මෝටර් රථ එන්ජින් කූලන්ට් වර්ගීකරණය - ඔබේ මෝටර් රථයට ගැලපෙන කූලන්ට් වර්ගය තෝරාගන්නේ කෙසේද?

ඉංජිනේරු අංජන හේවාවසම් විසිනි

මෝටර් රථ එන්ජින් කූලන්ට් වලට අදාල මූලික තාක්ෂණික කරුණු ඇසුරින් කෙරෙන ප්‍රධාන වර්ගීකරණයන් සහ ඒ අනුව වෙළඳපොලේ මිලදී ගැනීමට තිබෙන වෙනස් වර්ණයන්ගෙන් යුත් විවිධ කූලන්ට් වර්ග අතරින් මෝටර් රථයකට ගැලපෙන කූලන්ට් වර්ගයක් නිවැරදිව තෝරාගන්නා ආකාරය ගැන කෙටි පැහැදිලි කිරීමක් තමයි මෙහිදී ඉදිරිපත් කෙරෙන්නේ.

අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් වල සාමාන්‍ය කාර්යක්ෂමතා අගයයන් සැලකීමේදී ඉන්ධන වල අඩංගු ශක්තියෙන් ප්‍රයෝජනයට ගත හැකි යාන්ත්‍රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වන්නේ ආසන්නව තුනෙන් එකක් වැනි ප්‍රමාණයකි. ඉතුරු තුනෙන් දෙකක ශක්ති ප්‍රමාණය තාප ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වන අතර එයින් කොටසක් එන්ජිමේ පිටාර වායුව සමග ඉවත්ව යනවා. එන්ජිමට හානියක් නොවී නිසිආකාරව ක්‍රියාත්මක වීම සඳහා ඉහත ඉතිරි තාප ශක්ති ප්‍රමාණය එන්ජිමෙන් ඉවත් කිරීම සිදු කළ යුතු වන අතර එන්ජිමකට සිසිලන පද්ධතියක් (cooling system) එක් කරන්නේ මේ කාර්යය සඳහායි. මේ අතරින් ද්‍රව සිසිලන පද්ධති (liquid cooling systems) සඳහා මුල සිටම භාවිත වූ සිසිල්කාරක ද්‍රවය වූයේ ජලයයි. වඩාත් ලාභදායී වීම, විෂ රහිත වීම සහ විශේෂයෙන්ම ඉහල තාප ධාරිතාවයක් (Heat capacity) තිබීම යන ගුණාංග, සිසිලන පද්ධති සඳහා ජලය යොදා ගැනීමට ප්‍රධානතම හේතු විය.

කෙසේ නමුත් ජලයට අදාල යම් යම් භෞතික සහ රසායනික ගුණාංග කිහිපයක් නිසා සිසිලන පද්ධති වලට ජලය යොදා ගැනීමෙන් ගැටලු කිහිපයක් ඇති වනවා.

සාමාන්‍ය තත්ත්ව යටතේ ජලය ද්‍රවයක් ලෙස පවතින්නේ සෙල්සියස් අංශක 0 සහ 100 අතර බව ඔබ දන්නා කරුණක්. ඒ අනුව අඩු උෂ්ණත්ව වලදී (විශේෂයෙන්ම ශීත දේශගුණයන් පවිතින රටවලදී) සිසිලන පද්ධතිවල ඇති ජලය මිදීමට ලක්වීම සහ ජලය අයිස් බවට පත්වීමේදී සිදුවන පරිමාවේ වැඩි වීම (ප්‍රසාරණය) නිසා සිසිලන පද්ධතියේ කොටස් වලට හානි සිදුවීම මෙහි ඇති ප්‍රධාන ගැටලුවක් වනවා.

සාමාන්‍ය තත්ත්ව යටතේ සෙල්සියස් අංශක 100 දී ජලය වාෂ්ප වීම ආරම්භ වුණත් සිසිලන පද්ධතියක ඇති අධි පීඩන තත්ත්ව වලදී ජලයේ මෙම තපාංකය සුලු වශයෙන් ඉහල අගයයක් ගන්නවා. කෙසේ නමුත් ඉහල උෂ්ණත්ව වලදී, (විශේෂයෙන්ම නවීණ එන්ජින් වල ක්‍රියාකාරිත්වයේදී ඇතිවන ඉහල උෂ්ණත්වයන් වලදී) සිසිලන පද්ධතියේ ඇති ජලය නැටීම / වාෂ්ප වීම සිදු වීමෙන් සිසිලන ක්‍රියාවලිය අඩපණ වී එන්ජිමට බරපතල හානි සිදුවීමේ අවධානමක් තිබෙනවා. මෙහිදී පද්ධතියේ තැන් තැන් වල ඇතිවන ජලය රහිත අවකාශ/වාශ්ප බුබුලු නිසා (voids/pockets of steam resulting in localised hot spots) තාප සංක්‍රාමණය දුර්වල වී එන්ජින් කොටස් වලට හානි වීම සිදු වෙනවා. මෙහිදී විශේෂයෙන්ම සිසිලන පද්ධතියට අයත් පොම්පයේ (cooling system pump) suction සහ discharge ports දෙක අතර ඇතිවන පීඩන වෙනස හමුවේ මෙසේ ඇතිවන වාෂ්ප බුබුළු වලින් පොම්පයේ impeller එකට බරපතල හානියක් (cavitation) සිදුවනවා ( බොහෝ විට impeller කොටස් විඛාදනය වී ඉවත්වී තිබෙන ආකාරයට පෙනෙන්නේ මෙසේ cavitation මගින් ඇතිවන හානියයි)

