Всё, что нужно знать о охлаждающей жидкости

Назначение

Начнём с основного: как следует из названия, охлаждающая жидкость, должна обеспечивать охлаждение. В идеальных условиях вся энергия от сгорания топлива шла бы на движение. Однако на практике большая её часть превращается в тепло. Даже электромобили и гибриды с большими аккумуляторами выделяют много тепла при движении (разрядке) и зарядке. При перегреве эти системы перестают функционировать — именно поэтому в них предусмотрена система охлаждения.

Помимо отвода тепла, охлаждающая жидкость также выполняет следующие функции:

• Защита от замерзания;
• Повышение температуры кипения выше рабочей температуры системы;
• Защита металлических компонентов от коррозии;
• Предотвращение образования пены.

Основы

Основная задача жидкости — отвод тепла в радиатор, где он передаётся наружному воздуху. Вода идеально подходит для поглощения и отвода тепла, но у неё есть недостатки: она замерзает при 0 °C и кипит при 100 °C. Кроме того, содержащиеся в питьевой воде минералы и соли негативно влияют на материалы в системе охлаждения.

Чтобы устранить эти недостатки, в качестве основы охлаждающей жидкости используется гликоль, чаще всего моноэтиленгликоль (MEG). Иногда применяется монопропиленгликоль (MPG), но он обладает более низкой теплопередачей и обычно не подходит для двигателей внутреннего сгорания. Зато он менее токсичен и чаще используется в пищевой промышленности. Третий вариант — охлаждающие жидкости на основе глицерина (спецификация G13). Глицерин более экологичен по сравнению с MEG, но менее доступен, так как используется в косметике. Он является побочным продуктом производства биотоплива или может быть получен из растительного сырья.

Состав

Фактическая охлаждающая жидкость состоит из нескольких компонентов. Помимо MEG, в неё добавляются присадки для придания нужных свойств (подробнее об этом ниже). Смесь MEG и присадок называется антифризом или концентратом. Антифриз необходимо разбавить деминерализованной или умягчённой водой перед использованием в системе охлаждения.

В деминерализованной воде удалены минералы, такие как кальций, и соли, которые вызывают образование накипи и коррозию.

Только после разбавления антифриза мы получаем готовую к использованию охлаждающую жидкость, также называемую "Ready-Mix" или "coolant". Количество деминерализованной воды, используемой для разбавления, определяет температурный диапазон смеси. Как правило, смесь 50/50 обеспечивает защиту до -36 °C, а соотношение 40/60 (40% концентрата и 60% деминерализованной воды) — до -26 °C. Более высокая концентрация антифриза не даёт большего или "лучшего" температурного диапазона. Кроме того, слишком низкая концентрация антифриза теряет свои антикоррозийные свойства. Смотрите график ниже:

Присадки

Для того чтобы охлаждающая жидкость обладала необходимыми свойствами, в неё добавляются химические присадки. Они предотвращают образование коррозии, кавитации (образование и разрушение воздушных пузырьков, способных повредить водяной насос), отложений и шлама (осадка нерастворимых веществ).

Во избежание отравления при случайном проглатывании охлаждающей жидкости всегда добавляется горький компонент. Это означает, что в случае утечки, например, собаки не будут пить жидкость. Это также защищает детей от случайного употребления. И для людей, и для животных охлаждающая жидкость при проглатывании вызывает тяжёлые отравления.

Окраску охлаждающей жидкости придаёт краситель. Это означает, что сегодня нельзя полагаться на цвет при выборе продукта или ориентироваться на привычный цвет, используемый ранее. Иными словами, качество жидкости нельзя определить по её цвету.

Дополнительно используются стабилизаторы, препятствующие выпадению осадка (минеральные отложения, например, силикатов), диспергаторы, обеспечивающие устойчивость к жёсткой воде, pH-буферы для поддержания уровня кислотности и противопенные добавки, которые снижают риск захвата воздуха в жидкости при циркуляции.

