Czy można mieszać płyny chłodnicze?

Czy można mieszać płyny chłodnicze? Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Automotive_coolant_pump_6C1Q-8K500-AF_-_opened-3868.jpg https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode
14.6.2022

Silnik tłokowy pracuje dzięki spalaniu paliwa. W trakcie spalania energia chemiczna paliwa wykorzystywana jest do wymuszenia ruchu tłoków, a później – do obrócenia wałem korbowym. Niestety w tym procesie produkowana jest znaczna ilość energii cieplnej. Jest ona potrzebna, lecz jej nadmiar prowadzi do uszkodzenia silnika.

 

  • ​Zbyt wysoka temperatura jest szkodliwa dla środków smarnych, uszczelek i uszczelnień. 
  • Duże zmiany temperatury prowadzą także do zmian wymiarowych ze względu na rozszerzalność temperaturową materiałów, z których wykonany jest silnik. 
  • Pierwotnie do chłodzenia silników używano wody, która utrzymywała temperaturę silnika w granicach 90–110°C.
  • Dziś jej stosowanie nie jest wskazane, chyba, że sytuacja jest awaryjna.
  • Silniki chłodzone powietrzem mają wyższą temperaturę pracy, co przekłada się na większe problemy z utrzymaniem odpowiedniego składu spalin.
  • Dziś praktycznie zawsze w układzie chłodzenia znajduje się roztwór wodny płynu na bazie glikolu etylenowego lub propylenowego.
  • Cechą płynów do układów chłodzenia są ich właściwości antykorozyjne.
  • Jak każde medium w samochodzie płyn w chłodnicy także podlega okresowej wymianie.
  • Wymieszanie płynów wykonanych w różnych technologiach może (bo nie zawsze musi) spowodować wypadanie osadów „zapychających” układ chłodzenia i zmniejszających skuteczną wymianę ciepła.

Powiązane firmy

Problem wysokiej temperatury nie jest jednoznaczny. Zbyt wysoka temperatura jest szkodliwa dla środków smarnych, uszczelek i uszczelnień. Duże zmiany temperatury prowadzą także do zmian wymiarowych ze względu na rozszerzalność temperaturową materiałów, z których wykonany jest silnik. To z kolei prowadzi do zmiany w pasowaniu współpracujących elementów, co może skutkować albo ich rozszczelnieniem, albo zatarciem.

Obieg cieczy w układzie chłodzenia
Obieg cieczy w układzie chłodzenia. Źródło: Dakotak.com

Pierwotnie do chłodzenia silników używano wody, która utrzymywała temperaturę silnika w granicach 90–110°C. Dziś jej stosowanie nie jest wskazane, chyba, że sytuacja jest awaryjna i konieczne jest dolanie czegokolwiek, aby na przykład dojechać do najbliższego parkingu. Silniki chłodzone powietrzem mają wyższą temperaturę pracy, co przekłada się na większe problemy z utrzymaniem odpowiedniego składu spalin. Silniki takie, pracując w wyższych przedziałach temperaturowych, emitują więcej związków azotu, a także więcej węglowodorów wynikających z „luźniejszego” spasowania współpracujących elementów. Kłopotliwe też jest utrzymanie stałej temperatury pracy silnika nawet w przypadku wymuszenia obiegu powietrza chłodzącego. Dodatkowo silnik chłodzony powietrzem jest głośniejszy od silnika chłodzonego cieczą ze względu na brak właściwości tłumiących płaszcza wodnego.

Wentylator ze sprzęgłem wiskotycznym. Źródło: Rotatebot, CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).
Użebrowanie głowic silnika chłodzonego powietrzem.
Użebrowanie głowic silnika chłodzonego powietrzem. Źródło: Raven Media – Maciej Blum

Chłodzenie cieczą

Chłodzenie cieczą, potocznie nazywane chłodzeniem wodą, bierze swoją nazwę z historii. Dawniej, ze względu na brak płynów zabezpieczających przed zamarzaniem, korzystano z wody jako medium chłodzącego. Dziś praktycznie zawsze w układzie chłodzenia znajduje się roztwór wodny płynu na bazie glikolu etylenowego lub propylenowego. Glikole zapewniają odporność na zamarzanie w temperaturach nawet do –40°C, co ma niebagatelne znaczenie w okresie zimowym.

Kolejną cechą płynów do układów chłodzenia są ich właściwości antykorozyjne. Zabezpieczają one powierzchnie wewnętrzne silnika przed osadzaniem się kamienia kotłowego (co ma miejsce w przypadku użycia samej wody) oraz zapobiegają korozji wnętrza kanałów chłodzących. Między innymi ze względu na zastosowane dodatki antykorozyjne (i inne) płyny do chłodnic dzieli się na:

  • IAT (Inorganic Additive Technology),
  • OAT (Organic Acid Technology),
  • HOAT (Hybrid Organic Acid Technology).

