第11章车用特种工作液.ppt

1、沈阳大学凌永成,汽车运行材料,第11章车用特种工作液,教学提示：车用发动机冷却液、风窗玻璃清洗液、铅酸蓄电池电解液、车用空调制冷剂与冷冻机油称为车用特种工作液。正确选择和使用车用特种工作液对车辆的正常使用具有重要意义。,教学要求：本章主要介绍车用特种工作液的使用性能，检验方法和选择、使用方法。重点内容是车用特种工作液的选择和使用方法。,要求学生了解车用特种工作液的使用性能，熟悉车用特种工作液的规格、型号，掌握车用特种工作液的选择、使用方法。,11.1车用发动机冷却液,11.1.1冷却液的作用,冷却作用；防腐作用；防冻作用；防垢作用。,11.1.2冷却液的使用性能,低温粘度小，流动性好；冰点低；

2、沸点高；防腐性好；不易产生水垢，抗泡性好。,11.1.3冷却液的组成,发动机冷却液由水、防冻剂和各种添加剂组成。,1.水,水是冷却液的重要组成部分，因为水具有良好的流动性能、导热性能和较大的比热容，而且乙二醇防冻剂只有在配成一定浓度的水溶液后才能充分发挥其冷冻作用。,2.防冻剂,由于水的冰点较高，车辆在严寒低温天气下使用时容易结冰，所以在发动机冷却液中都加入一定量的防冻剂。,目前冷却液中通常使用的防冻剂主要有两种类型：乙二醇和丙二醇。,3.添加剂,冷却液中所使用的添加剂主要有缓蚀剂、缓冲剂、防垢剂、消泡剂和着色剂等。,1）缓蚀剂,缓蚀剂是冷却液中最主要的添加剂，其主要作用是减缓或防止冷却系统中

3、金属零部件因腐蚀而穿孔，以免造成冷却液渗漏和流失。,2）缓冲剂,冷却系统中的金属零部件在弱碱条件下容易得到保护，因此为了使冷却液在使用过程中维持一定的pH值，防止其酸化，冷却液中通常都加入缓冲剂，使冷却液具有一定的缓冲能力。,3）防垢剂,为了防止冷却系统内水垢的产生，有的冷却液中还含有一定量的防垢剂。通常使用的防垢剂有配合型和分散型两种。,4）消泡剂,为了降低冷却液泡沫产生的危害，冷却液中一般都含有一定量的消泡剂。消泡剂通常使用硅油、甲基丙烯酸酯等，以使所产生的泡沫及时破灭。,5）着色剂,冷却液在使用过程中，一般都要求加入一定的着色剂，使它具有醒目的颜色，以便与其他液体相区别。这样，在冷却系统

4、发生泄漏时，通过观察冷却系统外部管路，就能够很容易判断出其泄漏的位置。,目前，广泛使用的冷却液以绿色和蓝色居多，也有红褐色的。,冷却液着色剂一般有染色剂和pH值指示剂两种。染色剂是通过染料或颜料的作用使冷却液具有一定的颜色。而pH值指示剂除了具有显色作用外，同时它的颜色还会随着冷却液pH值的变化而变化，这样用户可以根据其颜色来大致确定冷却液是否需要更换。,11.1.4乙二醇型汽车防冻剂冷却液,乙二醇-水冷却液冰点低、沸点高、高闪点、不起泡、很好的流动性和化学稳定性，可在腐蚀抑制剂存在下能长期防腐防垢，其性能远优于水，故使用非常广泛。其缺点是有毒性，对金属有腐蚀作用，并对橡胶零件有轻度浸蚀作用。

