Статья « Охлаждающие, гидравлические и тормозные жидкости для автомобилей»

Охлаждающие, гидравлические и тормозные жидкости для автомобилей

Коврижников Александр Юрьевич,

                                          преподаватель спецдисциплин ГОУ СПО Кемеровского

                                         профессионально-технического техникума

1.       Технические жидкости

В настоящее время различные технические жидкости, на ряду с топливом, моторным и трансмиссионным маслом необходимы для работы автомобиля. Они применяются для различных целей: охлаждения двигателей, в автоматических коробках передач, привода действие тормозов автомобиля, в амортизаторах, приведения в действие механизмов, силовых агрегатов, гидроподъемников, гидромуфтах включения вентилятора и так далее. В связи с огромным диапазоном выпускаемой техники, к техническим жидкостям предъявляются различные требования (вязкость, температура кипения, температура замерзания, агрессивность, способность вспениваться). Для их приготовления приходится пользоваться различными синтетическими веществами: гликолями, углеводородами, спиртами, эфирами и др. В определенных комбинациях или чистом виде эти вещества и составляют технические жидкости, которые обладают соответствующими, физико-химическими и эксплуатационными свойствами. В зависимости от назначения и свойств жидкости можно разделить на охлаждающие, для автоматических коробок передач, гидротормозных систем автомобилей, гидравлические, применяемые  в  гидроподъёмниках автомобилей, для амортизаторов, жидкости облегчающие пуск двигателя и др.

2.       Охлаждающие жидкости

В процессе работы двигателя температура в камере сгорания достигает 2000-2500 градусов. Для нормальной работы двигателя требуется отвод тепла от двигателя.  Перегрев двигателя приводит к изменению геометрии головки блока цилиндров, к преждевременному самовоспламенению рабочей смеси в двигателях с искровым зажиганием, ухудшению работы системы смазки, заеданию и заклиниванию перегретых деталей, понижению механической прочности конструкционных материалов, залеганию поршневых колец, прогоранию клапанов, растрескиванию поршней, плохому наполнению цилиндров горючей смесью, перерасходу топлива, повышению токсичности отработавших газов. Как правило перегретому двигателю требуется капитальный ремонт, поэтому для нормальной работы его необходимо охлаждать. Для этого служит система охлаждения двигателя. Различают два вида систем охлаждения двигателя - воздушное и жидкостное. Наибольшее распространение получили жидкостные системы охлаждения, в которых применяются охлаждающие жидкости.  Чрезмерное охлаждение также нежелательно, так как при этом уменьшается мощность двигателя, ухудшается испарение топлива, что ведет к неполному сгоранию, увеличиваются потери мощности на трение за счёт увеличения вязкости масла.

Таким образом, охлаждение должно быть ограничено температурными пределами, при которых создаются наилучшие условия рабочего процесса автомобильного двигателя.

Хорошая работа системы охлаждения зависит от правильного выбора и качества охлаждающей жидкости при жидкостной системе охлаждения. Охлаждающие жидкости должны удовлетворять следующим основным требованиям, исходящим из их назначения и условий применения:

- эффективно отводить тепло, для чего иметь большую теплоёмкость, хорошую теплопроводность и небольшую вязкость;

- иметь высокую температуру кипения и теплоту испарения;

- обладать низкой температурой кристаллизации;

- не образовывать отложения в системе охлаждения;

- не вызывать коррозии металлических деталей и не разрушать резиновые детали системы охлаждения;

- не вспениваться в процессе работы;

- быть дешевым, недефицитным, безопасным в пожарном отношении и безвредным для здоровья.

Для охлаждения двигателей применяют различные жидкости. В теплое время года, когда температура наружного воздуха выше 0°C, возможно применение в качестве охлаждающей жидкости чистой воды. При температурах ниже 0°C применяют жидкости, имеющие низкую температуру замерзания.

В качестве охлаждающей жидкости широкое распространение имеет чистая вода, обладающая высокой теплоёмкостью. Чистая вода не вызывает коррозии, не вспенивается, не влияет на резину, не ядовита, дешевая. Но она имеет существенные недостатки: низкую температуру кипения, высокую температуру замерзания со значительным расширением объёма  ( на 10% ), что вызывает  << размораживание>>

Разрушение системы охлаждения. Во время длительных стоянок  при отрицательной температуре окружающего воздуха воду необходимо сливать, так как давление при замерзании воды составляет примерно 2500 МПа. Недостатком воды как охлаждающей жидкости является её способность образовывать накипь в рубашках и головках двигателя, что приводит к увеличению расходу топлива и масла. Накипь вызывает электролитическую коррозию алюминиевых головок цилиндров. Для снижения расхода топлива и масла при температуре ниже  - 5°С используют утеплительные чехлы, а летом очищают систему охлаждения от накипи для поддержания наиболее экономичного теплового режима двигателя. Учитывая недостатки воды, вся автомобильная техника выпускается с автозаводов только с низкозамерзающими охлаждающими жидкостями.

