冬季氣溫低,為使汽車在冬季低溫下仍能繼續使用,發動機冷卻液都加入了一些能夠降低水冰點的物質作為防凍劑,保持在低溫天氣時冷卻系統不凍結。因此人們有時把冷卻液稱作“防凍液”或“不凍液”。防凍液的全稱應該叫防凍冷卻液,意為有防凍功能的冷卻液。
內燃車輛的發動機冷卻系統是一個由汽缸、夾套與水箱組成的液冷式密閉循環體系。冷卻系統的工作狀態直接影響車輛的正常運行及車輛的使用壽命。防凍液是內燃機循環冷卻系統的冷卻介質,主要由防凍劑、緩蝕劑、消泡劑、著色劑、防霉劑、緩沖劑等組成。隨著汽車工業的發展,對發動機的性能要求也越來越高,不僅要求防凍液具有較低的冰點和較高的沸點,還應具有較好的金屬防腐性、防氣蝕性、防結垢性,以及對環境污染小或不污染環境,且有較長的使用壽命等等方面的綜合性能。
乙二醇是一種無色微粘的液體,沸點是197.4℃,冰點是-11.5℃,能與水任意比例混合。有很多人認為乙二醇的冰點很低,防凍液的冰點是由乙二醇和水按照不同比例混合後的一個中和冰點,其實不然,混合後由於改變了冷卻水的蒸氣壓,冰點才會顯著降低。其降低的程度在一定范圍內隨乙二醇的含量增加而下降,但是一旦超過了一定的比例,冰點反而會上升。當乙二醇的含量為68%時,冰點可降低至-68℃,超過這個極限時,冰點反而要上升。40%的乙二醇和60%的軟水混合成的防凍液,防凍溫度為-25℃;當防凍液中乙二醇和水各占50%時,防凍溫度為-35℃。
二甘醇—水防凍液
二甘醇—水防凍液,不宜揮發和著火,對金屬腐蝕性也較小,但二甘醇降低冰點的效果比乙二醇低,配制同一冰點的防凍液時,比乙二醇的用量大,同時熱傳導效率下降。有不少廠家為了降低成本,會將乙二醇和二甘醇混用。 甘油—水防凍液甘油—水防凍液,不宜揮發和著火,對金屬腐蝕性也小,但甘油降低冰點的效率低,配制同一冰點的防凍液時,比乙二醇、酒精的用量大。因此,這種防凍液用得較少。
酒精一水防凍液
酒精的沸點是78.3℃,冰點是-114℃。酒清與水可任意比例混合,組成不同冰點的防凍液。酒精的含量越多,冰點越低。酒精是易燃品,當防凍液中的酒精含量達到40%以上時,就容易產生酒精蒸氣而著火。因此,防凍液中的酒精含量不宜超過40%,冰點限制在-30℃左右。酒精—水防凍液具有流動性好、散熱快、取材方便、配制簡單等優點。它的缺點是容易著火,酒精沸點低,蒸發損失大。酒精蒸發後,防凍液成分改變,冰點升高。在山區、高原地區行駛的汽車不宜使用酒精—水防凍液,因為酒精的蒸發損失大。一般地區行車應定期檢測酒精的含量,及時補充
除防凍外,防凍液還具有以下幾種優點: 第一個是防腐蝕功能。發動機及其冷卻系統是金屬制造的,有銅、有鐵、有鋁、有鋼還有焊錫。這些金屬在高溫下與水接觸,時間長了都會遭到腐蝕,會生銹。而防凍液不僅不會對發動機冷卻系統造成腐蝕,還具有防腐和除銹功能。 第二個是防凍液的沸點高。水的沸點是100℃,優質防凍冷卻液的沸點通常在零上110℃,這樣在夏季使用,防凍冷卻液比水更難開鍋。 第三是防凍液可以防垢,用水作冷卻液最讓司機頭疼的就是水垢問題,水垢附著在水箱、水套的金屬表面,使散熱效果越來越差,而且清除起來也很困難。優質的防凍液采用蒸餾水制造,並加有防垢添加劑,不但不生水垢還具有除垢功能。當然,如果你的水箱水垢很厚,最好還是先用水箱清洗劑徹底清洗後再添加防凍液。
