Антифризы – охлаждающие жидкости (ОЖ), незамерзающие при низкой температуре. Изготовители дают им собственные имена («Тосол», «Лена» и т.п.) и указывают температуру замерзания (ОЖ-40 – до –40°С, ОЖ-65 – до –65°С). В последнее время отечественные производители стали выпускать охлаждающие жидкости, готовые к применению (уже разбавленные водой), с использованием маркировки «Антифриз». Как правило, это тот же «Тосол», но несколько лучшего качества.
ТОСОЛ – название автомобильной охлаждающей жидкости, разработанной в 1971 г. для автомобилей ВАЗ взамен итальянской «ПАРАФЛЮ» специалистами ГосНИИОХТа (Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии). Первые три буквы аббревиатуры ТОСОЛ указывают на отдел технологии органического синтеза, а буквы ОЛ добавлены, чтобы получилось слово, похожее на название спиртов (этанол, бутанол, метанол). Торговая марка «Тосол» не была зарегистрирована, поэтому ее широко используют отечественные изготовители ОЖ. Эксплуатационные свойства этих жидкостей могут быть разными (зависят от состава).
За рубежом термин «antifreeze» (антифриз) использовали для обозначения концентрата, который добавляли к воде в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Однако этот термин принимал во внимание только морозозащитную роль этого продукта, допуская, что его использование является сезонной потребностью и не отражает его функцию как теплообменной среды, разработанной, чтобы предохранить систему охлаждения двигателя от коррозии и повреждения при всех эксплуатационных условиях. Термин «engine coolant concentrate» (дословно – «двигательный охладитель концентрированный») охватывает все эти условия и в настоящее время более предпочтителен.
Исходя из сказанного, в статье будем использовать термины «охлаждающая жидкость» или просто «жидкость».
Назначение
По причине выделения теплоты при сгорании топлива и от действия сил трения автомобильные двигатели нуждаются в эффективной системе охлаждения. В основном тепло отводится через радиатор системы охлаждения, а теплоносителями являются жидкости, циркулирующие через него и двигатель. Автомобильные двигатели воздушного охлаждения (например, VW Beetle), начиная с некоторого времени, перестали представлять коммерческий интерес. Главным образом, это обусловлено требованиями защиты окружающей среды.
Количество теплоты, передаваемой системой охлаждения двигателя, значительно. Известно, что третья часть тепловой энергии от сгорания топлива должна быть рассеяна охлаждающей жидкостью, в то время как пригодная для использования энергия на коленчатом вале двигателя составляет только одну четверть этой тепловой энергии в бензиновом двигателе или одну треть – в дизельном.
Охлаждающие жидкости
Старейшей охлаждающей жидкостью, порой использующейся и сегодня, является вода. В природной воде растворены соли и минералы. Соли (преимущественно кальция и магния) в совокупности с хлоридами и сульфатами (в меньшей степени) обусловливают жесткость воды. Карбонатная жесткость воды приводит к образованию осадка в форме нетвердых отложений (взвеси) или накипи на металлических поверхностях системы охлаждения.
Солевые теплоизоляционные накипи снижают теплоотвод от тех частей системы охлаждения, которые особенно нуждаются в этом, что может вызвать серьезные проблемы, например, заклинивание поршня или образование трещин в блоке цилиндров. Кроме того, свободные сульфаты и хлориды приводят к увеличению коррозии металлов системы охлаждения. Но наиболее важные недостатки воды как хладагента заключаются в том, что она превращается в лед при 0°C, кипит при 100°C (при нормальном атмосферном давлении) и испаряется из открытых систем при температуре меньше 100°C.
Для увеличения температуры кипения, системы охлаждения двигателя герметизируют. Однако существенно увеличить температуру кипения благодаря такому поддавливанию нельзя по той простой причине, что не все части системы охлаждения выдерживают большое давление, например, шланги, резиновые уплотнения и радиатор, изготовленный из меди, латуни или алюминия с применением мягкого припоя.
Точку замерзания воды в свое время снижали, добавляя одноатомные спирты (метиловый, этиловый, изопропиловый). Однако все они имеют очень низкую температуру кипения (65–82°C), поэтому в настоящее время не используются. Высококипящий глицерин (290°C) также не используется по причине плохих низкотемпературных свойств (высокая вязкость при низкой температуре и, как следствие, плохая прокачиваемость).
Наиболее полно и корректно исправить недостатки воды и при этом не лишить ее достоинств позволяет водно-гликолевая смесь. Она представляет собой водный раствор этиленгликоля (этиленгликоль или моноэтиленгликоль – двухатомный спирт, бесцветная, вязкая, сладковатая на вкус жидкость с плотностью 1,112–1,113 г/см3 при 20°С и температурой начала кипения около 195°С, замерзания –12…13°С. Ядовит и может проникать в организм через кожу. Наи-более опасен, если его выпить (смертельная доза 35 см3). Раствор агрессивен к материалам деталей системы охлаждения (сталь, чугун, алюминий, медь, латунь, припой), поэтому в охлаждающей жидкости присутствует комплекс присадок – противокоррозионных (ингибиторов), антивспенивающих и стабилизирующих.