В настоящее время  широкое применение находят низкозамерзающие охлаждающие жидкости (антифризы) которые используются всесезонно. Они представляют собой водные растворы одно, двух, и трехатомных спиртов. Наибольшее распространение получили этиленгликолевые антифризы. Этиленгликоль – двухатомный спирт представляет собой маслянистую желтоватую жидкость, сладкую на вкус, без запаха, температурой кипения 197°С. Температура замерзания чистого этиленгликоля высокая – 11,5°С, но при смешивании с водой в различных соотношениях температура замерзания (- 75°С) обладает смесь, состоящая из 66,7%   этиленгликоля и 33,3% воды. Этиленгликоль вызывает коррозию. Еще большей коррозионной агрессивностью обладают продукты окисления, образующиеся при эксплуатации антифриза. Поэтому в состав антифриза вводятся противокоррозионные присадки: декстрин (углевод типа кразмала – 1 г/л), предохраняющий от разрушения свинцово - оловянный припой и динатрий фосфат в количестве 2,5-3,5 г/л защищающий медь, алюминий и латунь.

Этиленгликоль и его вводные растворы при нагревании сильно расширяются. Чтобы предотвратить выброс жидкости из системы (в случае отсутствия расширительного бочка в системе охлаждения), ее заполняют на 6-8 % меньше объема. Температура кристаллизации и состав низкозамерзающих этиленгликолевых охлаждающих жидкостей определяют с помощью гидрометра или по значению плотности.

Промышленность в малом количестве выпускает антифризы марок «40» и «65», то есть имеющие температуру замерзания не выше – 40 и – 65 °С  соответственно. При замерзании антифризов образуется кашеобразная масса, объем которой увеличивается всего на 0,25-0,30%, что не вызывает разрушения системы охлаждения двигателя. Теплоемкость и теплопроводность антифризов ниже, чем у воды, они разрушают резину, что вызывает необходимость применения соединительных шлангов из специальной резины.

  Для всех моделей автомобилей промышленность выпускает незамерзающую жидкость «ТОСОЛ 40 М», это многокомпонентный на основе этиленгликоля антифриз. Он  содержит большой комплекс антикоррозионный, антивспенивающихся и антифрикционных присадок и достаточно недорогой продукт голубого цвета.

При использовании  низкозамерзающих охлаждающих жидкостей следует иметь ввиду, некоторые их особенности. Из этиленгликолевых жидкостей, находящихся в системе охлаждения, в первую очередь испаряется вода, которую следует периодически доливать в радиатор, желательно брать воду дистиллированную. Необходимо следить за тем, чтобы в этиленгликолевые жидкости не попадали бензин и другие нефтепродукты, так как они вызывают вспенивание и выброс жидкости через пробку радиатора.

В процессе эксплуатации изменяется внешний вид охлаждающих жидкостей: они мутнеют, в них появляются осадки, первоначальный цвет изменяется. Это вызывает образование шлама из остатков накипи и окрашиванием этиленгликоля продуктами коррозии. При сильном изменении цвета и значительном помутнении этиленгликолевую жидкость необходимо слить, промыть систему охлаждения водой и залить свежую жидкость.

Срок службы «ТОСОЛА  40 М» ограничивается, так как  присадки в процессе эксплуатации распадаются, ухудшая качество жидкости.  Опытным путем установлено, что «ТОСОЛ 40 М» надежно работает 3 года, а при интенсивной эксплуатации – 60 000 км пробега.

Этиленгликоль – сильный пищевой яд, поэтому после контакта с ним необходимо тщательно мыть руки с мылом. Специальных мер защиты кожи и дыхательных путей при работе с низкозамерзающими жидкостями не требуется.

Импортные охлаждающие жидкости поступают в Россию готовыми  к употреблению или в виде концентратов, которые разбавляют дистиллированной водой, в пропорции указанной инструкцией. Лидером поставок является фирма «Престон», которая предложила антифриз  менее ядовитой на основе пропиленгликоля. При попадании в организм пропиленгликоль существенно безопаснее своих аналогов как для людей, так и для животных, тогда как этиленгликоль  мог вызвать при попадании в организм летальный исход.

