипуляций.
Антикоррозийные свойства. Сам этиленгликоль не имеет антикоррозийных свойств, скорее наоборот. Их
обеспечивают различные присадки. Например, в антифризах G11, о которых речь пойдет немного ниже,
используются фосфаты, нитраты, нитриты, силикаты, бораты и амины. Эти вещества создают на поверхности
защитный слой. В антифризах класса G12 используются карбоновые кислоты, которые воздействуют на сам очаг
коррозии, когда такой появляется. Тем самым улучшается теплоотдача.
Воздействие на резиновые элементы. В системе много пластиковых и резиновых шлангов и соединений.
Антифриз должен защищать резину от растрескивания и рассыпания. В этом плане хорошо зарекомендовал себя
красный антифриз с карбоновыми присадками типа G12 и G12+.
7

8.

Этиленгликоль
Этиленглико́ль
(иначе
гликоль),
HO—CH2—CH2—OH
—
кислородсодержащее
органическое
соединение, двухатомный спирт, простейший представитель полиолов (многоатомных спиртов). Температура
кипения – 197 ⁰С. Представляет собой прозрачную бесцветную маслянистую жидкость. Не имеет запаха и
обладает сладковатым вкусом. Очень токсичен. Попадание этиленгликоля или его растворов в организм человека
может привести к необратимым изменениям в организме и к летальному исходу. В настоящее время до 60%
этиленгликоля идет на производство ОЖ и тормозных жидкостей.
8

9.

Этиленгликоль
Примечательно, что хотя чистый этиленгликоль замерзает при сравнительно высокой температуре, его смеси с
водой могут обладать очень при-личными низкотемпературными свойствами (см. рисунок 1.1). При этом
благодаря изменению соотношения компонентов меняется и плотность смеси, а значит существует возможность
практического предсказания температуры замерзания ОЖ при имеющейся информации о ее плотности.
Рисунок 1.1 – График изменения температуры
замерзания смеси этиленгликоля и воды
9

10.

Типы охлаждающей жидкости
1 группа ОЖ – т.н. ”традиционные ОЖ”, в зарубежной литературе вы можете встретить соответствующие им
наименования - Traditional, Conventional и IAT (Inorganic Acid Technology). Последняя аббревиатура как раз и
отражает суть данной технологии производства ОЖ – применения в качестве присадок к водногликолевой смеси
солей неорганических кислот – боратов, фосфатов, силикатов, нитратов, нитритов, аминов.
Принцип действия отражен на рисунке 1.3 и заключается в том, что указанные выше соли образуют на
поверхности деталей системы охлаждения относительно толстый защитный слой, который блокирует доступ
коррозионно-активного этиленгликоля к непосредственно металлу.
Рисунок 1.3 – Принцип действия ингибиторов коррозии и начала разрушения их слоя в ОЖ “традиционного” типа
10

11.

Типы охлаждающей жидкости
В процессе эксплуатации этот защитный слой разрушается и не может быть восстановлен заново, что приводит
как к росту числа очагов коррозии, так и к невысокому сроку службы данной ОЖ в целом. При этом вторым
негативным фактором является и то, что относительно толстый начальный слой солей ухудшает теплоотвод от
поверхностей ДВС и теплопередачу в радиаторе системы охлаждения. Это не так существенно для ДВС с
невысокими удельными значениями мощности старого типа, но неприемлемо для современных
высокофорсированных двигателей.
Стоит отметить, что к данному типу ОЖ относится и ставшая нарицательной отечественная ОЖ марки
“ТОСОЛ”, разработанная в начале 70-ых годов прошлого века в Государственном научно-исследовательский
институт органической химии и технологии. По распространенной версии именно название отдела этого
института – Технологии органического синтеза – и дало начальные буквы названия разработанной там ОЖ –
“ТОС”. Последние две буквы – “-ОЛ” заимствованы из химического наименования этиленгликоля - этан-1,2диол.
Заявленный срок эксплуатации ”традиционных ОЖ” относительно мал, и в среднем составляет 2-3 года
или до 60 т. км пробега (примерно 5000 моточасов).
Вывод: в настоящее время использование ”традиционных ОЖ” не только нецелесообразно, но и
рискованно с точки зрения ресурса современного ДВС. Исключение – ретро-техника при условии
СТРОГОГО соблюдения срока эксплуатации ОЖ. В целях минимизации коррозии – срок службы не более
2 лет.
11

12.