5、,1.乙二醇的特性,乙二醇俗称甘醇，味微甜。在常温下，乙二醇是无色透明粘稠状液体。,乙二醇具有一定的毒性，挥发性小，闪点和沸点高，其主要的物理性质如表11-1所示。,表11-1乙二醇的物理特性,乙二醇比较突出的特性是能够与水以任意比例互溶，沸点为1974，相对密度为1.113，冰点为-11，5，但在与水混合后，混合液的冰点可显著降低，最低可达-68。,表11-2乙二醇冷却液浓度与冰点,乙二醇有毒（按照我国现行工业毒物的6级分类方法，乙二醇属于5级毒物），所以在保管、配制和使用时不能吸入体内。乙二醇也具有较强的吸水性，其贮存容器应密封，以防吸入水分后溢出，造成损失。,冷却液可以制成浓缩液，由用户

6、自行加蒸馏水或去离子水稀释后使用；也可以以表10-2中所示的浓度比例制成一定冰点的产品直接加注使用。,2.乙二醇型冷却液及其标准,1）国外标准,欧美各国和日本等工业发达国家都制定了各自的汽车发动机冷却液标准。最早作出规定的是美国，现在许多国家制定的发动机冷却液标准都是以,美国材料测试与试验协会（ASTM）所制定的标准为依据。,日本的冷却液工业规范为JISK22341987发动机防冻冷却液，使用的浓度为4060（体积分数）。,日本在该规范内将汽车冷却液分为两类，第1类是只在冬天使用的防冻型冷却液，即普通冷却液（AF），第2类是全年均可使用的冷却液，即长寿冷却液（LLC）。,第1类冷却液具有一定的

7、碱性，对发动机冷却系机件有轻微的腐蚀性，故只能短期使用（主要是冬季使用）。,2）我国标准,我国汽车发动机冷却液现行标准是SH0521-1999汽车及轻负荷发动机用乙二醇型发动机冷却液和交通行业标准JT225-1996汽车发动机冷却液安全使用技术条件。,SH05211999汽车及轻负荷发动机用乙二醇型发动机冷却液等效采用美国材料与试验协会标准ASTMD33061994轿车及轻型卡车用乙二醇型发动机冷却液规范，将产品分为浓缩液和冷却液，其中将冷却液按其冰点分为-25号、-30号、-35号、-40号、-45号和-50号六个牌号。,浓缩液是由乙二醇、适量的防腐添加剂、消泡剂和适量的水组成。浓缩液中的水

8、是溶解添加剂并保证产品在-18时能从包装容器中倒出。,11.1.5丙二醇型冷却液,常温下丙二醇为无色透明粘稠状液体，微有辛辣味，对人体无刺激性作用，化学稳定性好，与乙二醇一样能与水以任意比例互溶。,丙二醇由于毒性低，降解性能好，对人体和环境危害较小，同时还具有良好的防冻和其他性能，作为冷却液的基础液，可以获得与乙二醇相似的效果。,因此，近年来在冷却液中使用逐渐增多，特别是在注重环保的国家应用较广。,但是由于丙二醇的原材料价格较高，加工和使用成本较高，目前在我国应用尚少。,11.1.6冷却液的选择与使用,1.汽车发动机冷却液的选择,针对目前使用的乙二醇水基型发动机冷却液，汽车发动机冷却液的选择主

9、要包括发动机冷却液防冻性的选择和产品质量的选择。,发动机冷却液防冻性的选择原则是汽车发动机冷却液的冰点要比车辆运行地区的最低气温低10左右，以确保在特殊情况下冷却液不冻结。,乙二醇冷却液的最高和最低使用浓度，一般规定最低使用浓度为33.3（体积分数），此时冰点不高于-18，当低于此浓度时则冷却液的防腐蚀性能不够。最高使用浓度为69%（体积分数），此时冰点为-68，高于此浓度时则其冰点反而会上升。,全年使用冷却液的车辆其最低使用浓度为50（体积分数）左右为宜。,不同的发动机其技术特性、热负荷情况、冷却系材料等均有不同。因此，对冷却液产品质量的要求也有所不同。,目前，国内外的发动机冷却液的产品配方

