2012 December 第 六 期 69 美国发动机冷却液产品标 准概述 美国于1974年制订了轻负荷 发动机冷却液标准ASTM D3306 1974 汽车及轻负荷车辆的乙二 醇型发动机冷却液规范 1 2003 年 将原ASTM D3306和ASTM D6216 汽车及轻负荷车辆的丙二 醇型发动机冷却液规范 合并为 ASTM D3306 2003 汽车及轻负 荷车辆的二元醇型发动机冷却液规 范 规定了4种类型的冷却液 即 乙二醇型冷却液浓缩液 丙二醇型 冷却液浓缩液 乙二醇型冷却液稀 宋世远 杜鹏飞 李华峰 梅林 化岩 何燕 中国人民解放军后勤工程学院 释液 丙二醇型冷却液稀释液的技 术要求 此后的修订版分别为ASTM D3306 2005 ASTM D3306 2008 ASTM D3306 2008a ASTM D3306 2009 目前的最新 标准为ASTM D3306 2011 ASTM在1989年制定了重负 荷发动机冷却液标准 即ASTM D4985 需要给补充冷却剂添加剂 预先加压的重型发动机用低硅酸盐 甘醇发动机冷却剂的规格 满足 ASTM D4985规范要求的重负荷发 动机冷却液在使用前需要预加补充 添加剂 目的是为了使冷却液在使 用过程中能够为衬里提供足够的抗 气穴腐蚀能力 由于需要预加添加 剂 给使用带来了不便 1998年 ASTM发布了不需要预加补充添加剂 的全配方重负荷发动机冷却液技术 规范 即ASTM D6210 1998 全 配方乙二醇型重负荷发动机冷却液 规范 和ASTM D6211 1998 全 配方丙二醇型重负荷发动机冷却 液技术规范 2003年 将ASTM D6210 1998和ASTM D6211 1998合并为ASTM D6210 2003 合并后的标准把冷却液分成4类 即乙二醇基浓缩液 丙二醇基浓缩 本 文 对 我 国 新 制 定 的 N B S H T 0521 2010 乙二醇型和丙二醇型发动机冷 却液 行业标准的技术要求及其意义进行了 解析 就发动机冷却液性能评定过程中应注 意的几个问题做了探讨 乙二醇型和丙二醇型 发动机冷却液 标准解析 2012 December 第 六 期 69 标准现在时 Standards 2012 December 第 六 期 70 2008标准 制定了NB SH T 0521 2010 乙二醇型和丙二醇型发动机 冷却液 标准 代替了SH T 0521 1999 汽车及轻负荷发动机用乙 二醇型冷却液 标准 NB SH T 0521 2010 乙二醇型和丙二醇型 发动机冷却液 标准于2011年5月1 日正式实施 轻负荷发动机冷却液的技术要 求包括通用要求 理化性能要求和 防腐蚀性能要求3个方面 而重负荷 发动机冷却液的技术要求除上述3方 面外 还有化学组成方面的要求 所谓重负荷发动机冷却液 实际上 就是在符合轻负荷发动机冷却液的 技术要求的前提下 再补加辅助冷 却液添加剂SCA supplemental coolant additive 用于持续维 持冷却液的防腐蚀 防缸套穴蚀和 阻垢性能 延长冷却液在重负荷发 动机冷却系统中的使用寿命 根据 发动机冷却液生产商的不同 有的 要求在冷却液使用前就添加SCA 有的要求在冷却液使用过程中添加 SCA 即轻 重负荷发动机冷却液的 区别在于是否添加了SCA 丙二醇型发动机冷却液具有毒 性低 对铝腐蚀性小 能改善气缸 套的穴蚀等优点 但由于丙二醇比 乙二醇价格高 所以丙二醇型冷却 液的应用还不普遍 通用要求解析 通用要求是发动机冷却液最基 本的项目指标 包括外观 颜色和 气味3项 NB SH T0521 2010标准中 没有外观要求 由于外观是判断发 动机冷却液中添加剂稳定性的重要 指标 如果发动机冷却液中有添加 剂析出并出现固态物质 则容易造 成管路及散热器堵塞 NB SH T 0521 2010标准要 求发动机冷却液产品具有醒目的颜 色 醒目的颜色有助于判断发动机 