මීට අමතරව ජලයේ අඩංගු විය හැකි අයන වර්ග නිසා ජලය විද්‍යුත් විච්ඡේද්‍යයක් (electrolyte) ලෙස ක්‍රියා කිරීමෙන් සිසිලන පද්ධතියේ කොටස් විඛාදනය වීම මෙහි ඇති අනෙක් ප්‍රධානතම ගැටලුවයි. Radiator, pump impeller, cooling water lines වැනි සිසිලන පද්ධතියේ කොටස් සැලකීමේදී ඒවා බොහොමයක් සාදා ඇත්තේ Aluminum, Copper, Brass, Cast Iron වැනි විද්‍යුත් රසායනිකව ඉහල ප්‍රතික්‍රියාශීලීත්වයක් ඇති ලෝහ වලින් (electrochemically incompatible metals) නිසා එම ලෝහ කොටස් විඛාදනය වීම (Galvanic Corrosion) මෙහිදී විශාල ගැටලුවක් වනවා.

සිසිලන පද්ධති වල සිසිල්කාරක ද්‍රවය ලෙස ජලය භාවිතයේදී ඇතිවන මෙම ගැටලු අවම කිරීමට හෝ මඟහරවා ගැනීමට ඒ එක් එක් අවශ්‍යතා සඳහා විශේෂයෙන් සකස් කරන රසායනික සංයෝග coolant/antifreeze ලෙස හඳුන්වනවා. ඒ අනුව මේ සඳහා යොදාගන්නා සංයෝගයකින් එහි හිමාංකය(freezing point) පහළ දැමීමටත් තාපාංකය(boiling point) ඉහළ දැමීමටත් හැකි විය යුතු අතර එමගින් ජලය පමණක් භාවිත කිරීමේදී ඇතිවන ගැටලු වූ අඩු උෂ්ණත්වයන් වලදී මිදීමට ලක් වීම සහ ඉහල උෂ්ණත්ව වලදී වාෂ්ප වීම වලක්වාගැනීම අපේක්ෂා කෙරෙනවා. මේ සඳහා මූලිකවම යොදාගන්නේ අඩු අණුක ස්කන්ධයන් සහිත කාබනික සංයෝගයන්ය.

Coolant/antifreeze එකක base එක සහ additives ලෙස ප්‍රධාන කොටස් දෙකක් පවතින අතර ඉහත අවශ්‍යතාවය සපුරාලීම සඳහා යොදාගන්නා මූලික කොටස base එක ලෙස හඳුන්වන අතර කොටස් විඛාදනය අවම කිරීම සහ තවත් එවැනි විශේෂ අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා එකතු කරන ආකලන ද්‍රව්‍ය additives ලෙස හැඳින්වෙනවා. Coolant වල base එක ලෙස මුල්කාලීනව ethanol, methanol වැනි ඇල්කොහොල් වර්ග යොදාගත් අතර ඉන්පසු මේ සඳහා බහුලවම යොදාගන්නා සංයෝගය වී ඇත්තේ ethylene glycol ය. Ethylene glycol පමණක් සැලකූ විට එය විෂ සහිත, ගන්ධයක් හෝ වර්ණයක් හෝ නොමැති, පැණි රසයක් සහිත ද්‍රවයක් වනවා. විශේෂ අවශ්‍යතා සහිත සිසිලන පද්ධති සඳහා ethylene glycol වෙනුවට විෂ මට්ටම ඉතා අඩු propylene glycol භාවිත වනවා.

මෙහිදී සඳහන් කළ යුතු වැදගත් කරුණක් වන්නේ මෙම ethylene glycol වල විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාවය(Specific Heat Capacity) සැලකීමේදී එය ජලයේ විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාවයට වඩා අඩු අගයයක් ගන්නා අතර එම හේතුව නිසා ethylene glycol වලින්, ජලයෙන් තරම් සාර්ථක සිසිලන ක්‍රියාවලියක් සිදුවන්නේ නැහැ. මේ නිසා සිසිලන පද්ධති සඳහා යොදන කූලන්ට් වල සංයුතිය සැලකීමේදී අනිවාර්යයෙන්ම එහි ජලය කොටසක් අඩංගු විය යුතු වෙනවා. මේ ගැන ඉදිරියේදී වැඩිදුරටත් පැහැදිලි කෙරෙනවා.

මෝටර් රථ එන්ජින් කූලන්ට් වර්ගීකරණය - Classification of coolant

වෙළඳපොලේ විවිධ වර්ග වලින් මිලදී ගැනීමට තිබෙන කූලන්ට් විවිධ වර්ණයන්ගෙන් තිබෙන බව බොහෝ අය දන්නා කරුණක්. මෙහිදී මුලින්ම සඳහන් කළ යුතු වැදගත් කරුණක් වන්නේ කූලන්ට් වල වර්ණය, ඒවායේ වර්ගීකරණයන්ට යොදාගන්නා සම්මත සාධකයක් නොවන බවයි. බොහෝ අය විවිධ කූලන්ට් වර්ග වෙන් කර හඳුනාගැනීමේ පහසුව සඳහා මෙම වර්ණයන් භාවිත කළත් එය තාක්ෂණිකව නිවැරදි වන්නේ නැහැ. මෙම වර්ණගැන්වීමේ ද්‍රව්‍ය, ඉහතදී සඳහන් කළ කූලන්ට් වලට එකතු කරන ආකලන ද්‍රව්‍යයන්ගෙන් (additives) එකක් වන අතර එකම වර්ණයෙන් ඇති කූලන්ට් වර්ග දෙකක් එකිනෙකට සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් වර්ග දෙකක් වීමේ හැකියාව ඇති නිසා වර්ණය අනුව පමණක් සලකා කූලන්ට් වර්ග තෝරා ගැනීම සුදුසු වන්නේ නැහැ.