Типы охлаждающей жидкости
2 группа ОЖ – т.н. ”гибридные ОЖ”, в зарубежной литературе вы можете встретить соответствующие им
наименования - HOAT (Hybrid Organic Acid Technology), Hybrid Technology Coolants, Hybrid Coolants, NF (Nitrite
Free), а также ОЖ G11 (по спецификации VW TL 774-C). Как следует из расшифровки аббревиатуры – это ОЖ на
базе смеси присадок органического и неорганического происхождения (соли органических и неорганических
кислот).
Наиболее известными и широко применяемыми ОЖ гибридного типа являются ОЖ известнейшего немецкого
производителя BASF Glysantin G05 и Glysantin G48, американские Havoline AFC, Mobil Antifreeze Extra, Shell
Premium Antifreeze, немецкие MB 325.0. ОЖ данного типа широко использовались на многих автомобилях
произведенных с начала 1990-х годов по 2005-2006 гг., в ряде ДВС до 2017 г., но в настоящее время практически
вытеснены более новыми и совершенными ОЖ.
Таким образом, в отличие от ОЖ первой группы – ОЖ гибридного типа дают примерно такую же
наработку по пробегу или часам рабо-ты, но больший гарантированный календарный срок – 3-5 лет.
Вывод: в настоящее время многие производителей автотракторной техники считают ”гибридные ОЖ”
устаревшими, однако на рынке они представлены в достаточно широком объеме, так как в эксплуатации
находится множество ДВС для которых они предписаны по заводским спецификациям. Наиболее
распространены они для ДВС тяжелых грузовых автомобилей и спецтехники, где их применение
обусловлено спецификой работы и конструкции мотора. При эксплуатации ДВС на данном типе ОЖ так же
строго соблюдайте ее срок службы. Последствия при нарушении – те же, что и для ОЖ 1 группы.
12

13.

Типы охлаждающей жидкости
3 группа ОЖ – т.н. ”карбоксилатные” или ”безсиликатные” ОЖ, в зарубежной литературе вы
можете встретить соответствующие им наименования - OAT (Organic Acid Technology), Carboxylate
coolants, LLC (Long Life Coolant), ELC или XLC (Extended Life Coolant), SNF (Silicate Nitrite Free),
SF (Silicate Free), G12 (по спецификации VW TL 774-D) и G12+ (по спецификации VW TL 774-F, с
2006 года). Как следует из расшифровки аббревиатуры – это ОЖ без присадок неорганического
происхождения (нитритов, нитратов, аминов, боратов, фосфатов и силикатов), исключительно на
базе солей органических кислот. К которым относятся соли алифатических карбоновых кислот (т.н.
карбоксилаты).
Карбоксилаты являются отличными ингибиторами коррозии: они способны точечно
воздействовать на возникающие очаги, покрывая проблемные ме-ста защитным слоем (пленкой) не
более 1 микрона, а не покрывать все внутренние поверхности системы охлаждения, как присадки в
ОЖ традици-онного и гибридного типа. Механизм действия карбоновых солей и кислот очень
интересен: фактически для их активации необходимо начало электро-химического процесса
коррозии, далее они начинают действовать и предотвращают дальнейшее развитие коррозионных
процессов. По этой причине пакет присадок расходуется гораздо дольше, а за счет его локаль-ной
работы охлаждение двигателя осуществляется более эффективно (см. рисунок 1.4). При этом
карбоксилаты стабильны при высоких температу-рах (до 135°С и выше), что особенно актуально
для современных высоко-оборотистых и термонагруженных двигателей.
13

14.