冷却液渗漏的位置 同时起警示作 用 防止误饮 市场上流通的发动 机冷却液必须有醒目的颜色 但颜 色的类型和深浅与冷却液的性能没 有直接关系 NB SH T 0521 2010标准要 求发动机冷却液产品无异味 作为 发动机冷却液防冻剂的二元醇 合 格的原料不会有异味 而采用劣质 原料则有刺激性气味 因此 是否 有异味在一定程度上可判断发动机 冷却液的质量好坏 液 乙二醇基稀释液 50 体积 分数 丙二醇基稀释液 50 体积分数 2 此后的修订版分别 为ASTM D6210 2004 ASTM D6210 2006 ASTM D6210 2008 目前的最新标准为ASTM D6210 2010 ASTM D3306 2009与ASTM D3306 2011的最大区别是把冷却 液由4类分成了6类 即增加了含 丙三醇的乙二醇型冷却液浓缩液 含丙三醇的乙二醇型冷却液稀释液 50 体积分数 但在理化性能 和防腐蚀性能方面的所有指标与乙 二醇型冷却液浓缩液 乙二醇型冷 却液稀释液 50 体积分数 完全 相同 ASTM D6210 2008与ASTM D6210 2010的最大区别是采用 ASTM D7583 2009 约翰迪尔冷却 剂穴蚀试验 来评定冷却液防止汽缸 套穴蚀的能力 其通过标准为试验后 产生的穴蚀点数不超过200个 NB SH T 0521 2010标 准技术要求解析 2010年 我国修改采用ASTM D3306 2009和ASTM D6210 2012 December 第 六 期 70 Standards 标准现在时 2012 December 第 六 期 71 理化性能要求解析 检测理化性能指标是评定发 动机冷却液质量的简单 有效的手 段 NB SH T 0521 2010标准中 规定的理化性能指标要求涉及密 度 冰点 沸点 灰分 pH值 水分 储备碱度 氯含量 对汽车 有机涂料的影响等9个项目 除密 度 冰点 沸点 灰分外 NB SH T 0521 2010标准对乙二醇和丙二 醇型发动机冷却液的其他理化性能 指标要求是相同的 这4个指标之所 以有差异 是因为乙二醇和丙二醇 本身的性质存在差异 乙二醇是一种无色透明 稍 有甜味和吸湿性的黏稠液体 其密 度为1 110 kg m3 沸点 101 3 kPa 约为198 冰点为 13 丙二醇是无色透明 稍有甜味 的黏稠液体 密度为1 038 1 kg m3 沸点 101 3 kPa 约为187 冰点 为 68 3 冰点 乙二醇与丙二醇的浓度对其水 溶液冰点的影响规律不同 丙二醇的浓度越大 其水溶 液的冰点越低 所以有无水丙二醇 冷却液 乙二醇的浓度与冰点的关系 是 开始随着浓度的增大 其冰点 降低 达到最低点后 冰点会随着 浓度的增大而升高 乙二醇和丙二醇浓度与其水溶 液冰点之间的关系见表1 灰分 灰分的大小主要与发动机冷却 液中所含的添加剂有关 但发动机 冷却液基础液的类型 杂质含量同 样会影响灰分的数值 所以灰分并 不能反映发动机冷却液中添加剂的 实际浓度 pH值 为了防止对金属材料产生腐 蚀 发动机冷却液必须呈弱碱性 NB SH T 0521 2010标准中对含 50 体积分数 蒸馏水的浓缩液 和工作冷却液的pH值要求均规定为 7 5 11 0 pH值可用于在生产中控 制产品质量 更重要的是指导发动 机冷却液的更换 当pH值接近中性 时 则需及时更换发动机冷却液 氯含量 对发动机冷却液的浓缩液进行 稀释时 NB SH T 0521 2010标准 规定要使用去离子水或蒸馏水 这 是因为钙 镁离子容易生成水垢 而氯会加速腐蚀 ASTM D6210 2010标准规定稀释用水的最大氯含 量为40 mg kg 而NB SH T 0521 2010标准规定的氯含量不大于 25 mg kg 故该指标对稀释用水的 要求是非常严格的 用自来水或江 河水稀释浓缩液是绝对不允许的 使用性能要求解析 4 发动机冷却液的使用性能主要 