මෝටර් රථ එන්ජින් කූලන්ට් වර්ගීකරණය සැලකීමේදී ඒවායේ කාර්යසාධන මට්ටම (performance) අනුව කෙරෙන වර්ගීකරණයක් සහ ඒවා නිෂ්පාදනය කිරීමට යොදාගන්නා සංයෝග අනුව කෙරෙන වර්ගීකරණයක් (coolant product type classification) සැලකිය හැකියි.

කාර්යසාධනය (performance) අනුව කෙරෙන වර්ගීකරණයේදී යම් කූලන්ට් වර්ගයක් අදාල සම්මත ප්‍රමිතීන් වලට හෝ මෝටර් රථ නිෂ්පාදකයන් විසින් ලබාදෙන තත්ත්වයන් (OEM Specifications) වලට අනුකූල වන ලෙස හෝ පරීක්ෂා කර ලැබෙන දත්ත අනුව අදාල වර්ගීකරණය සිදු කෙරෙනවා.

මෙහිදී අදාල කූලන්ට් වර්ගයේ හිමාංකය (freezing point) සහ තාපාංකය(boiling point), එකතු කර ඇති ආකලන ද්‍රව්‍ය(additives) සේම එහි ඇති රසායනික සංයෝග සහ සිසිලන පද්ධතියේ කොටස් අතර ඇති ගැලපීම (chemical compatibility) වැනි කරුණු සලකා බැලෙනවා.

The American Society for Testing and Materials - ASTM ආයතනය මගින් coolant industry එක සඳහා ඉදිරිපත් කරන ප්‍රධානම ප්‍රමිතීන් දෙකක් ලෙස ASTM D3306 සහ ASTM D6210 ඉදිරිපත් කළ හැකිය. මෙයින් ASTM D3306 ප්‍රමිතිය light-duty coolant වර්ගීකරණය සඳහා වන අතර ASTM D6210 ප්‍රමිතිය heavy-duty coolant සඳහා භාවිත වනවා.

වාහන නිෂ්පාදකයන් ඔවුන්ගේ එන්ජින් වල විවිධ අවශ්‍යතා අනුව ඉදිරිපත් කරන ප්‍රමිතීන් වලට ගැලපෙන ලෙස අවශ්‍ය ආකලන ද්‍රව්‍ය එක් කර සාදන කූලන්ට් වර්ග OEM specified/OEM approved coolant ලෙස වර්ග කෙරෙනවා. උදාහරණ වශයෙන් Toyota Super Long Life Coolant, Mazda FL22 Type Coolant, Audi/Volkswagen G13 Type Coolant වැනි වර්ග කිහිපයක් සැලකිය හැකිය.

මීළඟට අපි coolant product type classification එක සලකා බලමු. මෙම වර්ගීකරණය ප්‍රධාන වශයෙන්ම පදනම් වන්නේ කූලන්ට් වලට එකතු කරන ආකලන ද්‍රව්‍ය (additives) සහ ඒ සඳහා යොදාගන්නා තාක්ෂණය මතයි. ඉහත විස්තර කළ පරිදි කූලන්ට් එකක base එකට additives එකතු කිරීමෙන් අපේක්ෂා කෙරෙන ප්‍රධාන කාර්යයන් කිහිපයක් තිබෙනවා. ඒ අතර සිසිලන පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර කොටස් විඛාදනයෙන්(corrosion) ආරක්ෂා කරගැනීම, කුඩා වායු බුබුලු ඇති වීම නිසා අභ්‍යන්තර කොටස් වලට සිදුවන හානිය (cavitation) අවම කරගැනීම, සිසිලන පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර පෘෂ්ඨ මත තැන්පත් වීම්(scaling) අවම කරගැනීම, කූලන්ට් වල පෙණ ඇතිවීම(foaming) අවම කරගැනීම මෙන්ම water pump seal එක සඳහා ලිහිසිකාරයකයක්(lubricant) ලෙස ක්‍රියා කිරීම සැලකිය හැකියි.

මේ එක් එක් අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා විවිධ රසායනික සංයෝග කූලන්ට් සඳහා ආකලන ද්‍රව්‍ය ලෙස එකතු කෙරෙන අතර මීට අමතරව හඳුනාගැනීමේ පහසුව සඳහා සාමාන්‍යයෙන් කොල, රතු, රෝස, තැඹිලි, නිල් වැනි වර්ණයන් ලබාදීමට අදාල වර්ණකයන්ද එකතු කෙරෙනවා. ඉහත සඳහන් කළ පරිදි මෙම වර්ණයන් මගින් කූලන්ට් වර්ග වෙන්කර හඳුනා ගැනීම සාර්ථක නොවන නමුත් වර්ණකයන් යොදාගැනීමේ ප්‍රධාන වාසියක් වන්නේ සිසිලන පද්ධතියේ කූලන්ට් කාන්දුවක් තිබුණහොත් එය පහසුවෙන් හඳුනාගත හැකි වීමයි. මෙසේ ආකලන ද්‍රව්‍ය එක් කෙරෙන ආකාරය අනුව පහත දැක්වෙන පරිදි කූලන්ට් ප්‍රධාන වර්ග කිහිපයකට බෙදෙනවා.

• Inorganic Additive Technology (IAT)
• Organic Acid Technology (OAT)
• Hybrid Organic Acid Technology (HOAT)

අපි දැන් මේ එක් එක් වර්ග ගැන වෙන වෙනම සලකා බලමු.