10、很多，所以汽车发动机冷却液的选择要区别发动机的类型、性能的强化程度和冷却系材料的种类，除了要保证发动机冷却液能降温、防冻外，还要考虑防沸、防腐蚀和防水垢等问题。,车主在对冷却液产品选择时应以汽车制造厂家的规定或推荐为准。,图11.1常用的几种发动机冷却液,2.汽车发动机冷却液的使用,发动机冷却液在使用过程中应注意以下事项：,1）加注冷却液之前应对发动机冷却系统进行清洗。最简单的方法是打开散热器放水阀，用自来水从加水口冲洗。,2）稀释浓缩液时要使用蒸馏水或去离子水。,3）注意检查冷却液液面高度。如图11.2所示，适宜的冷却液液面应在储液罐的最高线max和最低线min之间，应视具体情况正确补充。,

11、4）不同厂家、不同牌号的发动机冷却液不能混用。,5）冷却液在使用一段时间（一般为2年）后应及时更换。,6）在使用乙二醇冷却液时，应注意乙二醇有毒，切勿用口吸。乙二醇冷却液沾染到皮肤上时，应及时用清水冲洗干净。,7）乙二醇冷却液有毒，不能饮用。为了在外观上便于识别，一般正规厂家生产的乙二醇冷却液都用着色剂将其染成绿色或蓝色。但目前市场上也有很多小厂生产未经着色剂染色的乙二醇冷却液，并以普通塑料桶盛装销售，价格也很便宜。全国每年都有误将乙二醇冷却液当作普通散装白酒饮用致死的案例发生，这一点要特别引起注意。,11.1.7冷却液的现场快速检测,1.直观鉴别,观察冷却液的外观、辨别其气味，进行直观判别。

12、冷却液应透明、无沉淀、无异味；如果发现外观浑浊，气味异常，说明冷却液已严重变质，应立即停止使用。,2.冰点测试,冰点测试是对冷却液能否在寒冷天气里使用的一种防冻性能测试，可采用冰点折光仪测试冰点的高低。,冰点折光仪是利用不同浓度溶液折射率的差别测量溶液中二元醇浓度的方法，如果同时具有乙二醇和丙二醇浓度的刻度，可对冷却液中丙二醇和乙二醇浓度进行测量。,a)冰点折光仪结构组成b)冰点折光仪实物照片图11.3冰点折光仪外形图,图11.4冰点折光仪内部刻度,3.pH值检测,pH值是表示溶液酸碱度的指标。金属在酸性溶液中受腐蚀的速度很快。,为了防止这种腐蚀的产生，冷却液中加入的添加剂均为碱性物质，以保证

13、冷却液的pH值在711之间；使用中的冷却液在高温下不断氧化，生成酸性物质，消耗部分防腐剂使pH值下降，液体逐渐呈酸性。,可采用pH值试纸对冷却液的pH值进行测试，当pH值小于7时，此冷却液应停止使用。,4.储备碱度检测,储备碱度反映冷却液的缓冲能力，即被酸中和的能力。储备碱度高，则说明冷却液中防腐剂含量充足。,防腐添加剂吸附在金属表面，抑制电化学腐蚀及中和氧化过程中生成的对金属有化学腐蚀作用的酸性物质。对储备碱度进行检测，是衡量冷却液防腐性能的重要指标。,优质冷却液的储备碱度一般在17.5左右。在实际跟踪测试中发现，当使用中的冷却液外观浑浊（即有腐蚀产物）时，一般储备碱度低于的，冷却液储备碱度

14、标准值应不小于10。,5.氮离子和硫酸根离子检测,冷却液中的氯离子和硫酸根离子对冷却系统都有腐蚀作用，在使用过程中应防止这两种离子的浓度过高。,氯离子和硫酸根离子的浓度可利用相应的试纸来检验。,11.2车用空调制冷剂与冷冻机油,11.2.1车用空调制冷剂的性能要求,1.对制冷剂热力性质的要求,1）制冷剂的临界温度高，这样有利于使用一般的冷却水和空气进行冷凝，同时可以使节流损失小，制冷系数高。,2）单位容积制冷量大。,3）蒸发压力和冷凝压力适中。制冷剂冷凝压力不要太高，而蒸发压力不要太低，尤其不应低于大气压力。,4）绝热指数小，这样有利于降低压缩机排温，提高压缩机的效率。,2.制冷剂的物理化学性

