汽車防凍冷卻液,是汽車冷卻系統(tǒng)用的循環(huán)介質,用于水冷式發(fā)動機在冬季防凍,防凍液還具有抗腐蝕的功能(包括大面積的腐蝕和點蝕)、防止水垢形成等功能。
載貨汽車根據發(fā)動機功率負載可以分為輕負荷和重負荷兩種類型。由于重型貨車載貨的負荷較大,一般設計的冷卻系統(tǒng)都是采用濕式缸套,但濕式缸套有著不小的缺點,容易因冷卻液體隨著水泵的高速運轉產生氣泡導致缸套發(fā)生點蝕,所以對防凍冷卻液的要求也與普通輕負荷車輛的要求不同,可以說冷卻液的技術發(fā)展與發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)相輔相成,以下介紹發(fā)動機冷卻液的分類及技術趨勢,車隊管理者在選擇車輛防凍液時可以予以鑒別選擇。
防凍冷卻液可以按照基礎液類型、緩蝕劑組成、發(fā)動機負荷來進行分類。
1、按照基礎液的類型一般分為是乙二醇型和丙二醇型的防凍冷卻液,有些低級的用于工業(yè)的防凍液采用的是含有無機鹽的水溶液進行降低冰點,但是這種溶液無法用于汽車防凍機冷卻系統(tǒng)的,否則會造成嚴重的事故。
2、按照緩蝕劑的組成可以分成以無機鹽(IAT)為主的常規(guī)型發(fā)動機冷卻液和以有機酸(OAT)為主的有機型及復合型發(fā)動機冷卻液,隨著近年來對防凍冷卻液的研究的深入,更多的研究發(fā)現,單一的防護對冷卻系統(tǒng)的保護都存在自身的缺點,越來越多的研究都放在復合了無機鹽和有機酸的復合添加劑配方上,尤其是大量有機酸復合少量無機鹽的復合型配方。
3、按照使用壽命對冷卻液的分類一般分為長效型發(fā)動機冷卻液和普通型發(fā)動機冷卻液,普通型發(fā)動機冷卻液的使用年限一般不會超過2年。對于長效防凍冷卻液的使用壽命一般認為3年以上。
4、重負荷發(fā)動機常見問題
①缸套因冷卻液體隨著水泵的高速運轉產生氣泡導致發(fā)生點蝕,如下圖所示:
受到穴蝕的柴油發(fā)動機缸套
劣質冷卻液中有過多硅酸鹽致沉淀和添加物凝固
缸套浸泡在不良冷卻液中導致腐蝕
缸套浸泡在不良冷卻液中導致腐蝕
重負荷冷卻液類型及選擇
對于重負荷發(fā)動機來說最關注的就是發(fā)動機濕式缸套的穴蝕及襯墊的點蝕,以及沉淀結垢的問題。為解決這個問題目前重負荷發(fā)動機冷卻液分為兩個類型:一是外加SCA的強氧化無機鹽型發(fā)動機冷卻液;二是采用OAT技術的發(fā)動機冷卻液。不同地區(qū)的差異性會導致冷卻液的技術向不同方向發(fā)展,首先要研究的就是地域性。
1、更多鋁合金及輕金屬合金的使用
燃油效率是發(fā)動機技術進步的永恒話題。重負荷發(fā)動機的燃油效率不斷得到提高,采用輕材質,減少發(fā)動機重量是有效的手段之一。公路卡車發(fā)動機的缸蓋和氣缸座都在逐漸輕質化,散熱器、水箱的材質更多使用鋁合金,冷卻液連接管也逐漸減少了銅合金的使用。缸瓦的材質也發(fā)生了較多的變化,以滿足發(fā)動機節(jié)能減排的要求。冷卻系統(tǒng)各配件的材質見下表:
2、焊錫使用減少
焊錫腐蝕問題帶來的對散熱器的制造工藝和材質的重大改變,一方面減少焊接點,另一方面,處于環(huán)境保護的考量,焊錫中鉛的含量受到限制,鋅質焊錫的使用開始普遍。
3、更高的傳熱效率和傳熱穩(wěn)定
為了減少NOx的排放,發(fā)動機氣缸溫度要合適,就要求冷卻液的傳熱效率高。對于增壓中的發(fā)動機,EGR發(fā)動機,冷卻液的熱負荷增加多,但是冷卻液的總量少,冷卻液的循環(huán)速度高,冷卻液的熱穩(wěn)定性和抗氣穴腐蝕能力要求更苛刻。
有機酸OAT型冷卻液的優(yōu)點以及應用趨勢
有機酸型(OAT)防凍液,采用的主要緩蝕成分為長碳鏈環(huán)狀羧基化合物,通過自身高活性吸附在金屬腐蝕活性點上,以化學性吸附形式在金屬表面成膜,區(qū)別于無機型IAT 腐蝕抑制劑的氧化或者物理沉積的外部成膜技術,因此腐蝕抑制劑的消耗微乎其微,從而使長周期保護成為可能。尤其是康明斯2010年3月23日高調宣布推出環(huán)境友好型無硝酸鹽、無磷酸鹽、無胺鹽的OAT防凍液;代表著有機型重負荷冷卻液在重負荷發(fā)動機制造商的全面認可。
對于毒性和環(huán)保排放等的問題,歐洲一直不采用含亞硝酸鹽的配方,并認為有機酸OAT型配方能夠對重負荷發(fā)動機冷卻液的汽缸襯里氣穴腐蝕形成很好的保護。
國外研發(fā)人員使用有機酸配方和亞硝酸鹽SCA配方做了對比,行車試驗結果表明:如果維護正確,OAT防凍液能夠為行駛60萬km的發(fā)動機缸瓦和鋁制缸蓋提供有效地氣穴腐蝕和點蝕保護。OAT冷卻液用作重負荷發(fā)動機冷卻液,具有以下優(yōu)點:
1、 使用壽命長;
2、 熱穩(wěn)定好,杜絕硅酸鹽沉淀;
3、 傳熱效率高;
4、 優(yōu)異的防襯里氣穴腐蝕和點蝕的效果;
5、 優(yōu)異的鋁及合金的保護效果;
6、 減少水泵泄露;
7、 有利于環(huán)保、人身安全和健康等。
OAT防凍液在重負荷發(fā)動機中的應用,解決了IAT配方的硅凝膠和亞硝酸鹽的毒性問題,而且使用里程長,特別是對于鋁的保護有優(yōu)異的表現,隨著發(fā)動機技術的進步,適合于目前大多數的車型,同時也是未來幾年的發(fā)展趨勢,勢必會逐漸取代IAT和HOAT(混合有機酸技術)。
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