Inorganic Additive Technology (IAT) - Conventional Coolant

මෙහිදී විඛාදනය අවම කිරීමට භාවිත කරන සංයෝග (corrosion inhibitors) ලෙස මුල්කාලයේ සිටම සාම්ප්‍රදායිකව භාවිත වන්නේ silicate, phospate වැනි අකාබනික ඔක්සයිඩයි (inorganic oxide). මේවා සිසිලන පද්ධතියේ ඇතුලත ලෝහ පෘෂ්ඨ මත ආරක්ෂක ස්ථරයක් ලෙස තැන්පත් වී එම කොටස් කූලන්ට් හා ගැටීම වලක්වමින් ඒවායේ විඛාදනය අවම කිරීම සිදු කරනවා.

මේ මගින් ඉතා හොඳ corrosion protection ක්‍රියාවලියක් ලබාදීම මෙම වර්ගයේ ඇති ප්‍රධානම වාසියක් වන නමුත් මෙහි භාවිත වන additives වල ආයු කාලය සාපේක්ෂව අඩු නිසා ඉක්මන් කාලාන්තර වලින් (සාමාන්‍යයෙන් වසර දෙකකට වරක්) කූලන්ට් මාරු කිරීමට සිදු වීම මෙහි ඇති ප්‍රධානම අවාසියක් වනවා. එසේ නොවුණහොත් කල් ගත වීමේදී මෙම කූලන්ට් වර්ගයේ ඇති රසායනික සංයෝග බිඳවටී ආම්ලික තත්ත්ව ඇති වීමෙන් සිසිලන පද්ධතියේ ක්‍රියාවලියට බරපතල හානි ඇති වෙනවා.

සාම්ප්‍රදායික සහ පැරණිම කූලන්ට් තාක්ෂණය වන මෙම වර්ගය සාපේක්ෂව මිලෙන් අඩු වන අතර පැරණි වාහන සඳහා භාවිත වනවා. මෙම වර්ගයේ කූලන්ට් සාමාන්‍යයෙන් කොල පැහැ (fluorescent green) වර්ණයෙන් යුක්ත වෙනවා.

Organic Acid Technology (OAT)

මෙය වඩා නවීණ මෝටර් රථ වල engine cooling system අවශ්‍යතා අනුව යොදාගන්නා කූලන්ට් තාක්ෂණයකි. IAT වල තිබුණ ප්‍රධානම අවාසිය ඉවත් කරමින් මෙහිදී සිදුකර ඇති වෙනස්කම වන්නේ additive pack එකේ ආයුකාලය වැඩි කරගැනීමයි. ඒ අනුව මෙහිදී corrosion inhibitors ලෙස inorganic oxides වෙනුවට භාවිත වන්නේ කාබනික අම්ල වර්ග (organic acids/carboxylic acids) වලින් ව්‍යුත්පන්න වන carboxylate සංයෝගයි.

අකාබනික ඔක්සයිඩ, corrosion inhibitor එකක් ලෙස ක්‍රියා කරන ආකාරයෙන් වෙනස්ව, විඛාදනය සිදුවන ස්ථානයේ ලෝහ සමග රසායනිකව ප්‍රතික්‍රියා කරමින් මෙම carboxylate සංයෝග මගින් corrosion inhibition ක්‍රියාවලිය සිදු කෙරෙනවා. ඒ අනුව සාමාන්‍යයෙන් IAT වර්ගයේ කූලන්ට් වලින් සිදු වෙන තරම් හොඳ corrosion protection ක්‍රියාවලියක් මෙම OAT වර්ගයේ කූලන්ට් වලින් සිදුවන්නේ නැති බවයි සැලකෙන්නේ.

ඉහත සඳහන් කළ පරිදි additive pack එකේ ආයුකාලය වැඩි නිසා සාපේක්ෂව වැඩි සේවා කාලාන්තර (සාමාන්‍යයෙන් වසර 5-10 පමණ හෝ 100,000 - 200,000 km පමණ) පවත්වාගත හැකි වීම මෙම වර්ගයේ ප්‍රධාන වාසියක් වනවා. ඒ අනුව සාමාන්‍යයෙන් මෙම වර්ගයේ කූලන්ට් කෑන් වල Long Life Coolant, Extended Life Coolant ලෙස සඳහන් කෙරෙනවා. කෙසේ නමුත් එලෙස සඳහන් වූ පමණින්ම එය OAT වර්ගයේ කූලන්ට් එකක් බව නිශ්චිතවම තහවුරු කළ නොහැකිය.

යම් යම් තත්ත්ව වලදි සමහර සිසිලන පද්ධති කොටස් සහ එන්ජින් කොටස් සමග ඇතිවන ප්‍රතික්‍රියා නිසා එම කොටස් වලට හානි සිදුවිය හැකි වීමත් එම නිසාම තරමක් පැරණි වාහන සඳහා මෙම වර්ගය යොදාගත නොහැකි වීමත් මෙහි අවාසි කිහිපයක් වනවා.

ඇතැම් අය වරදවා තේරුම් ගන්නා දෙයක් මෙහිදී පැහැදිලි කිරීම වැදගත් වනවා. මෙම කූලන්ට් වල යොදාගන්නා additive technology එක Organic Acid Technology ලෙස හැඳින්වුවත් (සමහර අවස්ථා වල එය Organic Additive Technology ලෙසත් හැඳින්වෙනවා) මෙහි කිසිම ආම්ලික බවක් නැහැ ඉහත පැහැදිලි කළ පරිදි මෙහි ඇත්තේ කාබනික අම්ල වලින් ව්‍යුත්පන්න වන carboxylate නම් උදාසීන සංයෝගයන්ය. සාමාන්‍යයෙන් ඕනෑම කූලන්ට් වර්ගයක් උදාසීන හෝ සුලු වශයෙන් භාෂ්මික (pH 7 - 8) හෝ වනවා මිස ආම්ලික නොවිය යුතුය.

