重负荷发动机冷却液的技术发展

重负荷发动机冷却液的技术发展万书晓特科多添加剂（深圳）有限公司现代柴油机排放标准带来的设备升级与冷却液要求变化EGR尾气循环技术使用，降低NOx的排放EGR冷却器投用冷却液要把尾气温度从约730℃降到160度冷却液热负荷增加25-35%如果冷却面积不足，将会导致冷却液温度高，出现局部沸腾，加快冷却液降解，缩短冷却液使用寿命现代柴油机冷却系统变化提高冷却系统压力（约7到10psi,根据需要也会设计的更高）提升风扇和风扇离合器的性能加大水泵尺寸提升水泵转速提升泵的流量使用更大、更有效的换热器更轻，更软的金属更窄的间隙更高的换热效率轻金属对流速有限制现代柴油机冷却系统变化对冷却液的性能要求提升热和氧化稳定性空气释放和抗泡性2004现代柴油机增压空冷柴油发动机多采用涡轮增压或者机械增压，来提高功率输出为提高供氧量，增压空气通过空气-空气或者空气-冷却液冷却降温，增加空气密度空液增压空冷器，会大幅增加冷却液的热负荷现代柴油机燃料直喷和燃烧控制技术发动机控制模块ECMs精确控制直接喷入燃烧室的燃料量，ECMs通过监控发动机转速，冷却液和润滑油温度，来实现燃料的完全燃烧，更高的功率输出，更经济的油耗，更低的排放对于给定排量的发动机，要提高功率输出，必然增加发动机冷却液的热负荷现代柴油机其他设备：变速箱冷却器，空调压缩机冷却器，机油冷却器等在重负荷或者怠速时，空调压缩机冷却器给冷却液增加较多的热负荷变速箱的工作温度更高，尤其是大客车、商务车等实用液力变矩器的车辆，变速箱冷却器带给冷却液的热载荷更高，频繁起步停车的车辆，甚至会导致冷却液沸腾苛刻工况的车辆冷却液，无论是长寿命还是终身寿命冷却液，都要缩短实用周期现代柴油机橡胶件，密封件，接头橡胶件包括：丁腈橡胶NBR，氢化丁腈橡胶HNBR，乙丙胶EPDM，四氟乙烯丙烯胶FEPM，有机硅橡胶等含有硅酸盐的乙二醇或者丙二醇冷却液，研究发现会有沉积物产生，导致接头漏液最近研究表明，含有亚硝酸盐，硝酸盐，硅酸盐，硼酸盐的混合有机酸盐配方H-OAT，在高温104℃,168小时后，与三元乙丙胶硫交联橡胶接口作用，产生同样的问题更为苛刻的工况：更高的冷却液温度，更高的系统内温度，发动机内更多的热点，对橡胶件，接头和冷却液的寿命影响很大有些场合，冷却液通道很窄，例如机油冷却器，水泵密封面等位置，冷却液与橡胶件或者接头作用的产物或者外来污染物沉积，导致局部导热不畅，冷却液的剧烈降解以及设备故障对于OAT配方，实际应用中，发现有机硅橡胶密封件，在高温场合弹性降低而导致漏液，通过加入硅酸盐修复剂或者更换其他类型密封件解决这一问题重负荷发动机冷却液类型冷却液类型描述传统型Conventional含有硼酸盐，磷酸盐，钼酸盐，硝酸盐，亚硝酸盐，硅酸盐等无机腐蚀抑制剂，欧洲配方不用磷酸盐，避免硬水结垢，日本配方为了避免硅凝胶析出和水泵泄露，不使用硅酸盐长寿命型ExtendedlifeOAT有机酸长寿命配方，可能含有亚硝酸盐或/和钼酸盐，可以加入“增强剂”，使用寿命在500000公里以上长效型Extendedinterval同样可以长周期使用，但是每15