Двигатель внутреннего сгорания напоминает кузницу, где энергия топлива плавит металл в образном смысле слова. Без продуманного отвода тепла головка блока превратилась бы в раскалённый тигель, а поршни прикипели бы к гильзам. Жидкостное охлаждение поглощает жар, проводит его к радиатору, отдаёт во внешнюю среду и тем самым сохраняет геометрию деталей.
Специалисты называют такой теплообмен «калориметрическим дыханием» мотора. Гликолевый раствор циркулирует по каналам блока, унося от стенок температуру, подобно тому как кровоток уносит тепло от мышц атлета.
Тепловой контур
Насос-центробежка подхватывает антифриз из нижнего патрубка радиатора и закачивает в рубашку цилиндров. Лопатки крыльчатки создают давление порядка 0,1–0,3 МПа: его достаточно, чтобы струя достигала отдалённых точек, но не провоцировала кавитацию — вспенивание жидкости с ударными микропузырьками, способными разъедать металл. После блока поток направляется к термостату. Пока температура ниже 87–92 °C, клапан держит жидкость в малом круге: она обегает только мотор и отопитель, ускоряя прогрев. Когда порог пройден, термостат открывает путь в радиатор, и поток встречает соты, обдуваемые воздушным потоком. Здесь разница между входом и выходом достигает 10–15 °C. Горячие молекулы гликоля отдают энергию алюминиевым перфорированным лентам, те — воздушному потоку, а далее — окружающей среде. Возвратившись к насосу, антифриз вновь рвётся в круговой забег.
Базовым теплоносителем служит этиленгликоль или пропиленгликоль. Первым пользуются чаще: он дешевле, имеет удельную теплоёмкость 3,6 кДж/(кг·К) и точку кристаллизацииации ниже −37 °C при смеси с водой 50:50. Пропиленгликоль экологичнее: при утечке животные не нравятся. Его теплоёмкость ниже, поэтому система проектируется c большим радиатором или повышенным расходом насоса.
Свойства состава
За внешней простотой флакона скрывается целый коктейль. Кроме основного гликоля раствор содержит:
• Пакет ингибиторов коррозии: соли органических карбоновых кислот формируют микроплёнку толщиной 0,05–0,1 мкм. Она саморегенерируется, когда электрохимическая реакция нарушает монолитность.
• Дефоамер (полиорганосилоксаны) разрушают поверхностную плёнку пузырьков, снижая риск кавитационного питтинга.
• Буферные реагенты: фосфаты либо борные соединения держат pH в диапазоне 7,5–8,6, не допуская закисления и выпадения солей.
• Краситель: он не несёт технической функции, зато помогает визуально диагностировать утечку.
Существуют два подхода к защите: традиционный силикатный и органический (OAT). В первом случае стеклообразные частицы диоксида кремния откладываются на стенках, образуя «шубу». Метод работает быстро, но со временем слой сыплется, превращаясь в абразив. Органический пакет действует точечно: ингибитор активируется лишь там, где металл обнажён, вследствие чего теплоотдача почти не падает. Я предпочитаю гибридный HOAT: он сочетает силикатный экспресс-барьер и органическую селективность.
Срок службы напрямую связан с истощением присадок. Когда pH падает ниже 7, в алюминии открываются язвы, алюмосиликатный шлам забивает соты радиатора, а помпа теряет смазку. Диагностика лакмусовой бумагой, ареометром и визуальным осмотром даёт ясную картину. Тёмно-коричневый оттенок, запах гари, масляные разводы — сигналы к немедленной замене.
Регламент и уход
Я советую контроль состояния дважды в год: весной и осенью. В межсезонье концентрация воды меняется из-за продувки снегом через радиатор и испарения гликоля под пробкой. Чтобы точка замерзания не уползла выше −25 °C, пользуюсь рефрактометром — прибор показывает коэффициент преломления, а шкала переводит его в температуру кристаллизации.
При сливе использую последовательность: дренаж на радиаторе, пробка блока цилиндров, демонтаж расширительного бачка. Затем промываю дистиллятом до тех пор, пока из сливного патрубка не побежит прозрачная струя. Новую смесь готовлю чистой водой и концентратом, учитывая плотность среды, в которой автомобиль эксплуатируется. Для высокогорья выбираю больший процент гликоля — кипение происходит на 5–7 °C раньше из-за низкого атмосферного давления.
Установка качественного термостата с парафиновым термочувствительным элементом спасает от «теплового ступора», когда клапан заедает и контур замирает. Проверка проста: термостат подвешивается на проволоке в термостанке, срабатывание фиксируется при чётко заданной точке. Разброс более 2 °C говорит о старении.
Электровентилятор радиатора сравним с флюгером мельницы: он улавливает момент, когда поток воздуха снаружи уже не справляется. Блок управления запускает двигатель вентилятора при 96–100 °C. Летом, при длинных подъёмах, тихая кавалькада оборотов электродвигателя напоминает лёгкое дыхание под капотом: слышен ровный свист, сменяющийся молчанием, как только стрелка температуры опускается к 90 °C.
Разлитая охлаждающая жидкость агрессивна: этиленгликоль гидролизуется до оксалатов, впитываясь в бетон и образуя кристаллы, похожие на иней. Я убираю такие пятна раствором соды — щёлочь переводит оксалаты в растворимый комплекс.
Аномалии и их причины
• Пар, вырывающийся из расширительного бачка, — перегрев, связанный с пробуксовкой приводного ремня помпы либо с воздушной пробкой.
• Желеобразные хлопья — смешение OAT и силикатного растворов: они несовместимы.
• Масляная плёнка — подгарцетовый или «джезвелитовый» (от англ. gasket) дефект прокладки головки блока.
Редкое слово «термосифон» обозначает самотёчный циркуляционный процесс: разогретый антифриз поднимается вверх по каналу, а остывший опускается вниз, образуя конвективную петлю без помощи насоса. В ретромобилях без помпы теплообмен строился именно так. Нынешние моторы лишь частично используют явление при остановленном двигателе: остаточное тепло уходит, обеспечивая равномерное остывание.
Физический эффект «нуклеатного кипения» заслуживает упоминания. Когда температура стенки цилиндра превышает точку кипения жидкости, но давление ещё удерживает её в вязком состоянии, формируются крошечные паровые пузыри, которые мгновенно схлопываются, отдавая ударную волну — крошечный гидроудар. Антикавитационные присадки глушат этот мини-фейерверк, охраняя металл.
Резюмируя, охлаждающая жидкость выполняет триединую задачу: переносит тепло, сохраняет детали от коррозии и смазывает резино-графитовый уплотнитель помпы. Без неё мотор лишился бы краски жизни и превратился в кислородную горелку внутри собственного кузова. Поэтому приправильный состав, грамотная циркуляция и своевременный контроль превращают хрупкий металл в стойкого марафонца на дистанции пробега.