Hybrid Organic Acid Technology (HOAT)

මෙය IAT සහ OAT වල සම්මිශ්‍රණයක් ලෙස සැලකිය හැකියි. ඒ අනුව මේවායේ additive package එක ලෙස carboxylate සංයෝග සමග inorganic oxide සංයෝගද යොදාගැනෙනවා. IAT, OAT දෙවර්ගයෙන් ලැබෙන වාසි අවාසි වල අතරමැද තත්ත්වයක් මෙයින් ලැබෙනවා. එසේම OAT මෙන්ම මෙම HOAT වර්ගයද දිගු කලක් තිස්සේ භාවිත කළ හැකිවීමේ වාසිය තිබෙනවා.

මීට අමතරව විශේෂ භාවිතයන් සඳහා නිර්දේශිත කූලන්ට් වර්ග ලෙස පහත දැක්වෙන වර්ග තිබෙනවා.

P-HOAT (Phosphated HOAT)

මෙහිදී Additives ලෙස organic acid/carboxylate සංයෝග සමග inorganic oxide additive එකක් ලෙස phosphate යොදාගන්නා අතර silicate අඩංගු වන්නේ නැහැ. සාමාන්‍යයෙන් රතු, රෝස හෝ නිල් වර්ණයෙන් යුක්ත වන මේවා ජපන්, කොරියන් වැනි ආසියනු කලාපීය නිෂ්පාදිත මෝටර් රථ සඳහා නිර්දේශ කෙරෙනවා.

Si-OAT (Silicated HOAT)

මෙහිදී Additives ලෙස organic acid/carboxylate සංයෝග සමග inorganic oxide additive එකක් ලෙස silicate යොදාගන්නා අතර phosphate අඩංගු වන්නේ නැහැ. සාමාන්‍යයෙන් දම් හෝ රෝස වර්ණයෙන් යුක්ත වන මේවා යුරෝපීය මෝටර් රථ සඳහා නිර්දේශ කෙරෙනවා.

ප්‍රසිද්ධ කූලන්ට් නිෂ්පාදකයෙකු විසින් ඉදිරිපත් කර තිබෙන තොරතුරු ඇසුරින් සකස් කර ඇති පහත වගුවෙන් ඔබට මෙම වර්ග ගැන සංසන්දනාත්මක අවබෝධයක් ලබාගත හැකියි.

ඉහත එක් එක් කූලන්ට් වර්ග වල සංසන්දනය සහ භාවිතය සම්බන්ධ වැදගත් කරුණු කිහිපයක් මීළඟට සලකා බලමු. මුල්කාලීනව ඇමරිකානු මෝටර් රථ සඳහ යොදාගත් කූලන්ට් වල phosphate, silicate - inorganic additives වර්ග යොදාගත්තත් ඇතැම් අවස්ථා වලට අදාලව කූලන්ට් වල additives ලෙස phosphate යොදාගැනීමේ ගැටලු ඇතිවුණා. විශේෂයෙන්ම යුරෝපීය මෝටර් රථ සැලකීමේදී ජලයේ කඨිණත්වය (hardness of water) නිසා කූලන්ට් වල අඩංගු phosphate සමග ප්‍රතිර්කියා කර calcium phophate, magnesium phosphate වැනි සංයෝග සාදා සිසිලන ක්‍රියාවලිය අඩපණ වීම සිදුවූ නිසා මෙම කලාපයේ භාවිත වන මෝටර් රථ සඳහා නිර්දේශ කෙරෙන්නේ phosphate additives යොදානොගන්නා කූලන්ට් වර්ගයි. ඒ අනුව ඒවාය් inorganic additive එකක් ලෙස silicate හෝ silicate සමග organic additive (carboxylate) සම්මිශ්‍රණයක් තිබිය හැකියි.

අනෙක් අතට ජපානය කොරියාව වැනි ආසියාතික රට වල නිෂ්පාදිත මෝටර් රථ වල water pump seals වලට කූලන්ට් වල අඩංගු silicate වලින් ගැටලු ඇතිවන නිසා එවැනි රථ සඳහා නිර්දේශ කෙරෙන්නේ silicate රහිත කූලන්ට් වර්ගයි. ඒ අනුව එවැනි කූලන්ට් වල inorganic additives ලෙස phosphate හෝ phosphate/sebacate - carboxylate සම්මිශ්‍රණයක් තිබිය හැකියි.

වැඩිදියුණු කළ කූලන්ට් තාක්ෂණයක් වන OAT කූලන්ට් වල අඩංගු සමහර සංයෝග, තරමක් පැරණි එන්ජින් වල ඇතුලත ඇති තඹ, පිත්තල, ඊයම් කොටස් සමග ප්‍රතික්‍රියා කර ගැටලු ඇති වීමටත්, silicone rubber සහ gaskets වලට හානි කිරීමත් සිදුවිය හැකි නිසා OAT Coolant වර්ග භාවිතයේදී ඒ ගැන සැලකිලිමත් විය යුතු වෙනවා.