3.       Жидкости для гидравлических систем

В современных автомобилях большое значение имеют гидравлические системы, где рабочим телом является жидкость. Гидравлические системы предназначены для приведения в действие различных агрегатов и механизмов: автоматической коробки передач, привода тормозов, усилителей рулевого управления, механизмов опрокидывания кузова автомобилей-самосвалов, различных гидроподъемников, амортизаторов. В гидравлических приводах усилие передается через жидкость. Жидкость практически не сжимается поэтому усилие передается равномерно по всем направлениям и без запаздывания.

 В гидроприводах тормозов автомобилей температура жидкости обычно изменяется от -40°С зимой до 80…100°С летом. При эксплуатации автомобилей в арктических условиях  температура жидкости снижается до -60°С. Высокий коэффициент полезного действия гидроприводов (0,90….0,95) дают возможность передавать быстро и плавно энергию на расстояние к различным агрегатам и приводить их в движение.

Жидкости работают в контакте  со многими металлами, с резиновыми и кожаными уплотнительными деталями и манжетами. Жидкости, применяемые в гидравлических системах, должны обеспечивать надёжную и длительную работу этих систем при различных условиях эксплуатации автомобилей. Это достигается лишь в том случае, когда качество применяемых жидкостей удовлетворяет определённым требованиям. Для обеспечения надежной и длительной работы гидросистем жидкости должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- иметь необходимый уровень вязкости, пологую вязкостно-температурную кривую, низкую температуру застывания и незначительную сжимаемость;

-  не разрушать металлические и резиновые уплотнения деталей гидросистемы;

-  обладать высокой физической и химической стабильностью, то есть не изменять свойства при длительном воздействии нагрузок и других факторов, иметь небольшую упругость паров и высокую температуру кипения;

-  обладать хорошими противоизносными свойствами и обеспечивать снижение износа трущихся пар и уплотнителей;

-  защищать металлические детали системы от коррозии;

-  быть негорючими, взрывобезопасными, нетоксичными и недефицитными.

4.       Тормозные жидкости

В качестве тормозных жидкостей в настоящее время применяют главным образом смеси различных органических соединений, в которых одна из них играет роль носителей вязкости и смазочных свойств, а другие – растворители этих компонентов. От растворителя зависят низкотемпературные свойства. Тормозные жидкости производят на касторовой или на гликолевой  основе. Свойства жидкостей улучшаются добавлением присадок. Между собой эти жидкости смешивать нельзя.

Тормозные жидкости на касторовой основе имеют хорошие смазывающие свойства и не вызывают набухания или разъединения резиновых деталей тормозной системы автомобиля. Жидкость БСК представляет смесь 50% бутилового спирта и 50% касторового масла, окрашена в ярко-красный, а иногда в ярко-зелены цвет. Имеет хорошие смазывающие свойства и является широко распространенной жидкостью для большинства отечественных автомобилей, С водой не смешивается, в летнее время из нее испаряется бутиловый спирт,  в   следствии этого вязкость жидкости немного повышается. Недостатком спиртокасторовых жидкостей является способность касторового масла при понижении температуры выпадать из смеси в виде кристаллов. Поэтому не рекомендуется применять спиртокасторовые жидкости при температуре воздуха ниже минус  20°C.

 Тормозная жидкость «Томь» состоит из смеси гликолей с противокоррозионной присадкой, прозрачная однородная жидкость от светло-желтого до желтого цвета без осадка. Имеет хорошие низкотемпературные свойства, хорошо смешивается с водой, поэтому при случайном обводнении не теряет работоспособность. Температура кипения +205° С.

  Тормозная жидкость «Роса» - многокомпонентная, так же на гликолевой основе с вязкостной и антикоррозийной присадками. Имеет светло-желтый или светло-коричневый цвет, без осадка. Температура кипения +260°С.

  По международной классификации жидкость «Томь» относится к Dot-3 , а жидкость «Роса» к Dot-4. Взаимозаменяемые с этими жидкостями являются зарубежные аналоги Motul DOT-4, Castrol DOT-4, STP DOT-3. Смешивать эти жидкости нежелательно, в крайнем случае допускается доливать высшего качества в низшее.

5. Жидкости для автоматических трансмиссий

Жидкости используемые в автоматических коробках передач испытывают большие тепловые нагрузки, которые достигают 300-400 градусов. Отвод тепла осуществляется при помощи трансмиссионной жидкости. Кроме отвода тепла она должна обеспечивать смазку деталей гидротрансформатора и коробки передач и не должна вспениваться.

6. Жидкости для облегчения пуска двигателя

Это легко воспламеняющиеся жидкости с низкой температурой самовоспламенения, обычно на основе эфира. Для облегчения в использовании, выпускаются в виде аэрозолей. Вытесняющим элементом служит двуокись углерода. Поступление жидкости в камеру сгорания двигателя осуществляют путем ее впрыска во впускной коллектор газораспределительного механизма через воздушный фильтр.