Типы охлаждающей жидкости
В результате, указанные характеристики позволяют карбоксилатным ОЖ выдерживать длительный срок
эксплуатации, сравнимый с периодом экс-плуатации двигателя.
Рисунок 1.4 – Принцип действия ингибиторов коррозии в ОЖ “карбоксилатного” типа
Это отличие способствует тому, что в ОЖ данного типа полностью ис-ключен риск выпадения
осадков, а также риск образования гелей и отложе-ний.
Наиболее известными представителями карбоксилатных антифризов являются BASF Glysantin G30,
Havoline XLC (Xtended Life), Arteco Freecor NRC, Ford Super Plus Premium, Mobil Antifreeze Advanced,
Shell Premium Antifreeze Longlife, GM Dex-Cool, Total Glacelf Auto Supra, CoolStream Premium. Они
способны эксплуатироваться в течение длительного периода времени – 5 лет и более, с пробегами
250 тысяч км в легковых и до 650 ты-сяч км в грузовых автомобилях (некоторые производители – до
1,4 млн. км).
14

15.

Типы охлаждающей жидкости
Некоторые ОЖ карбоксилатного типа недостаточно хорошо защищают чу-гун и припои на основе свинца, что
характерно для ДВС старых конструкций. Именно с этим связано применение сейчас на многих грузовых
автомобилях и спецтехнике ОЖ предыдущей группы – гибридного типа, в то время как, очевидно, что на первый
взгляд, что она проигрывает ОЖ карбоксилатного типа (см. рисунок 1.5).
Рисунок 1.5 – Выдержка из технических НД компании MAN по применению ОЖ и ограничениям
Вывод: ОЖ карбоксилатного типа имеют наибольший срок службы, не образуют гелей, отложений в
системе охлаждения. При этом могут содержать компоненты несовместимые с некоторыми уплотнениями и
материалами шлангов, поэтому их применение должно быть указано производителем техники, в прочих
случаях использование подобных ОЖ может привести к серьезным повреждениям ДВС!
15

16.

Типы охлаждающей жидкости
4 группа ОЖ – т.н. ”лобридные” ОЖ. В 2005 году была разработана и стала внедряться новая ОЖ,
удовлетворяющая требованиям спецификации VW TL 774-G (G12++). Такой тип ОЖ занял промежуточное
положение между гибридным и карбоксилатным типом, и чаще всего именуется как лобридный. Пакет присадок
этого типа состоит в основном из карбоксилатов с добавлением небольшого количества (не более 10%)
неорганических компонентов, что приводит к улучшению технических характеристик по сравнению с гибридным
типом ОЖ. В качестве неорганических компонентов, по аналогии с гибридами, выступают силикаты (европейские
производители) или фосфаты (азиатские производители).
У ОЖ данного типа пока нет общепринятого названия, а разработчики называют его по-разному – Lobrid
(компания Arteco) или, например, SOAT (компания BASF). Также можно встретить его обозначения как Si-OAT,
P-OAT, Lobrid coolants. Кроме группы Volkswagen на новых моделях автомобилей такие антифризы применяет
группа PSA (Peugeot-Сitroen), концерн Hyundai-KIA, фирма Mitsubishi (некоторые модификации с 2011
модельного года).
Срок службы ОЖ данного типа – это 5-10 лет или 100-200 т. км пробега в зависимости от рекомендаций
производителя техники.
Вывод: ОЖ лобридного типа все же являются неким промежуточным звеном между ОЖ гибридной группы
и карбоксилатными ОЖ, давая чуть больший ресурс, но при этом, не являясь агрессивными для некоторых
типов конструкционных материалов, в отличие от ОЖ OAT – группы.
16

17.

Отличие антифризов
Антифризы силикатного типа полностью обволакивают внутренние стенки системы охлаждения, защищая ее при
этом от коррозии. Уже имеющиеся очаги коррозии локализуют карбоксилатные присадки. К минусам таких
антифризов относят сниженный отвод тепла (из-за пленки, которая защищает от коррозии) и сравнительно
небольшой срок службы.
Антифризы карбоксилатного типа не образуют защитную пленку, адсорбируются только в местах возникновения
коррозии с образованием защитного слоя не толще 0,1 микрона, тем самым обеспечивая прекрасный теплоотвод.
17

18.

Виды и классификация
Определенных мировых стандартов антифризов нет, но за основу, как правило, берут
классификацию, которая была разработана концерном VAG.
Так различают три класса:
18

19.