在水冷式發動機的冷卻水中添加防凍劑配制成的低冰點冷卻液體。當氣溫低於0℃時,使用防凍液可防止因冷卻水結冰而引起的冷卻系統故障和零件脹裂事故,還可免除收車後放水和出車前再加水等工作。
對防凍液性能的要求是:沸點和閃點高;比熱和傳導能力大,在低溫時粘度小,蒸汽壓不高,不易起泡;不致使冷卻系統金屬件腐蝕和橡膠軟管、密封墊變質。 防凍液一般分乙醇-水型、甘油-水型和乙二醇-水型三種。乙醇的冰點為-114℃,沸點為78.3℃。乙醇易著火,易蒸發,配制時其含量一般不宜超過40%,也不宜在工作溫度較高的柴油機冷卻系統中使用。甘油(丙三醇)的冰點為-17℃,沸點為290℃,與水混合後的冰點最低可達-46.5℃。水中甘油的含量要相當大時才能得到低冰點防凍液,使用起來不經濟。乙二醇的冰點為-11.5℃沸點為197.4℃,與水混合後的冰點最低可達-68℃。乙二醇易腐蝕金屬,調配防凍液時要添加防蝕劑,一般每升防凍液加磷酸氫二鈉2.5～3.5克、糊精 1克。乙二醇吸濕性強,貯存容器應密封。乙二醇不易揮發,配制時用量少,因而使用較廣。各種防凍液的熱膨脹性較大,加注時只能加到冷卻系總容量的95%。調配防凍液時,其冰點應比使用地區的最低溫度低5℃。
據調查,全球50%以上的汽車發動機故障來源於冷卻系統!由此可見合理選配防凍液的重要性。目前市場上所銷售的大部分防凍液是以乙二醇為主要原料的產品,再加入適量的有機或無機鹽類來達到防腐防銹的作用。 衡量防凍液的優劣主要有以下兩點:首先是防凍效果,水的冰點是0℃,一般普通型的防凍液都可達到-40℃,而優質的防凍液應能達到-60℃左右,這是標定防凍液質量的一個重要指標;另一個是防凍液的沸點,水的沸點是100℃,而防凍液至少應達到108℃以上,也就是說冰點越低,沸點越高,其中的溫差越大,相對來說防凍液的品質就越好。編輯本段組成降冰點劑
防凍劑是防凍液的主要成分,約占防凍液原液的92 %～98 %,防凍液原液可以根據各地氣溫的高低,按一定比例與水混合,將冰點控制在適當范圍內。有效的防凍劑是各種有機醇。各國從50年代以來幾乎全部采用乙二醇作為防凍劑。乙二醇是一種無色、透明、稍有甜味和具有吸濕性的粘稠液體,它能以任何比例與水相溶。乙二醇的濃度不同時。冰點亦不同。 乙二醇--水防凍液的冰點同乙二醇質量分數不成線性關系。它的水溶液的冰點並不完全是隨濃度的增加而降低,當濃度超過70 %時,冰點反而上升。在配制過程中,應從實際出發加以合理選擇,以達到防凍性及經濟性的要求。一般可根據該地區最低氣溫並參考表1數據,進行防凍液配制。在中國江南,一般采用乙二醇質量分數為40 %的配比,而在寒冷的北方,需取乙二醇質量分數50 %左右的配比比較適宜。
緩蝕劑
汽車冷卻系統一般由銅、鋁、鑄鐵、鋼、焊錫組成,乙二醇防凍液在長期工作中會引起冷卻系統的材質腐蝕,腐蝕介質是水和乙二醇。關於水對金屬的腐蝕已為人們所熟悉,而乙二醇在常溫下不會引起材質的明顯腐蝕,但溫度升高,乙二醇會被氧化,使酸度增高,生成多種腐蝕性物質:這些腐蝕物質的析出而引起發動機熱傳導率下降,致使冷卻器管部易堵塞,引起發動機過熱,所以,必須在防凍液中添加緩蝕劑。而且要求添加的緩蝕劑具有用量少及緩蝕效果好的特點。 汽車防凍液(圖6)
