汽车发动机防冻液不完全手册

汽车发动机防冻液不完全手册 目前，现代汽车发动机普遍采用防冻冷却液（简称防冻液）代替自然水作为冷却介质。由于一些车主和修理人员对防冻液的相关知识了解不深，同时不合格防冻液大量充斥市场，在使用防冻液过程中引起很多问。本文将系统介绍防冻液的基础知识，并探讨防冻液的使用注意事项，供同行参考。     一、防冻液的功能     1.具有防冻功能，冰点低。水的冰点是0℃，防冻液的冰点可达-25～-60℃。在寒冷冬季停车时，能够防止冷却液结冰而胀裂散热器和冻坏发动机汽缸体，同时亦保证随时可以启动发动机。     2.具有防沸功能，防冻液的沸点比水高。沸点是指液体沸腾时的温度。在大气压下，水的沸点是100℃，而防冻液的沸点要高于106℃，可有效地防止发动机的“开锅”现象。     3.具有防腐蚀功能。由于发动机的冷却系统中包括钢、铝合金、铸铁、铜及水箱焊接时用的焊锡等几种金属，缸体和缸盖一般有铸铝或铸铁制成，水箱主要由紫铜及黄铜制成，防冻液长期与这些金属相接触，必须能够对所有这些金属进行保护，使用去离子水及适当的添加剂能防止各种腐蚀的出现。     4.能够防止非金属如橡胶、塑料的溶解、鼓胀、老化等。     5.能够防止水垢的生成。水垢是在冷却系统内表面上附着有不溶性盐类或氧化物晶体所致。产生水垢的主要物质是硫酸钙、碳酸钙、碳酸镁等，优质的防冻液采用蒸馏水制造，并加有防垢添加剂，不但不生水垢还具有除垢功能。     二、防冻液的组成及其作用     防冻液主要由防冻剂、缓蚀剂、消泡剂、着色剂、防霉剂、缓冲剂等组成。要求防冻液具有较低的冰点，较高的沸点，较好的金属防腐性、防气蚀性和防结垢性，不污染环境或对环境污染小，外观色泽透明、无机械杂质、无毒或低毒、药效持久、贮存期长、可在冷却系统内连续工作2～3年而不变质等方面的综合性能。     1.防冻剂     防冻剂是防冻液的主要成分，有效的防冻剂是各种有机醇。各国从上世纪50年代以来几乎全部采用乙二醇作为防冻剂。乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味和具有吸湿性的粘稠液体，它能以任何比例与水相溶。乙二醇的物理化学性质如表1所示。 乙二醇的物理化学性质     按不同的质量比例将乙二醇与水混合，能够得到不同冰点值的混合液，即得到不同冰点值的防冻液，如表2所示。 不同冰点值的防冻液     从表2中可以看出，乙二醇水型防冻液的冰点值同乙二醇质量份数不成线性关系。浓度在59％以下时，水溶液中乙二醇浓度升高冰点降低，但浓度超过59％后，随着乙二醇浓度的升高，其冰点呈上升趋势，当浓度达到100％时，其冰点上升至-13℃。       2.缓蚀剂（防锈剂）     发动机冷却系统使用了铜、铝、铸铁、钢、焊锡等金属。乙二醇防冻液在长期工作中会引起冷却系统的材质腐蚀，腐蚀介质是水和乙二醇。在防冻液中添加缓蚀剂，能有效地阻止冷却系统产生锈蚀。常见的缓蚀剂分为以下4类:     （1）无机化合物缓蚀剂。它包括偏硅酸盐、磷酸盐、钨酸盐、硼酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐、苯甲酸盐等。作为无机化合物缓蚀剂，可使金属表面形成一层致密的钝化膜。例如：加入0.05%～0.03%的偏硅酸钠可防止铝制件的腐蚀。     （2）有机化合物缓蚀剂。常用的有三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐等，如仅添加0.1%～0.5%的苯并三氮唑即可防止铜制构件的腐蚀。     （3）复合配方缓蚀剂。不同成分的金属构件需用不同的缓蚀剂，如：亚硝酸钠对钢、铸铁的缓蚀效果好，但会腐蚀焊料；三乙醇胺、磷酸盐、有机磷酸盐虽对黑色金属缓蚀效果好，但会腐蚀黄铜、紫铜等；硅酸盐是铝金属的优良缓蚀剂，但极易水解，形成大量絮状沉淀。这些单品种缓蚀剂虽成本较低，但难以满足防冻液诸多方面的性能要求。