Виды и классификация
G11
Это традиционные антифризы на основе этиленгликоля и различных силиконовых
присадок, защищающих от коррозии. Их также называют силиконовые антифризы.
За счет образования защитного слоя могут значительно снижать теплоотдачу, а также
образовывать абразивные частицы (опадение слоя со стенок). Менять антифриз такого
класса нужно не реже одного раза в два года.
19

20.

Виды и классификация
G12, G12+, G12++
G12 стал следующим этапом развития антифризов.
Главным образом, в них решена проблема образования слоя, который мешал
теплообмену. В этом классе применяются карбоновые кислоты. Увеличилась
теплоотдача и срок службы до 5 лет.
Минусом является то, что эти кислоты воздействуют на коррозию после ее появления, а
не до.
20

21.

Виды и классификация
Такие Охлаждающие Жидкости имеют маркировку:
● G12.
● Carboxilate coolants.
● OAT (Organic Acid Technology).
В дальнейшем поколении G12+ и G12++ решили и эту проблему, сочетая органические и
минеральные присадки вместе. Такие охлаждающие жидкости часто называют лобридными и
маркируются:
● Lobrid coolants.
● SOAT coolants.
21

22.

Виды и классификация
G13
Этот класс появился в 2012 году и отличается от предыдущих применением в основе
пропиленгликоля. Как уже говорилось, это вещество безопасно для человека и
окружающей среды. На этом отличия, в общем-то, заканчиваются.
22

23.

Цвет антифриза
Палитра охлаждающих жидкостей довольно широка, поэтому легко запутаться. Нельзя абсолютно
точно сказать, что этот класс охлаждающих жидкостей именно всегда синий или красный, но
некоторые закономерности есть.
● G11 – синий, зеленый или оттенки зеленого.
● G12 – красный и его оттенки (оранжевый,
сиреневый).
● G13 – фиолетовый или розовый.
При выборе охлаждающей жидкости по цвету нужно опираться на технические рекомендации к
автомобилю и контактным материалам. Для радиаторов из меди или латуни лучше подойдет
красный (карбоксилатный G12+) антифриз. Для радиаторов из алюминия лучше выбирать зеленый
или синий (силикатный). G13 подойдет любому автомобилю.
23

24.

Как разбавлять концентрат
Часто предлагается концентрат охлаждающей жидкости в соотношении 90% этиленгликоль, 3-5% вода, 5-7%
присадки. Чистый концентрат заливать нельзя, так как он замерзнет уже при -13°С.Для разбавления нужно
использовать только очищенную или дистиллированную воду. Пропорции будут зависеть от желаемого
результата.
Внимание! Плотность этиленгликоля – 1,113 г/см3, что больше плотно-сти воды. При смешении концентрата
ОЖ с водой – пропорции надо выдер-живать ПО ОБЪЕМУ, а не по массе! Наиболее используемая смесь 1:1 по
объему соответствует температуре замерзания примерно минус 37 ⁰С, а 2:3 по объему концентрата и воды
примерно минус 68 ⁰С. При этом на заводской таре с концентратом встречается маркировка в кг, а не литрах!
Угадать с пропорциями очень важно, иначе жидкость потеряет свои свойства. Также о характеристиках
охлаждающей жидкости может рассказать ее плотность, которая измеряется ареометром. Плотность
этиленгликоля выше, чем у воды. Показатель 1,065 г/см3 говорит, что температура замерзания около -30°С.
Плотность 1,075-1,080 г/см3 – выдерживает до -40-45°С.
Для подбора правильного антифриза нужно ориентироваться на инструкцию по эксплуатации авто и
рекомендации производителя.
24

25.

Вывод
Охлаждающая Жидкость – является важным звеном в системе функционирования
автомобиля целиком и ДВС в частности, поэтому при эксплуатации необходимо строго
соблюдать требования НД завода-изготовителя. На рынке ОЖ в виду отсутствия
единых нормативных требований и серьезных судебных санкций за выпуск
некачественной продукции широко представлены ОЖ способные нанести вред
двигателю, к тому же самому приводит применение ОЖ не соответствующей НД
завода-изготовителя.
25