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防冻液知识
何谓防冻液
1-1防冻液
防冻液,是一种冷却液,现已被广泛的使用于内燃机和汽车发动机上。防冻液原本是内燃机的冷却液,市面上所销售的防冻液多数是已经用蒸馏水将其稀释到适当的浓度,可以直接使用的商品。
防冻液,从广义上讲,包括如用于散热系统的,并不具备防冻性能的防腐剂。而一般所说的防冻液是要同时具有冬季低温下的防冻性能和对冷却系统金属部件的防锈、防腐蚀性能。现在,特别是能够四季通用的长效型防冻液也是其中的一种。(请参照图表1-1)
图表1-1防冻液的分类
长效防冻液:具有防冻、防腐蚀性能。在防腐蚀方面具有优秀的耐久性,可常年使用。
防冻液防冻液:具有防冻、防腐蚀性能。只限冬天使用,期限为6个月。
冷却系防腐剂:只具有防腐蚀性能,在不使用防冻液时使用。
1-2防冻液的历史
由于汽车发动机是利用燃料燃烧所产生的热能进行做功的。因此,燃料的燃烧会使发动机本身的温度变得非常高。这样就会对燃烧和润滑作用带来阻碍。为了防止这些阻碍,就必须将发动机冷却到适当的温度。冷却方式,大致可分为空气冷却式和液体冷却式。由于空气冷却式很难稳定燃烧温度,并且不利于尾气净化。所以,汽车发动机几乎都是采用液体冷却式。
发动机的冷却液,要求它能很容易地传递热量。就这一点而言,一般使用水。但,由于水的沸点、冻结温度及其它性质的影响,其有用性受到了很大的限制。也就是说,冻结时,约9%的膨胀形成强大的破坏压力,致使发动机部件破裂。另外,天然水中含有硫酸盐、***化物、碳酸盐等不纯物质。这些物质会促使金属腐蚀,生成水垢,阻碍热传导,并导致冷却器堵塞。
为了解决上述问题,必须降低冷却液的冻结温度,提高其沸点,并添加防腐蚀剂来防止腐蚀。而用水或仅在水中添加防腐剂无法满足发动机冷却液的性能要求。因此,要求冷却液具有防冻性和沸点提高性。从实用性上讲,冷却液的必要性能如下所示:
⑴就使用汽车的环境而言,要具有耐低温的冰点降低性
⑵对冷却系统金属的防腐蚀性
⑶对发动机的冷却性和导热性的影响小
⑷对橡胶部件的影响小
⑸化学性能稳定
⑹低价格
⑺没有臭味
⑻对喷涂面的影响小
⑼低温流动性良好
⑽膨胀率小
⑾长效耐用
⑿能很容易检查冻结温度
⒀毒性小
⒁要具有适当的沸点特性
⒂起泡小
⒃具有不燃性
能完全满足以上条件的原材料,虽然很难取得。可是,现在已经通过研究找到能满足实际使用条件的物质。
首先,从防冻性这个方面来看,可以使用乙醇。由于乙醇和水的混合液具有优秀的冰点降低性,可供一些早期的车辆冬季使用。但是,由于这种混合液的沸点比水低,对现代开放式车辆而言,温度上升所造成的压力会使冷却液从散热器的溢流管中流出,导致液体的损失增多。同时乙醇成分的蒸发也会降低防冻性,这是它的缺点。
图表1-3防冻水溶液的凝固点和沸点(SAEJ814C)
防冻液(vol%水溶液)
凝固点(℃)
沸点(℃)
40
-2410650
-3710860
-5211170
-64114
因此,现在防冻液所使用的最普及的原料,是乙二醇(以下略称为EG)。由于石油化学工业的日益发达,EG以其低价格、高沸点和低凝固点,最适合作防冻液的原料。以EG为基础所组成的浓缩状态的防冻液,其组成成份为85%以上的EG,5%的防腐添加剂,5%以下的水,此外,还添加少量的染料和消泡剂。另外,除EG以外,也有用其它醇类作原料使用的。例如:丙二醇,它与乙二醇相比,冻结温度稍高一点。但是,由于它的比重与水接近,所以用比重计很难测其浓度。
还有一部分是使用毒性低的物质作原料,例如:在二甘醇中配合少量的EG,但其冻结温度很差。
在极寒地带,使用EG、水和乙醇醚混合而成的防冻液,即使是在-68℃的低温下,也能使用。
图表1-5醇类的比重、沸点和冻结温度
品名
比重(20/20℃)
沸点(℃)
冻结温度(℃)
30vol%水溶液
30vol%水溶液
乙二醇

-
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二甘醇

-
-
三甘醇

-
-
丙二醇

-
-
二丙二醇

-
-
随着汽车生产量的增加和普及率的扩大,对于用户来说,每个冬季都要更换防冻液,他们希望能从这种烦琐的工作中解脱出来,于是在1962年,美国通用公司和福特公司生产出了保证使用期为两年,行驶距离为4万英里(约65000km)的长效型防冻液,通用公司生产的以"泰勒"命名,福特公司的则叫做"路特德"。这就是说,长效防冻液被开发出来,即LLC。1965年左右,日本也开始普及LLC,而且正朝着逐年增加的方向发展,并与3年车检的规定同时实