Fot. Castrol, Nissens

Typowe chłodnice silników: z lewej - pozioma, z prawej - tradycyjna

Najważniejszym zadaniem płynu chłodniczego jest przekazywanie energii cieplnej  pomiędzy silnikiem a chłodnicą. Dostępne dziś tego rodzaju produkty różnią się niekiedy znacznie swymi właściwościami użytkowymi.

Poza odprowadzaniem ok. 30% energii cieplnej zawartej w spalonym paliwie, płyn chłodniczy musi jeszcze sprostać kilku zadaniom ochronnym, z których najważniejsze są zabezpieczenia przed: zamarzaniem, występowaniem kawitacji i wrzenia, korozją elementów silnika i układu chłodzenia, powstawaniem i odkładaniem się wytrąceń w tym układzie.

Aby zapewnić kompletną ochronę powierzchni silnika bez utrudnień w przenikaniu i przekazywaniu ciepła, stężenie płynu chłodzącego powinno być okresowo sprawdzane i uzupełniane.

Płyny chłodnicze

Teoretycznie płyn chłodniczy można zastąpić wodą, która też ma odpowiednie przewodnictwo oraz dużą pojemność cieplną, więc mogłaby pełnić funkcję wymiennika ciepła, aczkolwiek bez wspomnianych uprzednio funkcji dodatkowych. Dlatego płyny chłodnicze, szczególnie w strefach klimatu umiarkowanego, zazwyczaj składają się w 50% z wody oraz w 50% z glikolu etylenowego (najczęściej) lub propylenowego oraz różnorodnych dodatków ochronnych, w tym inhibitorów korozji, czyli środków jej przeciwdziałających (jedna z różnic pomiędzy glikolem etylenowym a propylenowym polega na tym, że glikol propylenowy nie krystalizuje, lecz zwiększa swą lepkość wraz ze spadkiem temperatury aż do wartości, w której przestaje być płynny).

Płyny produkuje się obecnie w wersji przeznaczonej do bezpośredniego użycia oraz w postaci skoncentrowanej, w której składzie nie występuje woda, a zawartość glikolu wynosi ok. 90-95%. Resztę stanowią dodatki antykorozyjne, stabilizatory, środki przeciwdziałające pienieniu się płynu i neutralizujące jony. Zawartość koncentratu w układzie chłodzenia powinna wynosić od 40-60%, przy czym za najbardziej optymalną uznać trzeba proporcję: 50% koncentratu i 50% wody destylowanej, która zapewnia temperaturę krzepnięcia ok. -35 °C.

^{Rys.: Temperatura krzepnięcia płynu chłodzącego w zależności od stężenia glikolu}

Niewłaściwa zawartość koncentratu w płynie chłodzącym, wynosząca poniżej 30%, zwiększa ryzyko zamarzania układu oraz powoduje jego nadmierną korozję. Wyższe stężenie glikolu, to wyższa temperatura wrzenia. Zbyt duża zawartość koncentratu (powyżej 70%) może spowodować z kolei przegrzewanie się silnika.

Ochrona przed korozją zależy głównie od rodzaju oraz zawartości dodatków w płynie. W miarę starzenia się płynu, związki antykorozyjne tracą swoje własności, dlatego zaleca się okresową wymianę płynu chłodzącego wg wskazań producenta samochodu i płynu.

Technologie produkcji

Obecnie produkowane płyny do chłodnic są oparte na trzech technologiach. Pierwsza z nich to: IAT (Inorganic Additive Technology) – technologia dodatków nieorganicznych. Płyn oparty na tej technologii zawiera krzemiany i azotyny, które tworzą ochronną warstwę na wszystkich powierzchniach wewnętrznych układu chłodzenia, także na wężach gumowych. Zabezpiecza ona przed korozją oraz odkładaniem się kamienia kotłowego. Wadą tych płynów jest szybkie wytrącanie się krzemianów, co powoduje obniżanie się jakości medium chłodzącego. Odkładające się krzemiany mogą tworzyć złogi i osady, które w skrajnych przypadkach zatykają cienkie rurki chłodnicy bądź nagrzewnicy, a nawet powodują przetarcie rurek ich rdzeni. Jeżeli osadzają się pomiędzy wałem pompy a uszczelką, zwiększają tarcie i zużycie cierne współpracujących elementów, co doprowadza z czasem do wycieków płynu.

Płyny produkowane według technologii IAT są bardzo skutecznym środkiem antykorozyjnym, szczególnie w silnikach z żeliwnym blokiem i aluminiową głowicą. Niestety, z uwagi na ich właściwości, zaleca się wymieniać je nie rzadziej niż co dwa lata.

