重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的技術(shù)發(fā)展

重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的技術(shù)發(fā)展萬(wàn)書(shū)曉特科多添加劑（深圳）有限公司現(xiàn)代柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)的設(shè)備升級(jí)與冷卻液要求變化EGR尾氣循環(huán)技術(shù)使用，降低NOx的排放EGR冷卻器投用冷卻液要把尾氣溫度從約730℃降到160度冷卻液熱負(fù)荷增加25-35%如果冷卻面積不足，將會(huì)導(dǎo)致冷卻液溫度高，出現(xiàn)局部沸騰，加快冷卻液降解，縮短冷卻液使用壽命現(xiàn)代柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)變化提高冷卻系統(tǒng)壓力（約7到10psi,根據(jù)需要也會(huì)設(shè)計(jì)的更高）提升風(fēng)扇和風(fēng)扇離合器的性能加大水泵尺寸提升水泵轉(zhuǎn)速提升泵的流量使用更大、更有效的換熱器更輕，更軟的金屬更窄的間隙更高的換熱效率輕金屬對(duì)流速有限制現(xiàn)代柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)變化對(duì)冷卻液的性能要求提升熱和氧化穩(wěn)定性空氣釋放和抗泡性2004現(xiàn)代柴油機(jī)增壓空冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)多采用渦輪增壓或者機(jī)械增壓，來(lái)提高功率輸出為提高供氧量，增壓空氣通過(guò)空氣-空氣或者空氣-冷卻液冷卻降溫，增加空氣密度空液增壓空冷器，會(huì)大幅增加冷卻液的熱負(fù)荷現(xiàn)代柴油機(jī)燃料直噴和燃燒控制技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊ECMs精確控制直接噴入燃燒室的燃料量，ECMs通過(guò)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，冷卻液和潤(rùn)滑油溫度，來(lái)實(shí)現(xiàn)燃料的完全燃燒，更高的功率輸出，更經(jīng)濟(jì)的油耗，更低的排放對(duì)于給定排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，要提高功率輸出，必然增加發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的熱負(fù)荷現(xiàn)代柴油機(jī)其他設(shè)備：變速箱冷卻器，空調(diào)壓縮機(jī)冷卻器，機(jī)油冷卻器等在重負(fù)荷或者怠速時(shí)，空調(diào)壓縮機(jī)冷卻器給冷卻液增加較多的熱負(fù)荷變速箱的工作溫度更高，尤其是大客車(chē)、商務(wù)車(chē)等實(shí)用液力變矩器的車(chē)輛，變速箱冷卻器帶給冷卻液的熱載荷更高，頻繁起步停車(chē)的車(chē)輛，甚至?xí)?dǎo)致冷卻液沸騰苛刻工況的車(chē)輛冷卻液，無(wú)論是長(zhǎng)壽命還是終身壽命冷卻液，都要縮短實(shí)用周期現(xiàn)代柴油機(jī)橡膠件，密封件，接頭橡膠件包括：丁腈橡膠NBR，氫化丁腈橡膠HNBR，乙丙膠EPDM，四氟乙烯丙烯膠FEPM，有機(jī)硅橡膠等含有硅酸鹽的乙二醇或者丙二醇冷卻液，研究發(fā)現(xiàn)會(huì)有沉積物產(chǎn)生，導(dǎo)致接頭漏液最近研究表明，含有亞硝酸鹽，硝酸鹽，硅酸鹽，硼酸鹽的混合有機(jī)酸鹽配方H-OAT，在高溫104℃,168小時(shí)后，與三元乙丙膠硫交聯(lián)橡膠接口作用，產(chǎn)生同樣的問(wèn)題更為苛刻的工況：更高的冷卻液溫度，更高的系統(tǒng)內(nèi)溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)更多的熱點(diǎn)，對(duì)橡膠件，接頭和冷卻液的壽命影響很大有些場(chǎng)合，冷卻液通道很窄，例如機(jī)油冷卻器，水泵密封面等位置，冷卻液與橡膠件或者接頭作用的產(chǎn)物或者外來(lái)污染物沉積，導(dǎo)致局部導(dǎo)熱不暢，冷卻液的劇烈降解以及設(shè)備故障對(duì)于OAT配方，實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)有機(jī)硅橡膠密封件，在高溫場(chǎng)合彈性降低而導(dǎo)致漏液，通過(guò)加入硅酸鹽修復(fù)劑或者更換其他類(lèi)型密封件解決這一問(wèn)題重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液類(lèi)型冷卻液類(lèi)型描述傳統(tǒng)型Conventional含有硼酸鹽，磷酸鹽，鉬酸鹽，硝酸鹽，亞硝酸鹽，硅酸鹽等無(wú)機(jī)腐蝕抑制劑，歐洲配方不用磷酸鹽，避免硬水結(jié)垢，日本配方為了避免硅凝膠析出和水泵泄露，不使用硅酸鹽長(