Pre-mixed coolant vs concentrated coolant

වෙළඳපොලේ ඇති කූලන්ට් වර්ග සැලකීමේදී premixed coolant සහ concentrated coolant ලෙස ප්‍රධාන වර්ග දෙකක් තිබෙනවා. ඕනෑම කූලන්ට් එකක අනිවාර්යයෙන්ම ජලය යම් පරිමාවක් අඩංගු විය යුතු බව සහ ඊට හේතුව ඉහත විස්තර කර තිබෙනවා. ඒ අනුව premixed coolant යනු මෙලෙස අවශ්‍ය ජලය ප්‍රමාණය මිශ්‍ර කර, ඍජුවම භාවිත කල හැකි ලෙස සකස් කර ඇති වර්ගයයි. මෙය කෙලින්ම අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට සිසිලන පද්ධතියට එකතු කිරීමත්, අවශ‍ය අවස්ථාවකදී අවශ්‍ය ප්‍රමාණය කෙලින්ම නැවත පිරවීමටත් හැකියි.

Concentrated coolant යනු සාන්ද්‍ර කූලන්ට් ද්‍රාවණයක් වන අතර එය සිසිලන පද්ධතියට යෙදීමේදී නියමිත අනුපාතයට ජලය එකතු කර යෙදීම අත්‍යවශ්‍ය වනවා. මේ සඳහා ආසෘත ජලය පමණක් යොදාගත යුතු අතර සාමාන්‍යයෙන් මෙම වර්ගයේ කූලන්ට් කෑන් වල ඒ සඳහා යොදාගත යුතු මිශ්‍රණ අනුපාතයන් දක්වා තිබෙනවා. මෙහිදී ජලය මිශ්‍ර කළ හැකි උපරිම සහ අවම පරිමාවන් ගැන සැලකිලිමත් වීම වැදගත් වනවා. නැවත පිරවීමකදී අදාල මිශ්‍රණ අනුපාතය ලැබෙන ලෙස ජලය සමග මිශ්‍ර කර යෙදීම මෙහිදී ඉතා වැදගත් වනවා. මෙහිදී ආසෘත ජලය පමණක් යෙදීමෙන් කූලන්ට් මිශ්‍රණය ප්‍රමාණය ඉක්මවා තනුක වීමෙන් එයින් අපේක්ෂිත ප්‍රතිඵල නොලැබී යනවා. ඇතැම් අය මෙහිදී කූලන්ට් පමණක් යෙදීම වඩාත් සුදුසු බව සිතා සිටියත් එසේ කිරීමෙන් සිසිලන ක්‍රියාවලිය අකාර්යක්ෂම විය හැකි බව ඉහත පැහැදිලි කිරීම අනුව දැන් ඔබට පැහැදිලි විය යුතුය.

කූලන්ට් භාවිතය සම්බන්ධව බොහෝ අය යොමු කරන ප්‍රායෝගික ගැටලු කිහිපයකට පිළිතුරුත් මෙහිදී ලබාදීම වැදගත් වනු ඇති. ඒ අනුව දිගු කලක් තිස්සේ ජලය භාවිත කළ සිසිලන පද්ධතියකට අලුතින්ම කූලන්ට් යෙදීම සුදුසුද යන්න බොහෝ අය යොමු කරන ගැටලුවක්. මෙවැනි අවස්ථාවකදී දිගු කලක් ජලය භාවිත කර ඇත්නම් දැනටමත් සිසිලන පද්ධතියේ විඛාදනය වීම් සිදුවීමට ඉඩ ඇති අතර කාන්දු වීම් සිදුවීමට ආසන්නව ඇති එවැනි පද්ධතියකට අලුතින් කූලන්ට් වර්ගයක් එක් කිරීමෙන් කූලන්ට් වල අඩංගු රසායනික සංයෝග වලින් එම සිර වී ඇති මළකඩ කොටස්/විඛාදන කොටස් ඉවත් කිරීමෙන් කාන්දු වීම් සිදුවීමේ අවධානමක් තිබෙනවා. නමුත් තවදුරටත් ජලයම යොදාගත්තත් ඉක්මණින්න එම කාන්දුවීම සිදුවිය හැකි නිසා එය කූලන්ට් යොදා නොගැනීමට හේතුවක් කරගත යුතු නැහැ. මෙවැනි සිසිලන පද්ධතියක්, පිරිසිදු ජලය පමණක් භාවිතයෙන් පිරිසිදු (flush) කර (මේ සඳහා cooling system flushing chemicals යොදා නොගැනීම වඩා සුදුසුය) සුදුසු කූලන්ට් වර්ගයක් යොදා ටික කලක් අවධානයෙන් සිටීම සුදුසු වනවා. එකිනෙකට වෙනස් කූලන්ට් වර්ග අතර මාරු වීමේදීත් පිරිසිදු ජලය භාවිතයෙන් cooling system flush කිරීම වඩාත් සුදුසු වනවා.

මෝටර් රථ එන්ජින් කූලන්ට් වර්ගීකරණය සහ ගැලපෙන කූලන්ට් වර්ගයක් තෝරාගැනීමේ වැදගත් කම දැන් ඔබට පැහැදිලි ඇති. විශේෂයෙන්ම මෙහිදී යොදාගත යුතු coolant type specification එක, මෝටර් රථ නිෂ්පාදකයා විසින් vehicle owner's manual එකේ සඳහන් කර ඇති අතර, යොදාගන්නා කූලන්ට් කෑන් එකේ සඳහන් විස්තර සලකා බලා ඊට ගැලපෙන කූලන්ට් වර්ගයක් තෝරාගැනීම වැදගත් වනවා. එසේම කූලන්ට් වර්ග මිශ්‍ර කර භාවිත කිරීමත් නිර්දේශ කෙරෙන්නේ නැහැ. සැමවිටම මෝටර් රථ නිෂ්පාදකයා සහ කූලන්ට් නිෂ්පාදකයා ලබා දී ඇති උපදෙස් කියවා බලා ගැලපෙන කූලන්ට් වර්ගයක් යොදාගැනීමත්, නියමිත කාල සීමාවන් වලින් ඒවා මාරු කිරීමත් සිදුකිරීමෙන් ඔබේ මෝටර් රථයේ සිසිලන පද්ධතියේ ක්‍රියාකාරිත්වය දිගු කලක් තිස්සේ ගැටලුවකින් තොරව පවත්වාගත හැකි වනු ඇත.

