Koelvloeistof

Onderwerpen:

Luchtkoeling vs. vloeistofkoeling
Soorten koelvloeistof
Bestanddelen koelvloeistof
Antivriesgehalte bepalen
Verversingstermijn koelvloeistof
Koelvloeistof verversen
Nieuwste generatie koelvloeistof

Luchtkoeling vs. vloeistofkoeling:
Bij vloeistofgekoelde motoren zijn er in het motorblok en de cilinderkop koelkanalen aangebracht waar koelvloeistof doorheen stroomt. De koelvloeistof koelt eigenlijk niet, maar neemt de warmte van de onderdelen op en voert deze warmte af naar de radiateur. Hierin wordt de koelvloeistof door de rijwind afgekoeld. Daarna stroomt de afgekoelde koelvloeistof weer opnieuw langs warme motoronderdelen om warmte op te nemen.

Voordelen van vloeistofkoeling ten opzichte van rijwindkoeling:

Gelijkmatige koeling. De stroming van de koelvloeistof is nauwkeurig te sturen. De warmte kan bij het afvoeren beter worden geregeld, zodat er kleinere temperatuurverschillen zijn. Koelvloeistof neemt heel snel warmte op, kan veel warmte opslaan en is lekker dun, waardoor het snel door het koelsysteem kan worden gepompt.
Minder motorlawaai. De vloeistof rondom de cilinders werkt geluiddempend.
Als de motor na een lange rit wordt stopgezet, blijft deze langer op temperatuur (gunstig bij rijpauze’s, dan is de motor na een herstart minder koud). De koelvloeistof zorgt dan dat de motor langzamer afkoelt. Tijdens het langzaam afkoelen treden er minder materiaalspanningen op dan wanneer sommige motoronderdelen sneller afkoelen dan de andere.

Voor meer uitleg over koeling, zie het hoofdstuk koelsysteem.

Soorten koelvloeistof:
Koelvloeistof vinden we in een aantal soorten en kleuren:

Groen of blauw (G11). Bevat silicaten (zouten) en kan worden gebruikt in oudere motoren. Wordt het meest gebruikt, bijv. BMW en de meeste MINI’s.
Rood / Geel (G12). Deze koelvloeistof is geschikt voor aluminium motoren en de silicaten zijn vervangen door Organic Acid Technology (OAT). Gele koelvloeistof vinden we o.a. bij Renault;
Paars / kleurloos (G12+). Deze universele koelvloeistof bevat verbeterde additieven t.o.v. rode of gele koelvloeistof;
Rood / Roze (G12++, G13). Bevat silicaat additieven en geeft extra aluminiumbescherming bij moderne motoren, is geschikt voor longlife toepassingen en wordt voornamelijk gebruikt door Volkswagen / Audi etc.

Voordat men koelvloeistof bijvult, moet er eerst worden gekeken welk type (kleur) erin hoort. Het bijvullen en / of vermengen van een verkeerd type koelvloeistof kan schadelijk zijn voor de motoronderdelen.

Bestanddelen koelvloeistof:
Koelvloeistof bestaat uit een mengsel van gedemineraliseerd water, antivries (glycol) en toevoegingen (additieven). Deze toevoegingen bieden bescherming aan de motoronderdelen en onderdelen van het koelsysteem en noemen we “dopes”.