IAT (Inorganic Acid Technology)

IAT также известна как "традиционная" или "устаревшая" технология. Это охлаждающие жидкости с коротким интервалом замены (каждые 2 года), часто зелёного или синего цвета.

Для выполнения своих функций эти охлаждающая жидкость содержат неорганические (минеральные) ингибиторы: силикаты, нитраты, амины, фосфаты и/или бораты. Они создают на металлических поверхностях защитную "плёнку", которая со временем истощается, теряя способность к восстановлению, и делает систему уязвимой.

Преимущество IAT — быстрое начало действия. Недостаток — короткий срок службы и частичная блокировка теплоотдачи из-за образованной изолирующей плёнки.

OAT (Organic Acid Technology)

OAT — это охлаждающая жидкость на основе гликоля (MEG или MPG) с органическими ингибиторами, основанными на карбоксилах. Она не содержит минеральных ингибиторов.

Органические ингибиторы действуют избирательно — не покрывают всю систему, как в IAT, а активируются только там, где начинается коррозия. Благодаря этому расход присадок значительно ниже, а срок службы — дольше (long-life).

Недостаток: защита начинается с задержкой — необходимо, чтобы процесс коррозии начался, прежде чем произойдёт химическая реакция.

HOAT (Hybrid Organic Acid Technology)

Для светлых металлов даже незначительная коррозия, возможная при использовании OAT, недопустима. Поэтому была разработана гибридная технология, сочетающая органические ингибиторы OAT и минеральные компоненты IAT. В основе — OAT с добавлением небольшого количества силикатов, боратов, молибдатов или нитратов, в зависимости от применения. Преимущество — совмещение долговечности OAT и быстрого действия IAT.

Lobrid

снижено содержание минеральных ингибиторов и увеличено количество органических, отсюда и название, объединяющее понятия "low" и "hybrid". Минеральные ингибиторы часто отражаются в названии продукта, например: Si-OAT и P-OAT (силикатный или фосфатный OAT), либо их комбинация — PSi-OAT.

Электромобили и охлаждение

Управление теплом в электромобилях (BEV) имеет решающее значение — как для батарей, так и для электродвигателя и высоковольтной электроники. Различают два варианта охлаждения:

• Классическое охлаждение батарей с помощью MEG-содержащих жидкостей
• Иммерсионное охлаждение, где батареи полностью погружены в жидкость

Слишком высокая или низкая температура ухудшает работу аккумуляторов. Холодные батареи не заряжаются. На сегодняшний день доминирует первый вариант — внешнее охлаждение, как в Tesla Model S, Audi eTron, Mercedes-Benz EQC, BMW i3.

Быстрая зарядка требует эффективного отвода тепла. Новейшие автомобили достигают скоростей зарядки до 960 км/ч (в пересчёте). В будущем — более 1400 км/ч. Это возможно только с иммерсионным охлаждением, где применяются специальные теплоносители — они ближе по свойствам к трансформаторным жидкостям, но с меньшей вязкостью.

Термальные жидкости предъявляют иные требования, чем охлаждающие жидкости для двигателей внутреннего сгорания, описанные выше: они должны иметь высокую температуру вспышки, быть огнестойкими и непроводящими.

Использование

Зная все эти различия, возникает вопрос: зачем так много видов охлаждающих жидкостей? В теории — идеальное решение: один долговечный и универсальный продукт. На практике — каждый OEM (автопроизводитель) предъявляет свои требования, основанные на конструкции двигателя и используемых материалах. Эти требования фиксируются в спецификациях, и подходящая жидкость должна соответствовать одной из перечисленных технологий. Всегда обращайтесь к Масляный консультант Eurol, чтобы подобрать правильную охлаждающую жидкость под конкретное применение.

Если у вас остались вопросы, свяжитесь с нами. Наши специалисты с радостью помогут.