發(fā)布時間:2011-10-18
1. 冷卻液介紹
發(fā)動機冷卻液,又稱防凍液或不凍液,是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì),具有冷卻、防凍、防垢、防腐、防沸等作用。冷卻液是發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)不可缺少的散熱介質(zhì),直接影響發(fā)動機的使用壽命。
隨著汽車保有量的逐漸增多,技術(shù)的不斷更新,公眾環(huán)保意識的日益增強以及對汽車保養(yǎng)的重視,冷卻液隨著發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、防腐性能等方面的發(fā)展而不斷發(fā)展。一方面,高效的發(fā)動機設計要求采用更合理的材質(zhì),使用更少量的冷卻液來達到更好的散熱效果;另一方面汽車平均行駛里程延長,而冷卻液換用周期保持不變或相應延長,對冷卻液提出了新的要求。發(fā)動機設計的不斷發(fā)展促進了冷卻液標準的發(fā)展,也極大地推動了冷卻液質(zhì)量的提高。
早期的冷卻液配方通常不含硅酸鹽,主要適用于鑄鐵、銅組成的冷卻系統(tǒng)。
早期的全有機型發(fā)動機冷卻液產(chǎn)品成本較高,對鋁合金的防護作用不如硅酸鹽型冷卻液,限制了其進一步推廣應用。但近年來,隨著全有機型發(fā)動機冷卻液技術(shù)的完善,已經(jīng)成為轎車發(fā)動機冷卻液的普遍選擇。
隨著汽車功率的增大及工藝、材料的進步,同時為了減少車輛自重,增加燃油經(jīng)濟性,現(xiàn)代汽車采用了更新更輕的鋁合金材料。目前鋁合金制造的散熱器、缸蓋、水泵等部件的應用已經(jīng)非常普遍,全鋁發(fā)動機也已經(jīng)投放市場,因此對發(fā)動機冷卻液對鋁合金材料的保護能力提出了更高的要求。ASTM也制定了專門針對鋁合金材料防腐蝕的實驗方法:鑄鋁合金傳熱腐蝕和鋁泵氣穴腐蝕。硅酸鹽緩蝕劑對鋁合金材料具有優(yōu)異的防腐蝕性能,在冷卻液配方中應用也越來越普遍。
2. 冷卻液的作用
冷卻液是冷卻系統(tǒng)中的傳熱介質(zhì),具有以下作用。
(1)冷卻作用
冷卻是冷卻液的基本作用。發(fā)動機工作時產(chǎn)生大量的熱量,使機件溫度升高,特別是直接與高溫燃氣接觸的機件(如汽缸體、汽缸蓋、活塞和氣門等)溫度更高,因此,要想使發(fā)動機正常工作,必須對這些高溫工作的機件進行冷卻。冷卻液的基本作用就是將受熱機件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去,使發(fā)動機在任何工況下都得到適度的冷卻,保證發(fā)動機在正常的溫度范圍內(nèi)工作,過冷和過熱現(xiàn)象都應避免。
發(fā)動機過熱會降低充氣效率,使發(fā)動機功率下降,早燃和爆燃的傾向加大,使零件因承受額外沖擊性負荷而造成早期損壞;運動件的正常間隙被破壞,運動阻滯,磨損加劇,甚至損壞;潤滑情況惡化,加劇了零件的摩擦磨損;零件的機械能降低,導致變形或損壞。
發(fā)動機過冷會使進入氣缸的混合氣(或空氣)溫度太低,可燃混合氣品質(zhì)差,使點火困難或燃燒遲緩,導致發(fā)動機功率下降,燃料消耗量增加;燃燒生成物中的水蒸氣易凝結(jié)成水而與酸性氣體形成酸類物質(zhì),加重了對機體和零件的侵蝕作用。未汽化的燃料沖刷和稀釋零件表面(汽缸壁、活塞、活塞環(huán)等)上的油膜,使零件磨損加劇。
(2)防沸作用
沸點是指汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)與外界大氣壓相平衡的條件下,冷卻液開始沸騰的溫度。發(fā)動機冷卻液在較高溫度下不沸騰、蒸發(fā)損失小,以保持發(fā)動機的正常工作。水的沸點是100℃,不能滿足現(xiàn)代汽車發(fā)動機正常水溫高(95~105℃)的要求,夏季會經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)動機“開鍋”現(xiàn)象;冷卻液的沸點通常在106℃以上,這樣在夏季使用,冷卻液比水難“開鍋”,能起到良好的冷卻作用。
(3)防腐蝕作用
發(fā)動機及其冷卻系統(tǒng)是由各種金屬制造的,其材料分成有鋼、鑄鐵、黃銅、紫銅、鑄鋁、焊錫等。這些金屬在高溫下與冷卻水接觸時間長了都會遭到腐蝕或銹蝕,影響發(fā)動機正常工作,甚至造成事故。因此要求冷卻液具有防止金屬部件腐蝕的作用和除銹的功能。
(4)防垢作用
水中的鈣、鎂等正離子在熱負荷條件下,容易與水中的負離子(如硫酸根離子、碳酸根離子等)反應生成水垢。另外,冷卻液中添加劑的濃縮物和分解物等也會形成水垢。水垢附著在水箱、水套的金屬表面,會大大地降低冷卻系統(tǒng)的導熱效率,導致不均勻的熱量分布,引發(fā)“熱點”,引起缸蓋等零部件的炸裂,對發(fā)動機造成嚴重損害,因此要求冷卻液含有適量的防垢劑,抑制水垢的生成。
(5)防凍作用
為了防止汽車在冬季停車后,冷卻液結(jié)冰而造成水箱、發(fā)動機缸體脹裂,要求冷卻液的冰點應低于該地區(qū)最低溫度10℃左右。但水的冰點是0℃,當氣溫低于0℃,使用水易結(jié)冰,而凍裂汽缸體和散熱器。發(fā)動機冷卻液因加入了防凍劑,使其冰點可達到-15~-68℃,保證在低溫天氣情況下冷卻系統(tǒng)不凍結(jié),可有效地防止冬季結(jié)冰凍裂汽缸體和散熱器。
此外,冷卻液還應具有防泡和消泡作用。冷卻系統(tǒng)中如果存在大量氣泡時,由于氧氣的存在會引起氧化腐蝕,還會使液體導熱性能、水泵工作壓力下降,對發(fā)動機冷卻、傳熱極為不利,而且空氣進入冷卻系統(tǒng)將大大地降低冷卻液的冷卻效率。因此,冷卻液中應有一種消泡和防泡劑,在發(fā)動機工作過程中,不斷消除、抑制冷卻液中產(chǎn)生的空氣泡或泡沫。