Плотность, температура замерзания и кипения ОЖ взаимосвязаны с концентрацией этиленгликоля в ней. Эти зависимости у разных жидкостей могут существенно отличаться друг от друга. Необходимо также учитывать, что качество используемой воды существенно влияет на эффективность присадок, входящих в состав охлаждающей жидкости.
В ГОСТ 28084 указано, что для разбавления концентрата ОЖ используют дистиллированную воду, конденсат и пресную воду общей жесткости до 6,0 моль/м3. ASTM D 3306 рекомендует для приготовления растворов муниципальную (обработанную) или природную воду с небольшим содержанием минеральных веществ.
Нормативные документы
ГОСТ 28084–89 «Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия» нормирует основные показатели ОЖ на основе этиленгликоля (концентрата, ОЖ-40, ОЖ-65): внешний вид, плотность, температуру начала кристаллизации, коррозионное воздействие на металлы, вспениваемость, набухание резины и т.д. Но он не оговаривает состав и концентрацию присадок, а также смешиваемость жидкостей. Это, а также цвет ОЖ (синий, зеленый, желтый и т.п.) выбирает изготовитель.
ГОСТов, регламентирующих срок службы антифриза и условия ресурсных испытаний, пока нет. Ресурсные тесты дорогостоящие и длительные. Например, 1 264 ч испытаний на моторном стенде по методике ASTM D 2570 соответствуют около 75 тыс. км пробега автомобиля, а эксплуатационные испытания проводят в течение 2–3 лет.
Сертификация ОЖ добровольная, а поэтому необязательна.
Технические требования к зарубежным концентратам ОЖ для легковых автомобилей и легких грузовиков отражены в ASTM D 3306 («Технические условия для охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля для автомобиля с легкими условиями эксплуатации»), а для грузовых автомобилей и тяжелой техники – в ASTM D 4985 («Технические условия для охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля с низким содержанием силиката для двигателей с тяжелыми условиями эксплуатации, требующие начального введения дополнительной добавки к охлаждающей жидкости (Supplemental Coolant Additive (SCA)»).
ASTM D 3306 и ASTM D 4985 содержат перечень физико-химических свойств и эксплуатационных требований к антифризам со ссылками на соответствующие стандартные методы испытаний (тоже ASTM).
Кроме общих стандартов многие изготовители автомобилей применяют свои спецификации с дополнительными требованиями. Например, нормы General Motors USA – Antifreeze Concentrate GM 1899-M, GM 6038-М или система нормативов G концерна Volkswagen. Такие документы часто запрещают вводить в антифриз ингибиторы коррозии, содержащие нитриты, нитраты, амины, фосфаты, и оговаривают предельно допустимую концентрацию силикатов, буры и хлоридов. (Нитрит-нитраты, взаимодействуя с аминами, образуют токсичные соединения, причем некоторые из них канцерогенные). Ограничение содержания фосфатов, силикатов, боратов уменьшает отложение накипи в системе охлаждения, увеличивает срок службы уплотнений водяного насоса (меньше нерастворимых осадков), улучшает защиту от кавитационной коррозии).
Срок службы ОЖ
При эксплуатации охлаждающая жидкость стареет – концентрация ингибиторов в ней постепенно снижается, теплопередача уменьшается, склонность к пенообразованию увеличивается, а незащищенные металлы интенсивно корродируют. Ресурс жидкости прямо зависит от ее качества и пробега автомобиля.
Старение происходит особенно интенсивно, если в систему охлаждения попадают отработавшие газы или воздух. Поэтому нужно чаще проверять места возможных утечек жидкости, а также состояние и крепление шлангов. Срок замены антифриза предписывает автозавод или изготовитель ОЖ. Но иногда жидкость стареет раньше. При этом:
– образуется желеобразная масса на внутренней стороне горловины расширительного бачка, при незначительной отрицательной температуре (–10…15°С) заметно помутнение (иногда как легкое облачко), выпадает осадок, а также чаще прежнего срабатывает электровентилятор радиатора. Когда появился хотя бы один из этих признаков, антифриз нужно сменить;
– жидкость становится рыже-бурой, значит, детали системы уже корродируют. Такую охлаждающую жидкость нужно немедленно заменить независимо от того, сколько она прослужила. Плотность, температуры замерзания и кипения ОЖ, концентрация этиленгликоля в ней взаимосвязаны. Эти зависимости у разных жидкостей на основе этиленгликоля могут немного отличаться друг от друга.
В эксплуатации плотность ОЖ проверяют ареометром. Плотность косвенно указывает температуры начала кристаллизации (застывания) и кипения.