Classification and Selection of Automotive Engine Coolants

By Eng. Anjana Hewawasam

This is an explanation of the major classifications of automotive engine coolants, based on their technical specifications and how to select the correct type of coolant among the various coolant products in the market in different types and colours.

Considering the average efficiency of internal combustion engines, only about one-third of the energy contained in the fuel is converted into usable mechanical energy. The remaining two-third is converted into thermal energy, part of which is removed from the engine with the exhaust gas. The remaining part of heat must be removed from the engine to allow it to function properly without damage, and an engine cooling system is used for this purpose. For liquid cooling systems, water was the coolant used from the beginning. Being economical, non-toxic, and especially having a higher specific heat capacity, are the properties making water eligible for cooling systems. However, due to certain physical and chemical properties of water, the use of water in cooling systems causes some problems.

You know that under normal conditions, water is a liquid between 0 and 100 degrees Celsius. Accordingly, at low temperatures (especially in countries with winter seasons), the main problem is the damage to the cooling system components due to freezing of water as a result of the increase in volume (expansion) that occurs when the water turns to ice. Under normal conditions, water starts boiling at 100 degrees Celsius, but at high pressures in a cooling system, this boiling point of the water is slightly higher. However, at high temperatures (especially at high temperatures that occur during the operation of modern engines), there is a risk of the cooling process being disrupted and the engine being severely damaged due to the boiling of water in the cooling system.

In this case, the heat transfer is weakened due to voids/pockets of steam resulting in localized hot spots in various parts of the system and the engine parts are damaged. The pressure difference between the suction and the discharge ports of the cooling system pump can cause severe damage to the impeller. This phenomenon is called cavitation, which results in impeller blades look like missing some large chunks or small bits of materials.

In addition to this, another major problem is the corrosion of parts of the cooling system caused by water. Water acts as an electrolyte due to the ions present. Many parts of the cooling system, such as radiators, pump impellers, and cooling water lines, are made of electrochemically incompatible metals, such as aluminium, copper, brass, and cast iron, which are prone to Galvanic corrosion.

Coolant/antifreeze is a chemical compound that is specially formulated to reduce or avoid these problems. The compounds used to do this should be able to lower the freezing point and increase the boiling point of the cooling liquid, thereby preventing it from freezing at lower temperatures and boiling at higher temperatures. Organic compounds with low molecular weights are primarily used for this purpose.

Coolant/antifreeze has two main components, the base and the additives. The main component used to meet the above requirements is called the base, and the compounds added to reduce the corrosion of the parts and to meet other such special requirements are called additives. In the early stages, alcohols such as methanol and ethanol were used as the base fluid for coolant, and after that most commonly used compound is ethylene glycol. Ethylene glycol is a toxic, odourless, colourless, sweet-tasting liquid. Low-toxicity propylene glycol is used instead of ethylene glycol for cooling systems with special requirements.

It is important to note that the specific heat capacity of ethylene glycol is less than the specific heat capacity of water, which is why ethylene glycol cannot provide the same level of cooling performance as water. Therefore, the composition of a coolant used for cooling systems must contain a portion of water. This point will be further explained in this article.

Classification of automotive engine coolants

There are a lot of different types of coolants in different colours available in the market. It is important to note that the colour of coolants is not a standard parameter used in their classification. Although many people use these colours to make it easier to distinguish between different types of coolant, it is not technically accurate. This colouring agent/dye is one of the additives added to the coolant as mentioned above and it is not advisable to choose the type of coolant based only on its colour as two types of coolants in the same colour can be two completely different types.

Automotive engine coolants can be classified according to their level of performance and the product type based on the composition. In the classification based on the performance, they are tested and classified as per the industry standards or the OEM specifications given by the auto manufacturers. Several factors, including the freezing point, boiling point, additives and chemical compatibility with the materials of the cooling system are considered here.

ASTM D3306 and ASTM D6210 are two main standards for coolants provided by The American Society for Testing and Materials – ASTM. ASTM D3306 is for light-duty coolants, while ASTM D6210 is for heavy-duty coolants.

OEM specified/OEM approved coolants are the types that are manufactured by adding the particular additive compounds as per the specifications and standards provided by auto manufactures. Examples include the Toyota Super Long Life Coolant, the Mazda FL22 Type Coolant, and the Audi / Volkswagen G13 Type Coolant.

Next, we will consider the coolant product type classification. It is based mainly on the additive technologies used. As described above, the compounds used as additives to the base of a coolant have several functions. These include protecting the internal parts of the cooling system from corrosion, avoiding adverse conditions such as cavitation, scaling on the inner surfaces of the cooling system, foaming the coolant and acting as a lubricant for the water pump seal. For these requirements, various chemical compounds are added to the coolant as additives. In addition to that dyes or colouring agents (green, red, pink, orange, blue etc.) are added for easy identification. As mentioned above, these colours do not distinguish between coolant types, but the main advantage of using colour is that they can be easily detected if there is a coolant leak in the system.

There are several types of coolants classified as per the additive technology used.