Water: uit het gedemineraliseerd water zijn kalk en chloor verwijderd, zodat er geen verstoppingen ontstaan en motoronderdelen niet worden aangetast.
Antivries: aan koelvloeistof wordt antivries (glycol) toegevoegd om het vriespunt te verlagen. Zonder antivries zou de koelvloeistof bij 0°C bevriezen en kunnen motoronderdelen beschadigen (scheuren) door het uitzetten van bevroren water. Het toevoegen van antivries verlaagt het vriespunt tussen -25 °C en -40 °C. Als antivries kan er gebruik worden gemaakt van Mono Ethyleen Glycol (MEG) of Mono Propyleen Glycol (MPG), waarvan de MEG een groter warmte opnemend vermogen heeft en daarom het meest wordt toegepast, en de MPG het minst schadelijk is voor het milieu. De mengverhouding tussen water en antivries bepaalt het vriespunt.
– een mix van 30:70 (30% antivries en 70% water) is vaak voldoende in gematigde klimaten;
– in klimaten waarbij de temperatuur vaak ver onder het vriespunt daalt, zijn de mengsels aangepast op 60:40 of 70:30.
Toevoegingen: de toevoegingen in koelvloeistof worden additieven genoemd. De toevoegingen zorgen voor nog betere eigenschappen van de koelvloeistof:
– antischuimdope: bij het schuimen van koelvloeistof gaat, wordt er minder warmte opgenomen en belemmert dit de circulatie. Tevens kan het schuimen cavitatie veroorzaken. Catitatie treedt op als luchtbelletjes door drukverandering ineens imploderen. De drukgolven die hierdoor ontstaan, kunnen zelfs stukjes uit metalen onderdelen breken;
– anti sludgedope: het samenklonteren van bestanddelen kan tot verstoppingen leiden;
– anticorrosiedopes: omdat de onderdelen van de motor en het koelvloeistof uit verschillende metalen bestaan, kan er elektrolytische corrosie optreden.
De anticorrosiedope voorkomt deze corrosie door de geleiding tegen te gaan;
– smering: met de toevoeging van een smeermiddel voorkomt dat de keerring van de koelvloeistofpomp slijt. Zonder smeermiddel ontstaat er meer wrijving tussen de as en de keerring en kunnen er piepende bijgeluiden ontstaan en kan de keerring sneller slijten en gaan lekken.

Antivriesgehalte bepalen:
Tijdens een (grote) onderhoudsbeurt van een auto, bekijkt men het antivriesgehalte van de koelvloeistof. Na verloop van tijd kan de hoeveelheid antivries zijn afgenomen, bijvoorbeeld na het bijvullen van water. Het antivriesgehalte kan op twee manieren worden gecontroleerd:

Met een refractometer kan men de lichtbreking door vloeistoffen meten. We noemen dit dan ook wel een optische meter. Hoe hoger het antivriesgehalte is, hoe langzamer licht erdoorheen komt en hoe steker het buigende effect op licht is. Door een aantal druppels koelvloeistof op het glas aan te brengen, kan men tegen het licht in het breekpunt bekijken via het kijkglas. Vervolgens kijkt men via het kijkgat tegen het licht in. De scheidingslijn tussen wit en blauw (zie de onderstaande afbeelding) geeft aan tot welke temperatuur de koelvloeistof bescherming biedt. In het voorbeeld is dat -28 °C. Wanneer men kraanwater zonder toevoegingen meet, zal de scheiding zakken naar 0 °C;
De antivriesweger meet de soortelijke massa van de koelvloeistof. Antivries heeft een hogere soortelijke massa dan water. De mengverhouding heeft invloed op het gewicht. Hoe hoger het gewicht is, hoe meer antivries er aanwezig is.

Wanneer er wordt geconstateerd dat het antivriesgehalte te laag is, dient de koelvloeistof te worden ververst. Het toevoegen van pure antivries in de bestaande koelvloeistof is niet aan te raden. De volgende paragraaf toont aan waarom het beter is de koelvloeistof te vervangen.

Verversingstermijn koelvloeistof:
Koelvloeistof wordt vaak niet periodiek ververst, zoals bij motorolie wel het geval is. Fabrikanten geven meestal geen vervangingstermijn aan. Toch is het raadzaam om iedere paar jaar de koelvloeistof te verversen. Na verloop van tijd raken de dopes uitgewerkt en bieden ze geen bescherming meer tegen schuimen, sludge, corrosie en heeft de koelvloeistof geen smerende werking meer. Op het moment dat er corrosie in het motorblok ontstaat, lossen metalen een beetje op in water. De verschillen in ‘neiging’ om op te lossen geeft een soort batterijwerking. Er ontstaat een elektrische spanning tussen de verschillende metalen en kan er een stroomkringetje ontstaan waarbij één van de twee metalen corrodeert. Als de koelvloeistof ook nog zouten of zuren bevat, als er bijvoorbeeld kraanwater is gebruikt, wordt de geleiding versterkt.