Совместимость охлаждающих жидкостей
Уровень жидкости в системе охлаждения может стать меньше из-за испарения воды или утечек. В первом случае нужно долить дистиллированную, а если ее нет, прокипяченную (около 30 мин) воду, во втором – охлаждающую жидкость той же марки.
Отечественные ОЖ, произведенные разными изготовителями по одним техническим условиям, допустимо смешивать. Однако если номера ТУ не одинаковы, лучше этого не делать. Компоненты комплексов присадок могут прореагировать друг с другом и потерять свои полезные свойства. Поэтому в безвыходном положении лучше долить воду, а потом заменить всю жидкость в системе.
Влияние антифриза на склонность двигателя к перегреву
Температура кипения ОЖ-40 (44% воды и 56% этиленгликоля) при атмосферном давлении не менее 108°С. В предкипящем состоянии уже образуются паровые пробки, нарушающие нормальную циркуляцию в системе охлаждения. Это может спровоцировать перегрев двигателя. При постоянной эксплуатации машины в тяжелых условиях (городские пробки, песчаные дороги, грязь, снег) желательно применять антифриз с повышенной (хотя бы на пару градусов) температурой кипения соответственно с более высокой плотностью. Охлаждающая жидкость ОЖ-65 (35% воды и 65% этиленгликоля) кипит при температуре выше 110°С (при атмосферном давлении).
Выбор антифриза
Покупать нужно охлаждающую жидкость, рекомендованную в инструкции по эксплуатации автомобиля, и лучше в специализированных, а не в универсальных магазинах.
Концентрат ОЖ применять в системе охлаждения нельзя. Он предназначен только для приготовления охлаждающей жидкости путем разбавления водой. В каком соотношении проводится разбавление, указывает его изготовитель на этикетке.
Импортные антифризы предназначены:
- ASTM D 3306 – для легковых автомобилей и легких грузовиков;
- ASTM D 4985 – для тяжелой техники;
- G 11 – для легковых автомобилей или легких грузовиков (допускается присутствие силикатов);
- G 12 – для тяжелой техники или новой автотехники (силикаты отсутствуют).
Информация об отсутствии силикатов (free of silicate или silicate free) имеет важное значение при использовании охлаждающей жидкости в двигателях тяжелой техники. При высокой температуре силикаты способны превращаться в гелеобразные отложения, забивающие узкие каналы системы охлаждения.
Хороший товар редко упаковывают небрежно. Емкость, как правило, закрывают пробкой с одноразовой «трещоткой», иногда дополнительно защищенной «пломбой» – ярлыком или лентой. Они должны быть целыми, не переклеенными, а зубчатое кольцо на пробке – плотно контактировать с горловиной.
Герметичность можно проверить, перевернув упаковку или слегка сжав ее с боков. Если есть течь или канистра неупругая (шипит выходящий воздух), лучше такую не покупать.
Этикетка качественного товара, как правило, хорошо сделана и приклеена. Штрих-код, рисунки, буквы и цифры на ней четкие, не раздвоенные и не расплывчатые. Информация – полная и не рекламная, а преимущественно техническая: название фирмы-изготовителя, ее адрес и телефон, аннотация к применению антифриза, его температуры кипения и замерзания, срок хранения, номер партии с датой ее изготовления и т.д.
Полупрозрачная канистра хороша тем, что можно рассмотреть ее содержимое. Мутную жидкость, тем более с осадком, покупать не надо. Если встряхнуть канистру, образовавшаяся пена должна осесть примерно через три секунды, у концентрата – чуть больше (пять).
Хорошая охлаждающая жидкость дешевой быть никак не может. Меняют ее не часто. Экономить на жидкости не стоит.
Проверка после покупки
Все параметры жидкости полностью и корректно проверить самостоятельно нельзя, но косвенно оценить качество покупки можно.
Мембрана под пробкой – хороший признак. Прозрачность и пенообразование проверяют, отлив жидкость из непрозрачной канистры в соответствующую емкость.
Характерный запах нефтепродуктов (бензина, масла, смазок и т.п.) недопустим.
Плотность проверять можно, но она – не главный критерий качества, ее могут умышленно повысить, добавив ненужные соли, часто вредные. Но все же лучше проверить.
Устойчивость к жесткой воде. Иногда изготовитель допускает разбавление концентрата водопроводной водой. Для проверки можно налить концентрат в прозрачную емкость из термостойкого стекла, добавить столько же воды из водопровода и довести до кипения. Дать постоять около часа и сравнить внешний вид (прозрачность в проходящем свете) с таким же раствором, но не прокипяченным. Видимых отличий быть не должно.
Е. Вижанков, начальник лаборатории ФГУП «25 ГосНИИ Минобороны РФ» канд. техн. наук
Грузовик Пресс, №10/2004