15、质,对车用空调制冷剂物理化学性质的要求有：,1）粘度、密度小，以减少制冷剂在制冷系统中的流动阻力损失。,2）热导率高，以提高热交换设备的传热系数，减少换热面积，节省材料消耗。,3）使用安全。车用空调制冷剂应无毒、不燃烧、不爆炸。,4）具有较好的化学稳定性和热稳定性。车用空调制冷剂与润滑油无亲和作用，对金属材料不腐蚀，在高温下不分解，可与冷冻机油以任意比例相溶。,5）易于改变吸热与散热的状态，有很强的重复改变状态能力。,3.对环境影响的要求,氟里昂（如R11、R12）对大气中臭氧的破坏作用可用相对臭氧破坏能力作用系数（RelativeOzoneDepletionPotential）表示，简称RO

16、DP或ODP，并规定R11的ODP为10，从而用ODP表示相对R11对大气臭氧破坏能力的大小。,氟里昂产生的温室效应用温室效应能力系数（G1obalWarmingPotential）来表示，简称GWP值。并规定R11的GWP值为1.0，用GWP表示相对于R11对温室效应的作用。,由于CO2是造成全球温室效应的主要因素之一，因此，目前也以CO2作为比较基础。,11.2.2汽车空调制冷剂的分类和性能特征,1.汽车空调制冷剂的分类,制冷剂是用R后跟一组编号的方法来命名的，其中R是制冷剂（Refrigerant）的第一个字母。,如R12、R134a、R22等。R后的数字或字母是根据制冷剂分子的原子构成

17、按一定规则书写。,现在越来越常用的方法是采用CFC、HCFC或HFC来代替R以表示制冷剂分子的原子组成。,CFC表示制冷剂由氯原子、氟原子和碳原子组成。,HCFC表示制冷剂由氢原子、氯原子、氟原子和碳原子组成。,HFC表示制冷剂由氢原子、氟原子和碳原子组成。,空调制冷剂的种类较多，按制冷剂的组成成分可分为三类：一类为无机化合物，如NH3（R717）、CO2（R744）、SO2（R764）等。,另一类是氟里昂，如CFCL3（R11）、CF2CL2（R12）、CHF2CL（R22）、R134a等。,氟里昂（Freon）是饱和碳氢化合物的氟、氯和溴的衍生物的总称，它是20世纪30年代发现的制冷剂，氟

18、里昂类制冷剂种类多，相互间热力学性质差别大，可适用于不同的场合。,氟里昂（Freon）类制冷剂的商品名以Freon的第一个字母F开头，例如，R12的商品名为F12，即R12和F12是同一种制冷剂。市场上销售的汽车空调用制冷剂大多以罐体包装，如图11.5所示。,a）汽车空调用制冷剂F12b）汽车空调用制冷剂R134a图11.5汽车空调用制冷剂,2.汽车空调制冷剂的性能特征,汽车空调制冷剂（亦称制冷工质、雪种、冷媒）最早广泛使用的是R12（CF2CL2），即二氟二氯甲烷，后来出现了R12的替代产品R134a（HFC134a），即1.1.1.2四氟乙烷。R12和R134a制冷剂的物理化学特性如表11

19、-7所示。,1）CFC12（R12）,CFC12是一种中温制冷剂，无色，具有轻微芳香味，毒性小，只在400时才会分解出有毒的光气。CFC12不燃烧、不爆炸，是一种安全的制冷剂，只有在容积浓度达80时才会使人窒息。,另外，CFC12还具有制冷能力强、压力适中、化学性质稳定、与冷冻机油相容性好和安全性好等特点。,CFC12的臭氧破坏能力作用系数ODP1，温室效应能力系数GWP3.05。,我国于1992年制定了中国逐步淘汰消耗臭氯层物质的国家方案，该方案规定：各汽车厂从1996年起在汽车空调中逐步用新制冷剂HFC134a替代CFC12，在2000年生产的新车上不准再用CFC12。,2）HFC134a