包括抗泡性和防腐蚀性 根据腐蚀 抑制剂的类型 将发动机冷却液分 为3类 即以无机盐为腐蚀抑制剂的 无机型 以有机酸及其盐为腐蚀抑 制剂的有机型和有机无机复合型 不同类型的发动机冷却液的性能特 点见表2 NB SH T 0521 2010标准并 没有规定发动机冷却液的类型 即 生产商可自行决定生产什么类型的 产品 抗泡性能 发动机冷却液在工作条件下容 易产生泡沫 过多的泡沫会加剧穴 蚀 降低散热效果 还可能造成冷却 液溢流损失 所以必须添加消泡剂 防腐蚀性能 防腐蚀性能是发动机冷却液 最重要的性能之一 所以在其规格 中 用于评定防腐蚀性能的方法也 较多 主要有 SH T 0085 发动机冷却液腐 2012 December 第 六 期 71 标准现在时 Standards 2012 December 第 六 期 72 下降而破裂 发生发动机报废的严 重事故 另一方面形成的腐蚀性物 质可能沉积在散热器内表面上 导 致冷却系统过热和冷却液沸腾溢 出 所以在发动机工作时 冷却液 能否有效抑制气缸盖传热腐蚀极为 重要 全配方重负荷发动机冷却液 的化学组成要求 NB SH T 0521 2010标准对全 配方重负荷发动机冷却液的化学组 成做出了规定 见表3 由表3可见 对于2组的SCA NB SH T 0521 2010标准同时规定 了亚硝酸根离子浓度 钼酸根离子 浓度 亚硝酸根离子和钼酸根离子 混合物总浓度 只有3个条件同时满 足要求时才符合标准要求 即重负 靠近出水口处 其机理为散热器中 的冷却液在水泵进口与叶轮中心的 压差作用下进入水泵内 冷却液在 水泵低压腔内容易形成气泡 经过 叶轮旋转加压 气泡在壳体表面破 裂 产生的能量冲击表面金属保护 膜 严重时会造成水泵穿孔泄漏 SH T 0620 发动机冷却液 对传热状态下的铸铝合金腐蚀测 定法 等效ASTM D4340 这 是测定发动机冷却液对传热状态下 的发动机铝质气缸盖产生腐蚀的方 法 由于铝合金密度小 强度大 在现代发动机中的应用越来越广 泛 气缸盖直接接触发动机高温燃 气 缸盖温度在300 400 之间 冷却液从气缸盖中的水套流过并带 走热量 铝质气缸盖高温传热表面 的腐蚀一方面会造成气缸盖因强度 蚀测定法 玻璃器皿法 等效 ASTM D1384 玻璃器皿法适用 于评定高沸点 二元醇 和低沸点 乙醇 发动机冷却液及其浓缩液 对典型金属试片的腐蚀 也适用于 发动机冷却系统防锈剂 该方法试 验设备简单 重复性较好 是冷却 液最基本的腐蚀评价方法 为国内 外广泛采用 SH T 0088 发动机冷却液 模拟使用腐蚀测定法 等效ASTM D2570 通过模拟发动机冷却液在 冷却系统实际使用中的各种条件 用 于评价冷却液在循环过程中对金属及 冷却系统各部件的影响 其性能评价 相对于玻璃器皿腐蚀检测项目更贴近 实际 但试验周期较长 SH T 0087 发动机冷却液 铝泵气穴腐蚀特性试验法 等效 ASTM D2809 穴蚀主要发生在 铸铁件上 而冷却系统中的铸铁部 件主要是气缸套和水泵叶轮 所以 铝泵气穴腐蚀特性试验以冷却水泵 作为考察对象 评定发动机冷却液 以及冷却液浓缩液的防腐蚀性能 水泵基本结构由水泵壳体 叶轮等 组成 其中壳体主要由铝或铸铁铝 铸造 腐蚀主要发生在壳体内表面 2012 December 第 六 期 72 Standards 标准现在时 2012 December 第 六 期 73 荷发动机冷却液中不能只添加亚硝 酸盐或者只添加钼酸盐 发动机冷却液使用性能评 定应注意的几个问题 泡沫倾向测定 NB SH T 0521 2010标准中规 定泡沫倾向采用SH T 0066 2002 发动机冷却液泡沫倾向测定法 测定 但对于试验溶液的配制 NB SH T 0521 2010标准附录B中的表 B 1与SH T 0066 2002标准的要求 却存在差异 前者要求用蒸馏水将 试样或浓缩液调配成 18 1 的试验溶液 后者则要求。