^{Rys.: Schemat ochrony przeciwkorozyjnej}

Nowocześniejsze są produkty oparte na technologii OAT (Organic Acid Technology) – technologii dodatków kwasów organicznych. Nie wykorzystuje się w niej krzemianów. Użyte środki usuwają powstałe tlenki metali i tworzą bardzo cienką warstwę, zabezpieczającą przed korozją. Blisko 20-krotnie cieńsza warstwa przeciwkorozyjna w porównaniu z technologią IAT ułatwia przepływ ciepła zarówno z silnika do płynu, jak i z płynu do ścianek chłodnicy. Zalecie tej towarzyszy jednak i pewna wada: brak możliwości stosowania w samochodach o starszych konstrukcjach z uwagi na występujące w chłodnicach luty ołowiowe, reagujące z kwasami organicznymi. Poza tym płyny te mają znacznie wydłużoną żywotność, są w stanie lepiej zabezpieczać antykorozyjnie zarówno elementy silnika, jak i chłodnice oraz lepiej przejmują ciepło z silnika i oddają je chłodnicy. Wykonane w wersji LongLife, mogą być użytkowane nawet do 5 lat.

Ostatnia grupa to płyny w technologii HOAT (Hybryd Organic Acid Technology) – hybrydowej technologii dodatków organicznych. Wykorzystuje ona środki przeciwkorozyjne zarówno krzemianowe, jak i kwasy organiczne. Produkty te są kompatybilne z technologią IAT i mogą odznaczać się wydłużoną trwałością. Zawarta w nich niewielka ilość nieorganicznych silikatów wraz z niskim stężeniem pH umożliwia znacznie lepszą (w porównaniu z IAT) ochronę elementów aluminiowych i pomp narażonych na korozję wżerową.

Dodatki barwiące

W latach 90. producenci płynów do chłodnic zaczęli powszechnie stosować dodatki barwiące, co zapoczątkowało trwające do dziś zamieszanie związane z kolorystyką płynów. Większość tradycyjnych płynów wykonanych w technologii IAT ma kolor zgniłozielony lub brudnoniebieski. Nowe typy płynów wykonanych w technologii OAT mają kolor czerwony, różowy, pomarańczowy lub fioletowy, a nawet bywają bezbarwne. Niejednokrotnie są to kolory opalizujące, czyli zmieniające barwę zależnie od kąta padania światła. Nie ma jasnych reguł, mówiących że kolor jest jedynym wyznacznikiem określonego typu płynu, a powodem barwienia płynów są przede wszystkim względy bezpieczeństwa (np. ochrony przed przypadkowym spożyciem) oraz względy marketingowe. Kolor jako pierwszy informuje o zastosowanym pakiecie dodatków, jednakże barwa płynu niekoniecznie oznacza, jaki inhibitor jest zastosowany. Dlatego zawsze, przed zastosowaniem płynu, należy przeczytać informacje na etykiecie.

Mieszanie płynów

Wśród gotowych płynów i koncentratów często spotyka się produkty  specjalizowane pod względem ich zastosowań (np. o wydłużonych do co najmniej 3 lat cyklach wymiany, o zwiększonej wydajności chłodzenia lub przeznaczone do starych aut). Ostatnio pojawiły się także płyny uniwersalne, których skład chemiczny nie powoduje konfliktu inhibitorów korozji po zmieszaniu z płynami tradycyjnymi (inhibitory krzemianowe lub fosforanowe) oraz płynami o przedłużonej żywotności, wykorzystującymi technologię OAT oraz HOAT.

Ogólnie wszystkie tradycyjne płyny do układów chłodzenia produkowane na bazie glikolu etylenowego są wzajemnie mieszalne. Szczególną uwagę należy natomiast zwrócić na nowoczesne płyny bezkrzemianowe, zawierające inne środki przeciw zamarzaniu. Ich kontakt z tradycyjnymi dodatkami antykorozyjnymi może powodować znaczne pogorszenie własności eksploatacyjnych, a w skrajnych przypadkach – nawet ich zanik. Generalnie więc należy przyjąć, że mieszanie płynów chłodzących o różnych dodatkach jest niedopuszczalne. Głównym powodem są różne wskaźniki pH oraz niekompatybilne składy chemiczne.

Inhibitory korozji, będące bardzo ważnymi składnikami płynu chłodzącego, są aktywne jedynie w wąskim zakresie współczynnika pH. Tylko w takich warunkach zapobiegają one korozji elementów układu chłodzenia. Układy chłodzenia są mechanicznie przystosowane do pracy z określonymi typami płynów chłodzących. Napełnianie układu niewłaściwym środkiem może spowodować problemy techniczne, a zmieszanie różnych płynów chłodzących sprawia niekiedy, że ta mieszanina staje się agresywna chemicznie. Dodatki antykorozyjne zawarte w różnych typach płynów mogą również wchodzić w reakcje chemiczne ze sobą, tworząc osady obniżające skuteczność odprowadzania ciepła.