IAT to najstarsza technologia płynów do chłodnic, której wadą jest zawartość nietrwałych inhibitorów korozji. Podstawowym składnikiem płynu są krzemiany, które wytrącają się z płynu i osadzają na metalowych częściach układu. Krążący w układzie płyn wypłukuje osad z metalowych powierzchni, co prowadzi do nagromadzenia się go w miejscach o zmniejszonej cyrkulacji. Osady mogą zatkać kanały o małym przekroju, a nawet zablokować przepływ przez chłodnicę.

OAT to bezkrzemianowe płyny zawierające kwasy organiczne, które tworzą na powierzchni metalowej wewnątrz silnika warstwę ochronną. Dzięki temu, że jest ona 20-krotnie cieńsza niż w przypadku płynów wykonanych w technologii krzemianowej, płyny te charakteryzują się lepszym odprowadzaniem ciepła z silnika.

HOAT to płyny wytwarzane technologią hybrydową zawierające kwasy organiczne i krzemiany, które tworzą na powierzchniach warstwę ochronną. Płyny te charakteryzują się podwyższoną trwałością i kompatybilnością z różnymi materiałami, z których wykonane są chłodnice i uszczelki. W tej technologii stosuje się dodatki fosforanowe i krzemianowe, które są oznaczane jako Si-OAT, lub PSi-OAT).

Gęstość typowego płynu wynosi ok. 1,07–1,08 g/cm³, temperatura zamarzania to ok. –35°C, a współczynnik pH – ok. 7,5–11. Płyny na bazie glikolu propylenowego wrą w temperaturze powyżej 109°C. Środki te dodatkowo zabarwia się, aby można było łatwo zlokalizować miejsce wycieku płynu chłodniczego.

Tutaj pojawiają się największe wątpliwości w przypadku doboru płynu do układu chłodzenia. Najczęściej powielanym mitem jest ten, że nie wolno mieszać płynów o różnym zabarwieniu. Jest to nieprawdą. Płyny można mieszać ze sobą niezależnie od ich koloru, ale pod warunkiem, że są to płyny wykonane w tej samej technologii. Należy również pamiętać, aby nie mieszać „świeżych” płynów z płynami, które znajdują się w układzie już np. 4 lata. W takim przypadku cały płyn należy wymienić, zastępując nowym.

Parametry płynów chłodzących

Agnieszka Góraj, specjalista ds. badawczych / research & development specialist w firmie Organika, objaśnia najważniejsze parametry płynów chłodzących:

Rezerwa alkaliczna, która jest oznaczana przez miareczkowanie 10% v/v roztworu wodnego koncentratu płynu do chłodnic lub 20% roztworu wodnego płynu gotowego do użycia, 0,1 mol/l roztworem HCl do wartości 5,5. Zgodnie z wymaganiami PN-C-40007 (bądź ASTM D 3306) producenci płynów do chłodnic sami regulują jej wartość minimalną bądź maksymalną. Zależnie od użytych składników inhibitorów korozji w płynie do chłodnic i rodzajów technologii samego płynu do chłodnic wartość rezerwy alkalicznej waha się od 2,5 ml do nawet 22 ml. Oznaczenie tego parametru wskazuje pośrednio na obecność w płynie składników, które odpowiadają za ochronę elementów układu chłodzenia przed korozją.

Odczyn pH oznaczany za pomocą pH-metru z elektrodą potencjometryczną. W koncentratach płynów do chłodnic oznaczenie wykonuje się w płynie rozcieńczonym 1:1 z wodą demineralizowaną, a w płynach do chłodnic gotowych do użycia – w gotowym płynie. Zgodnie z wymaganiami PN-C-40008/04 (bądź ASTM D 3306) odczyn pH powinien zawierać się w przedziale 7,5–11,0 (dla koncentratu w rozcieńczeniu 1:1 v/v). Niższa lub wyższa wartość może powodować przyspieszenie procesu korozji elementów układu chłodzenia.

Temperatura wrzenia – zgodnie z wymaganiami PN-C-40008/03 nie powinna być niższa niż 107,5°C dla płynu gotowego do użycia (lub koncentratu płynu rozcieńczonego 1:1 v/v). W przypadku normy ASTM D 3306 jest to wartość nie niższa niż 108°C. Niższa temperatura wrzenia płynu może skutkować przegrzaniem się silnika i jego unieruchomieniem.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Temperatura krystalizacji – temperatura, w której rozpoczyna się proces krystalizacji (tworzenie kryształów, „zamarzanie” płynu) lub jest to maksymalna temperatura występująca natychmiast po zapoczątkowaniu krystalizacji w płynie przechłodzonym. Zgodnie z wymaganiami PN-C-40008/05 (bądź ASTM D 3306) dla płynu do chłodnic nie powinna być wyższa niż –35°C. Należy pamiętać o tym, że nie można wlewać koncentratu płynu do chłodnic, ponieważ koncentrat płynu ma temperaturę krystalizacji około –13°C. Zawsze należy go rozcieńczyć przed użyciem!