緩蝕劑可分為兩類:一類是無機化合物緩蝕劑,它包括偏硅酸鹽、磷酸鹽、鎢酸鹽、硼酸鹽、亞硝酸鹽和鉬酸鹽、苯甲酸鹽等。作為無機化合物緩蝕劑,可使金屬表面形成一層致密的鈍化膜,能阻滯或防止金屬的滲氫和滲酸作用。例如,加入0. 05 %～0. 03 %的偏硅酸鈉可防止鋁制件的腐蝕。另一類是有機化合物緩蝕劑,在防凍液中常作防銹添加劑使用。常用的有三乙醇胺、苯並三氮唑、巰基苯並噻唑、有機磷酸鹽等,緩蝕性能較好,如僅添加0. 1 %～0. 5 %的苯並三氮唑即可防止銅制構件的腐蝕。不同成分的金屬構件需用不同的緩蝕劑,亞硝酸鈉對鋼、鑄鐵的緩蝕效果好,但對焊料產生孔蝕;三乙醇胺、磷酸鹽、有機磷酸鹽雖對黑色金屬緩蝕效果好,但對黃銅、紫銅有腐蝕;硅酸鹽是鋁優良的緩蝕劑,但極度易水解,形成大量絮狀沉澱。這些單品種緩蝕劑雖成本較低,但難以滿足防凍液諸多方面的性能要求。現在的市售防凍液采用具有協同作用的多種緩蝕物質的復合配方,緩蝕率很高。目前國外專利中使用的緩蝕劑是多種緩蝕劑復合而成,緩蝕效果很理想,值得一提的是苯並三氮唑和巰基苯並噻唑是銅和黃銅的特效緩蝕劑。
從近些年來的防凍液專利看,至少有一半以上文獻的緩蝕劑組分中有硅酸鹽。雖然硅酸鹽不穩定,在使用過程中易析出凝膠,但由於其對Al 、Cu、Fe 等金屬都有較好的保護作用,且價廉易得,完全無毒,因此延用至今。為避免產生凝膠必須向防凍液中添加少量的硅酸鹽穩定劑。關於穩定劑的報道很多,主要是硅氧烷類,Si2N及Si2P化合物。各種緩蝕劑對不同的金屬有不同的作用,一種緩蝕劑對同一種金屬有防腐作用,但它對另一種金屬也可能很少或沒有防腐作用。在多種金屬存在的條件下,要想達到良好的全面防銹效果,需用多種緩蝕劑來復配。一般緩蝕劑總加入量為防凍液原液的0. 5 %～5 %。
消泡劑
汽車運行中,由於車身的跳動和振動,有空氣滲入防凍液會產生泡沫,這些溶於防凍液中的空氣對乙二醇有氧化作用,這些泡沫附著在器壁上,加劇孔蝕的發生,影響熱傳導,為此,在防凍液內須加入適量的消泡劑。消泡劑可以使用硅酮、醇類和失水甘油醚等。比較好的消泡劑為烷基非離子型表面活性劑。消泡劑的濃度只要0. 001 %～0. 1 %就能達到理想的消泡效果。
著色劑
在防凍液中加入無毒的水溶性著色劑,以區別於一般的冷卻水,這就便於觀察汽車發動機冷卻系統中的防凍液是否泄露,同時,它還具有指示劑的作用,監視防凍液的酸鹼度變化,指示酸度的變化提醒使用者添加原液或進行清洗更換。著色劑可使用溴甲藍、酚紅、甲基紅等,使防凍液呈現一定指示色,一旦發現防凍液超過指示范圍,則表明防凍液呈酸性而失去防銹作用。著色劑的質量分數一般在0. 01 %～0. 005 %。
防霉劑
防凍液在工作狀態下由於溫度較高,微生物難以繁殖,但在貯存過程中可能引起微生物滋長,使防凍液發霉變質,因此,需要加入微量的殺菌防霉劑,以保證防凍液在1～2 年貯存期內不變質。常用的防霉劑有氯化鋅、糖酸、苯甲酸鈉,其中苯甲酸鈉用做防霉劑比較理想。
緩沖劑
防凍液中所加的緩蝕劑在中性介質中效果較好。但是防凍液在工作過程中,介質會酸化,pH值下降,使緩蝕劑效果降低,甚至完全失效,因此,防凍液中需要添加緩沖劑,可以在一定程度上使防凍液的pH 值穩定在7. 5～10 范圍之間。硼酸鹽、磷酸鹽都可作為緩沖劑。編輯本段作用冷卻作用