所以一般采用具有协同作用的多种缓蚀物质的复合配方，缓蚀剂总加入量为防冻液原液的0.5%～5%。     （4）环保型配方缓蚀剂。完全采用有机型配方，成份中不含无机盐，能在金属表面形成一层致密而稳定的保护膜。采用环保型配方缓蚀剂制成的防冻液同时具有易生物降解、低毒的特点，对环境无害的化学品，不会对水体及土壤生态造成破坏，具有通用性好，能适合不同金属材质的发动机，可长年贮存，稳定性好。     3.消泡剂     发动机在运转过程中，会不可避免地发生振动，使空气渗入防冻液而产生泡沫。这不利于热的传递。溶于防冻液中的空气对乙二醇有氧化作用，在使用中不希望有泡沫产生，因此必须加入适量的消泡剂。消泡剂可以使用硅酮、醇类和失水甘油醚等。比较好的消泡剂为烷基非离子型表面活性剂。消泡剂的浓度只要0.001%～0.1%就能达到理想的消泡效果。     4.着色剂     在防冻液中加入无毒的水溶性着色剂，与一般的冷却水区别，便于观察冷却系统中的防冻液是否泄漏;同时具有指示剂的作用，监视防冻液的酸碱度变化。常用溴甲蓝、酚红、甲基红等原料使防冻液呈现一定指示色，如果颜色超过指示范围，则表明防冻液呈酸性而失去防锈作用。着色剂的浓度（质量）一般在0.01%～0.05%。     5.防霉剂     防冻液在工作状态下由于温度较高，微生物难以繁殖，但在贮存过程中可能引起微生物滋长，使防冻液发霉变质。因此，需要加入微量的杀菌防霉剂，以保证防冻液在2～3年贮存期内不霉变。常用的防霉剂有氯化锌、糖酸、苯甲酸钠，其中苯甲酸钠的防霉效果比较理想。     6.缓冲剂(PH调节剂)     防冻液中所加的缓蚀剂在中性介质中效果较好。但是防冻液在工作过程中，介质会酸化，PH值会下降，使缓蚀剂效果降低，因此防冻液中需要添加缓冲剂，使防冻液的PH值稳定在7.5～11之间。常用的PH调节剂有硼酸盐、磷酸盐和有机胺类。     三、防冻液的质量标准     为了控制防冻液的质量，工业发达国家都规定了质量标准和相应的评定方法。如：美国轻型汽车发动机铝制缸体测试标准（ASTMD3306）和重型汽车发动机铸铁型湿式缸套测试标准（ASTMD4985），日本防锈技术协会标准(JACC)。一些汽车生产商也制定有相应的标准，如：德国大众标准（TL-DW774C）。     防冻液标准规定的主要技术指标有：抗冻性(冰点)、沸点、金属腐蚀性、发泡性、水泵气穴腐蚀性、沉淀性(灰分)、溶解性、密度、酸度值(PH值)、储备碱度以及变色性等。     我国目前执行的是SH0521-1999《乙二醇型发动机冷却液及其浓缩液》。是参照ASTMD3306标准制订的，该标准所属产品分为浓缩液和冷却液两类，冷却液按冰点分为-25号、-30号、-35号、-40号、-45号和-50号等6个牌号。其主要技术指标见表3。    浓缩液和冷却液主要技术指标       四、选购防冻液的原则       1.根据环境温度条件选择防冻液的冰点。根据当地冬季最低气温选用适当冰点牌号的防冻液，冰点至少应低于最低气温10℃。如果是浓缩液，应按产品说明规定的比例加水稀释。例如：当地最低气温为-30℃，则防冻液的冰点应选择在-40℃以下。       2.选购多用途长效防冻液。这类产品往往是有机型环保产品，具有冬天防冻、夏天防沸、长年防腐蚀、防水垢的功能。       3.选择经国家指定的检测站检测合格的正规知名企业生产的产品。合格的防冻液一般采用高纯度、腈纶级乙二醇和高纯净去离子软化水为原料，从源头上确保防冻液的质量；同时添加10多种添加剂，配方科学；工艺方面严格按照ISO质量体系的要求组织生产，几十道生产工序一丝不苟，经过过滤、渗透、滴定等质量强化技术，保证产品具有优良的综合性能。在正式投入市场前进行一系列质量评定，包括台架试验、理化分析等，合格后才能投入市场。       4.切勿贪便宜购买杂牌劣质防冻液（包括假冒伪劣产品）。