-25万公里使用SCA补充添加剂混合型H-OAT混合含有有机盐和无机盐的腐蚀抑制剂，欧洲配方不使用磷酸盐，日本配方不使用硅酸盐有机酸型OAT由脂肪族一元酸，二元酸和芳香酸组合的腐蚀抑制剂配方补充冷却液添加剂SCAs阶段性加入重负荷冷却液中，维持冷却液的腐蚀抑制性能，抗点蚀性能阻垢性传统全配方型传统型配方含有起始量的SCAs，以后使用每32000公里补加一次SCAs重负荷冷却液的热氧化稳定性冷却液受热氧化：乙二醇或者丙二醇，受热氧化亚硝酸盐受热氧化为硝酸盐发动机冷却液工况更加苛刻：热负荷增加工作温度高空气释放差压力高污染物和腐蚀金属离子EGR车队和非EGR车队冷却液，PH值和亚硝酸浓度下降快行车试验结果证明，传统全配方冷却液，长寿命型和长效型冷却液对氧化性能和冷却液寿命影响小，都能满足要求偶尔的冷却液使用事故，包括变黑，发动机故障等的原因在于极高的热应力，冷却液氧化冷却液事故的根源在于恶劣的养护条件（冷却液浓度，抑制剂浓度/SCA浓度低）、机械故障、不正常的操作工况（高温，热点，或者充气）穴蚀防穴蚀性能是重负荷发动机冷却液的重要性能JohnDeere发动机穴蚀试验是ASTM规定的测定冷却液防穴蚀性能的台架试验传统冷却液，加SCAs，长效型，长寿命型，一般含有亚硝酸盐，或者亚硝酸盐与钼酸盐，有效防止缸瓦穴蚀工况越苛刻，亚硝酸根消耗越快，因此柴油发动机会趋向于使用长效型或者长寿命型冷却液不含亚硝酸盐的长寿命OAT冷却液，在穴蚀试验（JohnDeere发动机穴蚀试验）展示了令人满意的性能，在大多数发动机行车试验中的结果也令人满意阻垢性能冷却液使用硬水，受到污染，腐蚀抑制剂分解等形成水垢，减低传热效率，导致局部过热，和金属疲劳故障研究表明，0.254-0.172厘米的垢，会严重影响换热，导致缸盖和气缸壁金属表面温度升高38-93℃垢容易在发动机温度高的区域形成，导致局部热点，使得冷却液降解加快阻垢和抗沉积物试验方法还在制定中使用高质量的水和良好平衡的抑制剂体系可以有效阻垢冲蚀软金属（铝及合金，镁及合金，铜及合金，铅）在发动机及冷却系统的大量使用，以及冷却液流速的增加，防冲蚀性能变得尤其重要冲蚀源自于极高流速的液体破坏了冷却液金属钝化膜或者天然氧化保护层对于软金属，流速要设定限制流速越大，腐蚀月严重湍流，穴蚀，剥落，电位腐蚀，泥沙和金属粒子都会加剧冲蚀发动机冷却液中的化学组成对抗冲蚀性能的影响一项冲蚀研究表明，两种含有亚硝酸盐和钼酸盐的市售冷却液，在铝合金油冷器模拟实验，提高流速，试验结果如图，可以看到，随着冷却液中的亚硝酸盐转化为胺，冷却液的PH值上升，亚硝酸根离子含量下降，致使铝表面的腐蚀抑制层破坏，形成铝酸盐而加速了金属的腐蚀。冷却液化学对抗冲蚀性能的影响--PH值冷却液化学对抗冲蚀性能的影响--亚硝酸根转化冷却液化学对抗冲蚀性能的影响--铝转化为可溶性铝酸根发展趋势更高的EGR和双增压器使用，导致热负荷再增加25%，需要开发更高热氧化稳定的冷却液和不衰减的添加剂技术颗粒捕捉器技术会造成冷却液的热负荷增加，而尾气催化转化技术，会降低EGR的量，从而降低冷却液的热负荷电子水泵，风扇，电