冷卻是冷卻液的基本作用。發動機工作時產生大量的熱量,其中60%的熱量要通過冷卻系統散發到周圍空間。水和甲醇冷卻液沸點低,易沸騰,如果車輛在冷卻液沸騰條件下工作,即使在很短時間也會造成發動機損壞,甚至癱瘓。
防腐作用
冷卻系統中散熱器、水泵、缸體及缸蓋、分水管等部件是由鋼、鑄鐵、黃銅、紫銅、鋁、焊焊錫等金屬組成,由於不同的金屬的電極電位不同,在電解質的作用下容易發生電化學腐蝕;同時冷卻液中的二元醇類物質分解後形成的酸性產物、燃料燃燒後行的酸性廢氣也可能滲透到冷卻系統中,促進冷卻系統腐蝕。冷卻系統腐蝕會使散熱器水箱的下水室、噴油嘴隔套、冷卻管道、接頭以及水箱排管發生故障,同時腐蝕產物杜塞管道,引起發動機過熱甚至癱瘓;若腐蝕穿孔,冷卻液滲入燃燒室或曲軸箱會產生嚴重的破壞,因為當冷卻液或水與體貼油混合時,產生油污和膠質,削弱潤滑,使得閥、液壓閥推杆和活塞環黏結。因而冷卻液中都加入一定量的防腐蝕添加劑,防止冷卻系統產生腐蝕。
防垢作用
冷卻系統中的水垢來源於水中的鈣、鎂等陽離子,這些鹼土金屬陽離子在熱負荷條件下,容易與水中的引離子反應生成水垢。水垢能磨損水泵密封件並覆蓋在汽缸體水套外壁,使其導熱率下降,並使缸蓋高溫區溫度劇增,引起缸裂。因此為了減少水垢的生成,冷卻液在生產和加注過程中均要求使用經過軟化處理的去離子水。
防凍作用
冬季氣溫低,為使汽車在冬季低溫下仍能繼續使用,發動機冷卻液都加入了一些能夠降低水冰點的物質作為防凍劑,保持在低溫天氣時冷卻系統不凍結。因此人們有時把冷卻液稱作“防凍液”或“不凍液”。編輯本段質量標准
為了控制防凍液的質量,一些先進國家都規定了質量標准和相應的評定方法。例如,日本工業標准(J IS2K2234287),美國標准ASTM、日本防銹技術協會標准(JACC) 及英國標准等,一些汽車行業也制定有相應的行業標准。中國於1992 年首次制定了中國有關防凍液的行業標准SH0521-1992《乙二醇型發動機冷卻液及其濃縮液》,用來規范防凍液的各項指標,以指導生產。 近年來,又進行了修訂,頒布了新的國家標准SH0521-1999《乙二醇型發動機冷卻液及其濃縮液》。根據美、日及中國有關的防凍液標准,對防凍液的各項評定項目如下:抗凍性(冰點) ;金屬腐蝕性;發泡性;水泵氣穴腐蝕性;沉澱性(灰分) ;溶解性;密度;酸度值(pH 值) ;儲備鹼度;變色性;沸點等。 對於各項技術指標的鑒定,各國也規定了相應的評定方法: JACC 規定:體積分數為50 %的防凍液冰點在235 ℃以下,體積分數為30 %的防凍液冰點為214 ℃以下,原液的沸點為149 ℃。 ASTM 規定:原液的密度為1. 105～1. 130 ,色澤為透明、無沉澱、無雜質,與水能以任意比例混合。 中國的J T22521996《汽車發動機冷卻液安全使用技術條件》交通行業標准中的常規質量指標與上述雷同,但防蝕性測定與J IS2K2234287 雷同,發泡性測定與ASTM 雷同。
一種性能優良的防凍液應具備下列性能:
⑴冰點低汽車在嚴寒地區冬季野外停放時,夜間地面氣溫有時會降到-40 ℃以下。要保證水箱及冷卻系統管路不被凍裂,防凍液應在此溫度下不結冰或凝固,以免發生體積膨脹,同時亦保證隨時可以起動汽車,投入使用。
