汽車防凍冷卻液,是汽車冷卻系統用的循環介質,用于水冷式發動機在冬季防凍,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展與發動機的冷卻系統相輔相成,以下介紹發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)為主的常規型發動機冷卻液和以有機酸(OAT)為主的有機型及復合型發動機冷卻液,隨著近年來對防凍冷卻液的研究的深入,更多的研究發現,單一的防護對冷卻系統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動機冷卻液和普通型發動機冷卻液,普通型發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生點蝕,如下圖所示:
受到穴蝕的柴油發動機缸套
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
對于重負荷發動機來說最關注的就是發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動機冷卻液;二是采用OAT技術的發動機冷卻液。不同地區的差異性會導致冷卻液的技術向不同方向發展,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
燃油效率是發動機技術進步的永恒話題。重負荷發動機的燃油效率不斷得到提高,采用輕材質,減少發動機重量是有效的手段之一。公路卡車發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。缸瓦的材質也發生了較多的變化,以滿足發動機節能減排的要求。冷卻系統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定
為了減少NOx的排放,發動機氣缸溫度要合適,就要求冷卻液的傳熱效率高。對于增壓中的發動機,EGR發動機,冷卻液的熱負荷增加多,但是冷卻液的總量少,冷卻液的循環速度高,冷卻液的熱穩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動機制造商的全面認可。
對于毒性和環保排放等的問題,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動機冷卻液,具有以下優點:
1、 使用壽命長;
2、 熱穩定好,杜絕硅酸鹽沉淀;
3、 傳熱效率高;
4、 優異的防襯里氣穴腐蝕和點蝕的效果;
5、 優異的鋁及合金的保護效果;
6、 減少水泵泄露;
7、 有利于環保、人身安全和健康等。
OAT防凍液在重負荷發動機中的應用,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異的表現,隨著發動機技術的進步,適合于目前大多數的車型,同時也是未來幾年的發展趨勢,勢必會逐漸取代IAT和HOAT(混合有機酸技術)。
在此感謝江蘇龍蟠科技知識支持
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