Naast de toenemende kans op corrosie, neemt ook de vervuiling toe. Via zwetende pakkingen, slijtage van de waterpomp en flinterdunne metaaldeeltjes door erosie van de vloeistofstroom raakt de koelvloeistof vervuild en zorgt dit voor meer slijtage.

Het is raadzaam om de koelvloeistof iedere twee jaar, of uiterlijk vier jaar en maximaal 50.000 km te verversen. Nadat er reparaties zijn verricht aan bijvoorbeeld de radiateur, koelvloeistofpomp of thermostaat, kan de afgetapte koelvloeistof beter niet worden hergebruikt. Het afvullen met nieuwe koelvloeistof heeft de voorkeur.

De onderstaande afbeeldingen tonen koelvloeistof waarbij de dopes zijn uitgewerkt en waarbij vermoedelijk een verdunning heeft plaatsgevonden met kraanwater. De koelvloeistof kleurt bruin, alsmede alle onderdelen en kanalen in het koelsysteem. Dit “roestwater” kan men met flushen wegspoelen, waarna het systeem kan worden bijgevuld met nieuwe koelvloeistof. Gebeurt dat niet op tijd, dan kunnen er defecten optreden zoals: lekkage van de waterpomp, lekkende keerringen en pakkingen, verstopte (kachel)radiateur, defecte thermostaat en afzetting op de wanden van het koelsysteem.

Koelvloeistof verversen:
Aan de onderzijde van de radiateur bevindt zich vaak een aftapplug. Als deze niet aanwezig is, kan men de onderste radiateurslang lostrekken om het koelsysteem voor het grootste gedeelte af te tappen. Sommige motoren hebben ook aftappluggen op het motorblok zelf. Raadpleeg van te voren de instructiehandleiding om de locaties van de aftappluggen te achterhalen.

Na het aftappen kan men het systeem vullen. Waar waar bij de ene auto het ontluchten erg makkelijk gaat, moeten bij de andere auto één of meerdere ontluchtingsschroeven deels worden opengedraaid om de resterende lucht via het hoogste punt uit het systeem te laten ontsnappen. Er zijn motoren waarbij het ontluchten dermate moeizaam gaat, dat de auto met draaiende motor achterover moet worden gekanteld om de aanwezige luchtbellen via het hoogste punt (de radiateurdop of het expansievat) te laten ontsnappen.

De beste manier om het koelsysteem te vullen is door deze eerst te vacumeren. Via een dop met kranen en perslucht kan het hele koelsysteem vacuüm worden getrokken. Door vervolgens de kraan van het koelvloeistofvat open te zetten, wordt de nieuwe koelvloeistof in het systeem gezogen. Er hoeft in dit geval niet te worden ontlucht.

Wanneer het systeem is gevuld en ontlucht, kan er via een redelijk simpele wijze worden gecontroleerd of de circulatie in orde is. In het expansiereservoir moet een duidelijke retourstroming zichtbaar zijn. De kachel moet ook voldoende warm worden. Is de motor op bedrijfstemperatuur maar wordt de kachel niet of nauwelijks warm? Of neemt de temperatuur even toe met gas geven, maar wordt de lucht vervolgens weer kouder? Dan weet je zeker dat er nog luchtbellen in het systeem zitten.

Nieuwste generatie koelvloeistof:
De conventionele anti corrosiedopes zijn niet in staat om de combinaties van de verschillende materialen voldoende te beschermen. Er vindt op korte termijn erosie aan de waterpomp plaats en de koelkanalen raken verstopt doordat de koelvloeistof in een soort gel verandert. Daarnaast kunnen kunststoffen verharden waardoor ze kunnen breken. Om dit te voorkomen, is de nieuwste generatie koelvloeistoffen voorzien van dopes die zijn gemaakt van organische carboxylzuren, welke geen beschermend laagje over metalen vormen, en het metaal dus ook niet aantasten.