而这些防冻液占到40%以上的市场份额，虽然价格相对便宜一些，但质量难以保证，劣质防冻液的主要原料是工业甲醇或各种杂醇等化工下脚料，其挥发性强，气味刺鼻。出厂前只是对防冻液的冰点测定后即投放市场，这些没有经过正规检验的产品往往具有较强的腐蚀性，不但对发动机起不到保护作用，还会造成管路堵塞，缸体腐蚀等损害。       5.在购买防冻液时要找信誉好的商家，查看包装上的厂名、厂址、电话、生产日期、冰点、沸点等项目，向商家索要检测报告、质量保证书、保险以及使用说明书等资料。       8.国外最近研制出了丙二醇型防冻液，与乙二醇型防冻液比较，在热传导、冰点及橡胶相容性方面的性能与乙二醇型防冻液相当，但是在抗腐蚀、毒性及生物降解方面则有着乙二醇型防冻液无法比拟的优势。环保无水型丙二醇防冻液，冰点低至-68℃，沸点高达187℃，具有优良的抗沸、抗冻性能，但价格昂贵。       五、防冻液的使用注意事项       1.如果发动机冷却系原先使用的是水或换用另一牌号防冻液，在加入新的防冻液之前，要把原防冻液放净，使用双效合一的除垢除锈水箱清洗剂对冷却系统彻底清洗。因为防冻液中加有除垢剂和清洗剂，使用前如果没有对发动机冷却系统进行认真的清洗，而直接加入防冻液后，发动机冷却系统中原有的水垢与防冻液接触后脱落，使防冻液变浊、变稠，甚至变色、变味，严重时堵塞水管、水道、或沉淀在水箱下部弯管接头部位，造成散热不良。       2.加注防冻液前，要对发动机冷却系进行全面彻底检查，如有渗漏现象，应及时排除后才能加注防冻液。应随车携带一些防冻液，以备短缺时补加。       3.禁止直接加注浓缩液。有些车主及修理人员误认为防冻液越纯越好（乙二醇浓度越大越好），直接加注防冻液浓缩液，这样做不但不能满足防冻液对冰点的要求，反而会出现一些意想不到的现象，如浓度大、密度大、低温粘度增大以及发动机温度高等现象。所以在使用防冻液浓缩液时要按要求进行调制，禁止直接使用。       4.定期检查防冻液液面高度，使其符合规定。如果冷却系统中设置防冻液补偿系统，在发动机正常运转温度正常时，储液罐的液面高度应保持在最低位置和最高位置标记范围内。若无膨胀水箱，由于防冻液的膨胀率一般比水大，防冻液只能加到冷却系容积的95％，以免防冻液溢出。当防冻液不足时，要用同一品牌、同一型号的防冻液补充。       5.不同厂家、不同牌号的防冻液不能混合使用。不同品牌的防冻液其生产配方会有所差异，如果混合使用，多种添加剂之间很可能会发生化学反应，造成添加剂失效，破坏各自的综合防腐能力，引起沉淀、结垢和腐蚀等危害，从而影响发动机的使用寿命。       6.乙二醇的吸水性强，贮存的容器应密封，以防吸水后溢出。用剩的防冻液应在容器上注明名称以免混淆，并置于安全场所。       7.应保持常年使用防冻液。要注意防冻液使用的连续性。那种只在冬季使用防冻液，而到开春需要补加时，则加入普通水，一直到入冬才更换防冻液的做法是错误的，忽视了防冻液的防腐、防沸、防垢等作用，容易造成发动机冷却系机件损坏，金属部件会产生氧化腐蚀。       8.定期检查防冻液的技术指标。防冻液的有效期通常为2~3年，加注后不要随意更换。但是，应对使用中的防冻液定期进行技术指标检查，一般结合换季保养进行。检查包括外观、冰点、比重和PH值等，发现防冻液变蚀、变质、变味、发泡、有悬浮物、沉淀物、比重增大、变稠、冰点上升、PH值低于7.5或高于11.0等情况时应及时报废更换。       9.不要把正常现象看作异常。防冻液沸点高，水的沸点在760mmHg环境条件下为100℃，乙二醇型防冻液沸点在106℃以上，加注防冻液的发动机比用软化水冷却时防冻液温度要高出6℃左右，使用防冻液后，温度虽然高，却不易"开锅"。这有利于提高发动机热效率、节省燃料，所以不应把正常现象看作异常，人为地降低发动机温度。       六、结束语       综上所述，普及发动机防冻冷却液的相关知识，严格防冻液的使用管理，杜绝使用不合格产品，是确保发动机使用安全、延长发动机使用寿命的重要手段。