Rys.: Główne elementy układu chłodzenia i akcesoria niezbędne z zestawach typu „First Fit”

Zmieszanie ze sobą dwóch różnomarkowych środków chłodzących, ale wykonanych w tych samych technologiach, nie powoduje żadnych negatywnych następstw. Najbezpieczniejszym jednak rozwiązaniem jest stosowanie jednego typu płynu, pochodzącego od jednego producenta. Najlepiej też stosować jest płyny zalecane przez producenta samochodu, gdyż to oznacza optymalny ich dobór do konkretnego silnika.

Obsługa układu chłodzenia

Utrzymywanie układu chłodzenia w pełnej sprawności zależy przede wszystkim od ilości płynu w obiegu, właściwych proporcji i rodzaju jego składników, a także od stanu technicznego elementów mechanicznych. 

Istotnym elementem regularnego serwisowania samochodowych silników spalinowych musi być:

• kontrola stężenia mieszaniny wody i glikolu (punkt zamarzania) i poziomu  płynu chłodniczego w układzie,
• stosowanie do rozcieńczania koncentratów wyłącznie wody destylowanej,
• okresowa wymiana płynów,
• skuteczna likwidacja wszelkich nieszczelności układu.

Podstawowe parametry płynu chłodniczego można sprawdzić przy użyciu dostępnych na rynku testerów. Urządzenia te pozwalają na dokonywanie pomiaru temperatury zamarzania i wrzenia. Dodatkowo umożliwiają ocenę klarowności płynu w układzie chłodzenia oraz wykrywanie w nim stałych zanieczyszczeń.

Terminy okresowej wymiany płynu chłodzącego i konserwacji układu chłodzenia podawane są przez producenta pojazdu lub silnika, dlatego należy stosować się do ich zaleceń. Orientacyjnie można podać, że najczęściej w starszych modelach pojazdów z silnikami Euro 2 zalecana jest wymiana co 2 lata. Dla silników Euro 3 producenci wydłużyli ten okres nawet do 48 miesięcy. Ponieważ glikol ma niższą skłonność do parowania, zmniejszanie się poziomu płynu chłodzącego w układzie jest spowodowane głównie ubytkami wody. Jeśli ogólny niedobór nie przekracza 10%, do jego uzupełnienia używa się wody destylowanej. Przy ubytkach większych (zwłaszcza spowodowanych przez wycieki) należy sporządzić mieszaninę koncentratu i wody destylowanej w stężeniu przewidzianym przez producenta silnika i uzupełnić układ do odpowiedniego poziomu.

Układy chłodzenia w silnikach pojazdów użytkowych należy obowiązkowo serwisować, stosując odpowiedni typ płynu chłodzącego. Wymianę lub uzupełnianie płynu należy przeprowadzać zawsze przy zimnym, wyłączonym silniku.

Wymiana chłodnic cieczy

Wymiany chłodnicy cieczy należy dokonać w prawie każdym przypadku pojawienia się jej nieszczelności. Wszelkie zabiegi klejenia lub zalewania chłodnic środkiem uszczelniającym dają efekt chwilowy, gdyż przyczyną wycieku są zużyte elementy, takie jak zestarzałe uszczelki bądź skorodowane rurki i rdzenie chłodnicy. Doraźne uszczelnienie nie zmniejsza więc ryzyka kolejnego wycieku w innym miejscu.

Poza tym zalewanie chłodnic środkami uszczelniającymi powoduje ograniczenie przepływu ciepła do chłodnicy oraz poważne problemy z silnikiem, a także niejednokrotnie dodatkowy, wysoki koszt, związany z koniecznością wymiany niedrożnej nagrzewnicy kabinowej. Naprawianie plastikowych zbiorników chłodnic powoduje tymczasową likwidację wycieku, po czym w krótkim czasie na zasadzie różnicy we własnościach oryginalnego materiału zbiornika, niejednokrotnie wzmacnianego włóknem szklanym, oraz spoiny naprawczej, a także w rezultacie termicznych odkształceń tworzywa – wyciek się szybko odnawia. Chwilowe oszczędności związane z naprawami w rezultacie podwyższają bilans kosztów związanych z ostateczną wymianą chłodnicy.

Jedną z najszerszych ofert chłodnic posiada firma Nissens – duński koncern o prawie stuletniej tradycji, produkujący chłodnice do aut osobowych, ciężarowych oraz wszelkiego rodzaju inne wymienniki ciepła, także na rynek przemysłowy. Oferta tej firmy obejmuje ponad 10 000 referencji wysokiej jakości produktów z gwarancją i dostępna jest w Polsce przez sieć największych hurtowni motoryzacyjnych oraz sieć autoryzowanych serwisów Nissens. Katalog Nissens online można przeglądać bez konieczności logowania się.

_{Opracowano na podstawie materiałów firm Nissens oraz Castrol.}

Tweet

Artur Gołembniak
Sales manager, Chłodnice Nissens Polska