Oddziaływanie korodujące na metale – metoda polega na sprawdzeniu i pomiarze oddziaływania korodującego płynu, w warunkach symulujących pracę układu (PN-C-40008/09) lub w naczyniu szklanym (PN-C-40008/07) na takie metale, jak miedź, mosiądz, stal, żeliwo, stop aluminium, oraz metale stanowiące składniki lutów (spoiwo). Wartości ubytku/przyrostu masy poszczególnych rodzajów metali po badaniu zgodnym z normą PN-C-40008/07 nie powinny być wyższe niż:

  • miedź – 10 mg,
  • mosiądz – 10 mg,
  • stal – 10 mg,
  • żeliwo – 10 mg,
  • stop aluminium – 30 mg,
  • spoiwo – 30 mg.

Natomiast dla oznaczenia zgodnego z normą PN-C-40008/09 wartości maksymalne wynoszą odpowiednio:

  • miedź – 20 mg,
  • mosiądz – 20 mg,
  • stal – 20 mg,
  • żeliwo – 20 mg,
  • stop aluminium – 60 mg,
  • spoiwo – 60 mg.

Parametry te wraz z czasem eksploatacji płynu mogą ulec zmianie. Zależy to od wielu różnych czynników, jak chociażby stanu technicznego pojazdu, warunków pracy pojazdu czy warunków atmosferycznych.

W pierwszej kolejności następuje odparowanie wody z płynu, co skutkuje spadkiem jego poziomu w chłodnicy. Ubytki do 10% objętości płynu powinny być uzupełniane wodą. Jeżeli ubytek płynu w chłodnicy przekracza 10%, należy uzupełnić go gotowym płynem do chłodnic lub odpowiednio sporządzonym roztworem koncentratu płynu i wody destylowanej. W miarę upływu czasu i eksploatacji płynu zużywają się jednak również dodatki antykorozyjne. Jeżeli będziemy uzupełniać ubytki płynem do chłodnic, wraz z nim dostarczymy także dodatki. Nie jest to jednak stan, który trwa w nieskończoność, ponieważ zużywające się dodatki antykorozyjne mogą odkładać się w formie osadów i mułów, co zaburza prawidłowy proces wymiany ciepła. Wówczas należy usunąć zużyty płyn i zalać układ chłodniczy nowym płynem z pełnym pakietem dodatków antykorozyjnych.

Co ile wymieniać płyn w układzie chłodzenia?

Jak każde medium w samochodzie płyn w chłodnicy także podlega okresowej wymianie, ponieważ z czasem na skutek ciągłego nagrzewania i chłodzenia traci swoje właściwości. Jeśli układ jest szczelny, a płyn przejrzysty, oraz w przypadku braku wycieków producenci płynów chłodniczych zalecają ich wymianę co 2–5 lat. Jest to uzależnione przede wszystkim od czystości wnętrza układu chłodzenia oraz rodzaju użytego płynu chłodzącego.

Katarzyna Kaptur, specjalista w Dziale Strategii Produktów ORLEN OIL, objaśnia, że częstotliwość wymiany płynów chłodniczych musi być zgodna z zaleceniami producentów samochodowych oraz producentów płynów chłodniczych. Jeśli chodzi o kolor płynu, to na rynku spotykamy różnorodne kolory płynów chłodniczych. Nie wiąże się to jednak z ich przeznaczeniem czy właściwościami. Kolory nadawane są płynom, aby w łatwy sposób zlokalizować nieszczelność układu chłodniczego oraz zmniejszyć prawdopodobieństwo jego przypadkowego spożycia.

Mieszać, nie mieszać, rozcieńczać?

Wiele płynów dostępnych jest w formie koncentratów. Agnieszka Góraj mówi, że nie zaleca się mieszania płynów do chłodnic zawierających różne dodatki antykorozyjne, czyli wykonanych w różnych technologiach (OAT, HOAT, IAT, Si-OAT, PSi-OAT).

Wymieszanie płynów wykonanych w różnych technologiach może (bo nie zawsze musi) spowodować wypadanie osadów „zapychających” układ chłodzenia i zmniejszających skuteczną wymianę ciepła. W przypadku stosowania płynów do chłodnic gotowych do użycia nie zaleca się dolewania wody. Można to zrobić jednorazowo, jeśli nastąpiło odparowanie płynu w ilości nie większej niż 10% objętości. Dolewając wodę do płynu do chłodnic gotowego do użycia, powodujemy obniżenie jego temperatury zamarzania oraz obniżamy rezerwę alkaliczną (następuje „rozcieńczenie” dodatków antykorozyjnych), a tym samym obniżamy ochronę antykorozyjną.

Wodę destylowaną (nie zaleca się wodociągowej) stosujemy wyłącznie do rozcieńczania koncentratów płynów w celu uzyskania płynu do chłodnic gotowego do użycia. Producenci płynów do chłodnic gotowych do użycia opracowują składy płynów tak, aby miały optymalną zawartość składników odpowiadających za prawidłową pracę układu chłodzenia.

Na podstawie informacji dostarczonych przez firmy: Organika oraz ORLEN OIL.

Artykuł ukazał się w czasopiśmie

O Autorze

autoEXPERT – specjalistyczny miesięcznik motoryzacyjny, przeznaczony dla osób zajmujących się zawodowo naprawą, obsługą, diagnostyką i sprzedażą samochodów oraz produkcją i sprzedażą akcesoriów motoryzacyjnych, części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.

Tagi artykułu

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę