2. maj 2022

Alles-wat-u-moet-weten-over-koelvloeistof-Eurol

Alt, du behøver at vide om kølervæske

Alle ved, at en bilmotor – ud over olie – også har brug for kølervæske. Tidligere kunne man stole på farven som indikator for den rigtige type, men det er ikke længere tilfældet. Hvad gør en kølervæske egentlig? Hvad er forskellene mellem de forskellige teknologier, og hvilke egenskaber har de? Og hvorfor er det ikke længere muligt at vælge den rette kølervæske udelukkende baseret på farven? I denne artikel dykker vi dybere ned i kølervæskens funktion, sammensætning og betydning i moderne motorteknologi.

Funktion

Lad os starte med det grundlæggende: kølervæskens, primære funktion er – som navnet antyder – at køle motoren. I en ideel situation ville al energi fra forbrændingen af brændstof blive brugt til fremdrift. Men i virkeligheden bliver størstedelen af energien omdannet til varme. Selv elbiler og hybrider med store batteripakker udvikler meget varme under både kørsel (afladning) og opladning. Disse systemer stopper med at fungere korrekt, hvis de overophedes, og derfor er et effektivt kølesystem nødvendigt.

Ud over at fjerne varme har kølervæske også andre vigtige funktioner:

  • Beskyttelse mod frost;
  • Hævning af kogepunktet over systemets driftstemperatur;
  • Korrosionsbeskyttelse af metaldele i kølesystemet;
  • Hæmning af skumdannelse.

Grundlæggende principper

Kølervæskens primære funktion er at lede overskudsvarme væk til køleren, hvor varmen udveksles med den omgivende luft. Vand er særdeles velegnet til at optage og transportere varme, men ulempen ved vand er, at det fryser ved 0 grader og koger ved 100 grader. Mineraler og salte i (drikke)vand har desuden en negativ virkning på materialerne i kølesystemet.

For at undgå disse negative virkninger af vand anvender man glykoler som base i kølervæske; normalt monoethylenglykol (MEG). Monopropylenglykol (MPG) bruges også nogle gange som base, men dens varmeoverførselsevne til forbrændingsmotorer er som regel utilstrækkelig. MPG er mindre giftig og anvendes derfor oftere i fødevareindustrien. Den tredje mulighed er glycerolbaserede kølervæsker, også kendt som G13-specifikation. Selvom glycerol er mere miljøvenlig end MEG, er det ikke lige så tilgængeligt til denne anvendelse, da det også er en råvare i kosmetikindustrien. Glycerol er et biprodukt fra biobrændstofproduktion eller kan stamme fra plantemateriale.

Sammensætning

En kølervæske består af flere komponenter, for – ud over monoethylenglykol (MEG) – kræves der additiver, der giver væsken de ønskede egenskaber (mere om det senere). Kombinationen af MEG og additiver kaldes normalt for frostvæske eller koncentrat. Frostvæsken skal fortyndes med demineraliseret eller blødt vand, før den kan bruges i et kølesystem.

I demineraliseret vand er mineraler som calcium og salte fjernet. Kalkaflejringer hæmmer varmeoverførsel, og salte kan forårsage korrosion af metaller i systemet.

Først når frostvæsken er fortyndet, har vi en færdig brugsfærdig kølervæske, også kaldet "Ready-Mix" eller blot kølervæske. Mængden af demineraliseret vand, der anvendes til fortynding, bestemmer temperaturintervallet for blandingen. Som tommelfingerregel giver en 50/50-blanding beskyttelse ned til -36 °C, mens et blandingsforhold på 40/60 (40 % koncentrat og 60 % demineraliseret vand) giver beskyttelse ned til -26 °C. Højere koncentrationer af frostvæske giver ikke nødvendigvis et bedre eller bredere temperaturinterval. Tværtimod: for lav koncentration fører til tab af korrosionsbeskyttelse. Se grafen nedenfor for en oversigt.

visual-image

Additiver

For at give kølervæsken de ønskede egenskaber, er der behov for kemiske additiver. Disse additiver tilsættes for blandt andet at forhindre dannelsen af korrosion, kavitation (dannelse og kollaps af små luftbobler, som kan beskadige vandpumpen), aflejringer og slam (uopløseligt materialesediment).

For at forhindre forgiftning ved indtagelse af kølervæsken tilsættes der altid et bitterstof. Det betyder, at hunde ved et uventet kølervæskelæk vil lade væsken være. Det sikrer også, at børn ikke drikker kølervæsken. Både mennesker og dyr bliver meget syge ved indtagelse.

Man kan give kølervæsken enhver farve ved at tilsætte et farvestof. Det betyder, at man i dag absolut ikke kan “stole på” væskens farve eller det, man tidligere har været vant til at bruge. Med andre ord: man kan ikke bedømme kvaliteten ud fra farven på kølervæsken.

Derudover tilsættes der stabilisatorer mod udfældning (ophobning af silikatmineraler), dispergeringsmidler for at sikre tolerance over for hårdt vand, en pH-buffer til at opretholde surhedsgraden og skumdæmpende midler for at sikre, at der indfanges så lidt luft som muligt i væsken under pumpning.

IAT (Inorganic Acid Technology)

IAT er også kendt som den “konventionelle” eller “gammeldags” kølervæske. Det er den type, der har et kort skifteinterval (hver 2. år) og som ofte er grøn eller blå i farven.

For at opfylde de tidligere krav indeholder denne kølervæske uorganiske (mineralske) inhibitorer, bestående af silikater, nitrater, aminer, fosfater og/eller borater. Denne type kølervæske fungerer ved at danne et lille beskyttende “tæppe”, som beskytter metallet i systemet. De mineralske inhibitorer, der skaber denne effekt, forbruges under processen, hvilket betyder, at der efter et stykke tid ikke længere er kapacitet til at genopbygge den beskyttende film. Dette gør systemet mere sårbart over tid.

Fordelen ved denne kølervæske er, at den virker hurtigt, men samtidig er ulempen, at den kemiske virkning aftager relativt hurtigt. Det dannede beskyttende lag fungerer desuden som en isolator, hvilket i nogen grad begrænser varmeoverførslen.

OAT (Organic Acid Technology)

En OAT-kølervæske er glykolbaseret (MEG eller MPG) med organiske inhibitorer, bestående af carboxylater. Den indeholder 0 % uorganiske (mineralske) inhibitorer. De organiske inhibitorer er selektive; i stedet for at opbygge et beskyttende lag over hele systemet, som en IAT gør, reagerer inhibitorerne kemisk kun på de steder i systemet, hvor korrosion begynder at opstå.

Derfor er forbruget af additiver langt lavere sammenlignet med en IAT. Af den grund har OAT-kølervæske et væsentligt længere skifteinterval (long-life).

Ulempen er, at beskyttelsen altid er reaktiv, så der er altid en vis forsinkelse i beskyttelsen, da overfladen først skal begynde at korrodere, før kemien træder i kraft.

HOAT (Hybrid Organic Acid Technology)

I mange letmetaller er den mikrokorrosion, som kan forekomme med en OAT-kølervæske, ikke ønskelig. Derfor er der udviklet en hybridkølervæske (HOAT), hvor man kombinerer både mineralske inhibitorer fra en IAT og organiske inhibitorer fra en OAT. Grundlaget er en OAT-kølervæske, hvortil der tilsættes små mængder silikat, borat, molybdalat eller nitrat, afhængigt af anvendelsen. Denne type kølervæske kombinerer long-life-effekten fra OAT med den hurtige beskyttelse fra IAT – og forener dermed fordelene fra begge teknologier.

Lobrid

Lobrid-kølervæsker er den nyeste generation af kølervæsker, hvor den hybride effekt fra en HOAT er endnu bedre tilpasset og finjusteret til anvendelsen. Indholdet af mineralske inhibitorer er reduceret, og der er anvendt flere organiske inhibitorer – heraf navnet, som kombinerer "low" og "hybrid". De mineralske inhibitorer, der anvendes, nævnes ofte i produktnavnet, for eksempel: Si-OAT og P-OAT (henholdsvis silikat- eller fosfatbaseret OAT), eller en kombination af begge: PSi-OAT.

Batterielektriske køretøjer og køling

Varmehåndtering i et batterielektrisk køretøj (BEV) er afgørende – uanset om det drejer sig om batteriets temperatur, elmotoren eller de kraftige elektriske styrekomponenter. Der skelnes mellem to varianter af køling i BEV'er:

  • Konventionel køling af batteripakken
  • Batterier nedsænket i væske (immersed battery pack)

Batterier mister kapacitet, når de bliver for varme – men også når de bliver for kolde. Hvis de er for kolde, kan de heller ikke lades. Den mest udbredte løsning i dag er stadig et eksternt kølet batteripakke-system, som benytter konventionelle MEG-baserede kølervæsker. Eksempler på sådanne køretøjer er: Tesla Model S, Audi eTron, Mercedes-Benz EQC og BMW i3.

Lynopladningsteknologi er i fokus for køretøjsudviklere. Lynladning kan resultere i meget høje temperaturer. Der findes allerede biler på markedet, der opnår opladningshastigheder på op til 960 km/t (omregnet). Hastigheder over 1.400 km/t forventes snart at blive mulige. Sådanne opladningshastigheder kan kun opnås med immersed battery packs, da disse systemer har langt bedre temperaturkontrol. Væsken, der bruges, ligner mere transformerolier, men med lavere viskositet, og kaldes ofte for termiske væsker eller dielektriske væsker.

Disse termiske væsker adskiller sig væsentligt fra de kølervæsker, der anvendes i forbrændingsmotorer. De skal have højt flammepunkt, være flammehæmmende og ikke-ledende.

Anvendelse

Nu hvor vi har gennemgået forskellene og de teknologiske udviklinger over tid, opstår spørgsmålet: "Hvorfor har vi brug for så mange forskellige kølervæsker?" I teorien ville det mest ideelle være at anvende én langtidsholdbar og beskyttende kølervæske til alle kølesystemer, men praksis viser desværre noget andet. Der findes mange forskellige OEM’er (bilproducenter), som har forskellige tilgange til deres motorer og de materialer, der anvendes. De krav, som OEM’er stiller til en godkendt kølervæske, er som regel fastlagt i en specifikation, der sikrer, at væsken er i overensstemmelse med en af de teknologier, vi har gennemgået ovenfor. Derfor bør du altid benytte Eurol Olie rådgiver. Dette værktøj hjælper dig med at træffe det rette valg, når det gælder væsker og kølervæsker til din applikation.

Har du andre spørgsmål? Så er du meget velkommen til at kontakte os - vores specialister står klar til at hjælpe dig.

Relateret