⑵比熱容要高、熱傳導性好防凍液主要用來冷卻發動機部件,以免發生過熱,因此它的比熱容要高。舉例來說,水的比熱容是4.18 kJ/kg·℃,而乙二醇的比熱容是2.72 kJ/kg·℃。在同樣循環量下,水從發動機中帶走的熱量要比乙二醇帶走的多,因此水的冷卻效果好於乙二醇。
⑶對金屬不產生腐蝕和銹蝕發動機冷卻水系統有鑄鐵、鑄鋁、紫銅、黃銅、鋼和焊錫等。防凍液應對這些金屬不產生腐蝕和銹蝕。
⑷在使用中要保持一定的pH值pH值不但能保證防凍液對金屬的腐蝕程度減到最小,而且能防止防凍液腐敗變質。 防凍液的價格已於近年悄然上漲,不過每桶價格仍保持在百元之內,對於可每年更換一次的保養品,應該說還算價格低廉。
除了選好防凍液,在防凍液的使用過程中,廣大車主還需要注意以下的方面:
注意一:盡量使用同一品牌的防凍液。 不同品牌的防凍液其生產配方會有所差異,如果混合使用,多種添加劑之間很可能會發生化學反應,造成添加劑失效;
注意二:防凍液的有效期多為兩年(個別產品會長一些),添加時應確認該產品在有效期之內;
注意三:必須定期更換,一般為兩年或每行駛4萬公裡更換一次,出租車應該更換得勤一些。 更換時應放淨舊液,將冷卻系統清洗幹淨後,再換上新液;
注意四:避免兌水使用。 傳統的無機型防凍液不可以兌水使用,那樣會生成沉澱,嚴重影響防凍液的正常功能。有機型防凍液則可以兌水使用,但水不能兌得太多。 另外,由於防凍液是由母液和軟水組成,而母液種類很多如四醇。乙醇、乙二醇、丙三醇等,軟水即不含或少量含有鈣、鎂離子的水,如蒸餾水、未受污染的雨水、雪水等。冬季在使用防凍液時,需提高防凍液中線液的加注比例。但最好不要超過60%,畢竟母液的增加會降低發動機的冷卻效果。編輯本段更換 汽車防凍液(圖11)
在正常情況下,汽車行駛3 000～4 000 km就需要更換防凍液。更換防凍液的方法如下:
⑴擰下水 箱蓋,打開水箱放水閥,放出防凍液。
⑵將一根連接於自來水管的橡膠管插入水箱加水口,打開自來水龍頭,使自來水連續不斷地流經發動機冷卻系統。在沖洗操作時,要使發動機怠速運轉,保持上述操作,直至水箱放出清水為止。
⑶關上自來水龍頭,待冷卻系統的水放盡後,再關上水箱放水閥。
⑷從水箱加水口加人防凍液,使防凍液充滿水箱。擰開儲液罐蓋,加人防凍液,並達到“Max”刻度線,注意不要超過“Max”刻度線。
⑸蓋上水箱蓋和儲液罐蓋,並擰緊。
⑹起動發動機,怠速運轉2～3 min,擰開水箱蓋。這時冷卻系統由於排除了部分空氣,防凍液面將降低,這時應再補充防凍液,使防凍液達到“Max”刻度線為止。
⑺蓋好水箱蓋。 注意: 打開水箱蓋,注意要在水箱已冷卻的狀態下注意觀察防凍液中是否有雜質,最終的液面要保持在“MAX”與“MIN”之間結束後要將水箱蓋擰緊。編輯本段品牌殼牌防凍液
具有和效防沸和防腐蝕的特點。無需稀釋、直接用於發動機冷卻系統。應用范圍適合於所有轎車,四輪驅動越野車,及輕負荷和重負荷柴油發動機車輛。因抗腐蝕添加劑消耗慢,具有更出色的抗腐蝕性能,減少重負荷發動機的維護成本。對發動機散熱的影響小,避免發動機過熱,不含亞硝酸鹽和硼酸鹽,更加環保,由於不易生成沉積物,增加了水泵密封的壽命,不易滲漏。
|