zhǎng)壽命型ExtendedlifeOAT有機(jī)酸長(zhǎng)壽命配方，可能含有亞硝酸鹽或/和鉬酸鹽，可以加入“增強(qiáng)劑”，使用壽命在500000公里以上長(zhǎng)效型Extendedinterval同樣可以長(zhǎng)周期使用，但是每15-25萬(wàn)公里使用SCA補(bǔ)充添加劑混合型H-OAT混合含有有機(jī)鹽和無(wú)機(jī)鹽的腐蝕抑制劑，歐洲配方不使用磷酸鹽，日本配方不使用硅酸鹽有機(jī)酸型OAT由脂肪族一元酸，二元酸和芳香酸組合的腐蝕抑制劑配方補(bǔ)充冷卻液添加劑SCAs階段性加入重負(fù)荷冷卻液中，維持冷卻液的腐蝕抑制性能，抗點(diǎn)蝕性能阻垢性傳統(tǒng)全配方型傳統(tǒng)型配方含有起始量的SCAs，以后使用每32000公里補(bǔ)加一次SCAs重負(fù)荷冷卻液的熱氧化穩(wěn)定性冷卻液受熱氧化：乙二醇或者丙二醇，受熱氧化亞硝酸鹽受熱氧化為硝酸鹽發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液工況更加苛刻：熱負(fù)荷增加工作溫度高空氣釋放差壓力高污染物和腐蝕金屬離子EGR車(chē)隊(duì)和非EGR車(chē)隊(duì)冷卻液，PH值和亞硝酸濃度下降快行車(chē)試驗(yàn)結(jié)果證明，傳統(tǒng)全配方冷卻液，長(zhǎng)壽命型和長(zhǎng)效型冷卻液對(duì)氧化性能和冷卻液壽命影響小，都能滿足要求偶爾的冷卻液使用事故，包括變黑，發(fā)動(dòng)機(jī)故障等的原因在于極高的熱應(yīng)力，冷卻液氧化冷卻液事故的根源在于惡劣的養(yǎng)護(hù)條件（冷卻液濃度，抑制劑濃度/SCA濃度低）、機(jī)械故障、不正常的操作工況（高溫，熱點(diǎn)，或者充氣）穴蝕防穴蝕性能是重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的重要性能JohnDeere發(fā)動(dòng)機(jī)穴蝕試驗(yàn)是ASTM規(guī)定的測(cè)定冷卻液防穴蝕性能的臺(tái)架試驗(yàn)傳統(tǒng)冷卻液，加SCAs，長(zhǎng)效型，長(zhǎng)壽命型，一般含有亞硝酸鹽，或者亞硝酸鹽與鉬酸鹽，有效防止缸瓦穴蝕工況越苛刻，亞硝酸根消耗越快，因此柴油發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)趨向于使用長(zhǎng)效型或者長(zhǎng)壽命型冷卻液不含亞硝酸鹽的長(zhǎng)壽命OAT冷卻液，在穴蝕試驗(yàn)（JohnDeere發(fā)動(dòng)機(jī)穴蝕試驗(yàn)）展示了令人滿意的性能，在大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)行車(chē)試驗(yàn)中的結(jié)果也令人滿意阻垢性能冷卻液使用硬水，受到污染，腐蝕抑制劑分解等形成水垢，減低傳熱效率，導(dǎo)致局部過(guò)熱，和金屬疲勞故障研究表明，0.254-0.172厘米的垢，會(huì)嚴(yán)重影響換熱，導(dǎo)致缸蓋和氣缸壁金屬表面溫度升高38-93℃垢容易在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高的區(qū)域形成，導(dǎo)致局部熱點(diǎn)，使得冷卻液降解加快阻垢和抗沉積物試驗(yàn)方法還在制定中使用高質(zhì)量的水和良好平衡的抑制劑體系可以有效阻垢沖蝕軟金屬（鋁及合金，鎂及合金，銅及合金，鉛）在發(fā)動(dòng)機(jī)及冷卻系統(tǒng)的大量使用，以及冷卻液流速的增加，防沖蝕性能變得尤其重要沖蝕源自于極高流速的液體破壞了冷卻液金屬鈍化膜或者天然氧化保護(hù)層對(duì)于軟金屬，流速要設(shè)定限制流速越大，腐蝕月嚴(yán)重湍流，穴蝕，剝落，電位腐蝕，泥沙和金屬粒子都會(huì)加劇沖蝕發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液中的化學(xué)組成對(duì)抗沖蝕性能的影響一項(xiàng)沖蝕研究表明，兩種含有亞硝酸鹽和鉬酸鹽的市售冷卻液，在鋁合金油冷器模擬實(shí)驗(yàn)，提高流速，試驗(yàn)結(jié)果如圖，可以看到，隨著冷卻液中的亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為胺，冷卻液的PH值上升，亞硝酸根離子含量下降，致使鋁表面的腐蝕抑制層破壞，形成鋁酸鹽而加速了金屬的腐蝕。冷卻液化學(xué)對(duì)抗沖蝕性能的影響--PH值冷卻液化學(xué)對(duì)抗沖蝕性能的影響--亞硝酸根轉(zhuǎn)化冷卻液化學(xué)對(duì)抗沖蝕性能的影響--鋁轉(zhuǎn)化為可溶性鋁酸根發(fā)展趨勢(shì)更高的EGR和雙增壓器使用，導(dǎo)致熱負(fù)荷再增加25%，需要開(kāi)發(fā)更高熱氧化穩(wěn)定的冷卻液和不衰減的添加劑技術(shù)顆粒捕捉器技術(shù)會(huì)造成冷卻液的熱負(fù)荷增加，而尾氣催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，會(huì)降低EGR的量，從而降低冷卻液的熱負(fù)荷電子水泵，風(fēng)扇，電