20、（R134a）,HFC134a具有与CFC12相近的热力性质，所以制冷系统的改型比较容易。HFC134a具有较好的制冷性能，与金属和非金属相容，化学和热稳定性好，具有良好的安全性能（不易燃、不爆炸、无毒、无刺激性和无腐蚀性）。,同时，HFC134a中不含氯原子，对大气层中臭氧破坏力（ODP）低，同时温室效应（GWP）也较低。,11.2.3汽车空调制冷剂的使用,1.使用CFC12时的注意事项,1）制冷剂容器避免日光直接照晒或火炉烘烤，以防意外。,2）避免与人的皮肤直接接触，以防冻伤。尤其要避免误入眼睛，以防造成失明。,3）尽管CFC12是无毒或低毒制冷剂，但在与火焰接触时会产生毒气。,4）操作现

21、场应通风良好。,2.使用HFC134a时的注意事项,一定要防止制冷剂的混用。,因此，HFC134a只能在专门与其配套的系统中工作，凡是车用的HFC134a空调系统，厂方都会在压缩机、冷凝器、蒸发器、橡胶管和灌充设备上注明HFC134a的标志，以防误用。,11.2.4汽车空调制冷剂的充注,1.空调制冷剂充注的误区,一种错误操作是不抽真空直接加注。,另一种错误操作是用压缩机抽真空。,2.传统的空调制冷剂充注方法,传统的加注方式就是：先排出残余制冷剂，然后抽真空，最后用如图11.6所示的歧压力表组加注。,图11.6歧压力表组,3.回收加注法,对制冷剂的回收加注可以采用如图11.7所示的制冷剂回收加注

22、机进行。,目前，“回收制冷剂再生净化制冷剂系统抽真空加注”这样一种科学、环保、经济的制冷剂加注方式正在日益得到人们的重视与使用。,图11.7制冷剂回收加注机,11.2.5冷冻机油,1.空调压缩机对冷冻机油的性能要求,空调压缩机使用的润滑油一般称为冷冻机油。,在选择冷冻机油时，必须注意空调压缩机内部冷冻机油所处的状态，如排气温度、排气压力、吸气温度等。,不同的制冷剂要求使用不同粘度的润滑油。,与制冷剂、有机材料和金属等在高温和低温下接触也不应起反应，其热力学性能及化学性能十分稳定。,在制冷循环的最低温度部位也不应有结晶状的石蜡分离、析出或凝固，从而保持较低的流动温度。,含水量极少。,在压缩机排气

23、门附近高温部位不应产生积炭、氧化，应具有较高的热稳定性。,2.常用冷冻机油,常用的几种汽车空调冷冻机油如图11.8所示。,图11.8常用的几种汽车空调冷冻机油,R12与R134a制冷系统的冷冻机油不能混用。,R12制冷系统用的冷冻机油属矿物油，矿物油能与R12互溶。R12制冷系统一般用国产的18号、25号冷冻机油或日本产的SUNISO3GS、SUNISO4GS、SUNISO5GS冷冻机油。,采用R134a为制冷工质后，原系统使用的矿物油与新的R134a制冷工质不相容，所以需要同时更换冷冻机油。,在欧美各国绝大多数采用醇类润滑油（PAG油），而在日本等国则主张用酯类润滑油（POE油）。,11.3汽车风窗玻璃清洗液,11.3.1汽车风窗玻璃清洗液的性能,汽车风窗玻璃清洗液（俗称玻璃水。由于具有防冻功能，又称防冻玻璃水）要求对附着在风窗上的各种物质具有浸透、乳化分散、可溶解，以便将其清洗干净。,图11.9几种常见的汽车风窗玻璃清洗液,11.3.2汽车风窗玻璃清洗液的配方,为了满足汽车风窗玻璃清洗液的性能要求，在汽车风窗玻璃清洗液中常常添加表面活性剂、防雾剂、阻凝剂、无机助洗剂、有机助洗剂