• Inorganic Additive Technology (IAT)
• Organic Acid Technology (OAT)
• Hybrid Organic Acid Technology (HOAT)

Inorganic Additive Technology (IAT) - Conventional Coolant

Inorganic oxides such as silicates and phosphates have traditionally been used as corrosion inhibitors since the early days. They form a protective layer on the metal surfaces inside the cooling system to insulate the metals from coolant, avoiding corrosion.

Having exceptional corrosion protection properties is the main advantage of this type. However, due to the short lifetime of the inorganic additive package, this type of coolant has a shorter replacement interval (ex: - 2 years) and that is considered to be a major disadvantage. If not replaced at specified service intervals, prolonged usage could result in the breakdown of the chemical compounds and making the medium acidic, which could seriously damage the system.

It is the traditional and the oldest coolant technology and relatively less expensive to produce. These are used in older vehicles, and generally, the colour is fluorescent green.

Organic Acid Technology (OAT)

It is a coolant additive technology used to meet the cooling requirements of modern engines. Eliminating the main disadvantage of IAT, the lifetime of the additive package has been increased by using carboxylates derived from organic acids (carboxylic acids) instead of inorganic oxides as corrosion inhibitors.

In contrast to the way of inorganic oxides act as corrosion inhibitors, these carboxylates chemically react with metals at the corrosion site to provide corrosion protection. Therefore, it is considered that this OAT type coolant does not have the same superior corrosion protection properties as the IAT type coolant.

As mentioned above, the main advantage of this coolant type is its much longer service life (usually around 5-10 years or 100,000 - 200,000 km) due to the longer lifetime of its additive package. Accordingly, this type of coolant is commonly referred to as Long Life Coolant or Extended Life Coolant. However, mentioning that alone on the label does not guarantee that it is an OAT type coolant.

Under certain conditions, reactions of OAT coolants with cooling system components and engine parts could damage those components, and therefore this type of coolant cannot be used for older vehicles. This is considered to be a disadvantage.

It would be worth clarifying a misconception related to OAT coolants here. Although the additive technology used in these coolants is called Organic Acid Technology (sometimes referred to as Organic Additive Technology), it has no acidity. As described above, this additive technology uses neutral carboxylates that are derived from carboxylic acids. Generally, any type of coolant should be neutral or slightly alkaline (pH 7 - 8) but not acidic.

Hybrid Organic Acid Technology (HOAT)

It can be considered as a combination of IAT and OAT. Accordingly, inorganic oxide compounds along with carboxylate compounds are used as additives here. It is an intermediate stage between the advantages and disadvantages of both IAT and OAT. Like OAT, this type of HOAT has the advantage of being usable for a long time.

Apart from this, there are some other types of coolants specified for special applications.

P-HOAT (Phosphated HOAT)

Here phosphate is used as an inorganic oxide additive along with organic acid/carboxylate compounds for the additive package and does not contain silicates. This type of coolant is usually available in red, pink, or blue colours. P-HOAT coolant is intended to be used in Asian manufactured vehicles.

Si-OAT (Silicated HOAT)

Silicate is used as an inorganic oxide additive along with organic acid/carboxylate compounds for the additive package and does not contain phosphates. It is usually purple or pink and is intended to be used in European cars.

The following table, provided by a renowned coolant manufacturer, gives you a comparative understanding of these types.

The following are some key points regarding the comparison and use of each of the above coolant types.

Although phosphate and silicate inorganic additives were initially used in coolants for American vehicles, in some cases there were problems with the use of phosphate as a coolant additive. Especially when considering the European region, the hardness of water causes reactions with phosphate present in coolant and forms compounds such as calcium phosphate and magnesium phosphate which would eventually impair the cooling process. Therefore European manufacturers recommended using coolants that do not contain phosphates as additives. Accordingly, they could contain silicate as an inorganic additive or a mixture of silicate and organic additives (carboxylate).

On the other hand, cars made in Asian countries such as Japan or South Korea have problems with water pump seals when silicated coolants are used on them. Therefore silicate-free coolants are recommended for these vehicles. Accordingly, such types of coolant could contain phosphate as an inorganic additive or a mixture of phosphate and organic additives (carboxylate).

Some of the compounds found in coolants developed with advanced OAT technologies may react with the copper, brass, and lead components inside slightly older engines and also could cause damage to the silicone rubber components and gaskets. Therefore special attention needs to be paid when selecting OAT coolants for engines.

Pre-mixed coolant vs concentrated coolant

There are two main types of coolants available in the market as premixed coolant and concentrated coolant. As mentioned above, any coolant must contain a specific volume of water. Accordingly, premixed coolant is a type of coolant formulated by mixing the required amount of water. It can be added directly to the cooling system in the required volume, without mixing with water and refilled directly when required.

A concentrated coolant is a fluid containing the base liquid and the additives. It is essential to dilute it to the recommended concentration by mixing it with water before putting it into the cooling system. Only distilled water should be used for this purpose and usually, the recommended mixing ratios are mentioned on the label of the coolant container. It is important to pay attention to the maximum and minimum volumes of water that can be mixed, and the proper mixing ratio should be maintained when refilling.

Using excess volumes of distilled water will dilute the coolant mixture beyond the required concentration and will not give the desired results. Although some people think it is better to use only the concentrated coolant here, it should be clear to you by the above explanation that doing so would make the cooling process inefficient. It will also be important to answer some of the practical questions many people ask about using coolants.

Whether it is appropriate to use coolant for a cooling system that has been filled with water for a long time is such a common question. In such cases, if water has been used for a long time, the corrosion may have already started inside the cooling system, and components could be rusted, making them prone to leakages. When a coolant is added to this system, the corrosion inhibitors might worsen the situation by removing the formed rust and starting leakages. However, this could be possible even with using water continuously. Therefore it should not be a reason to avoid using a proper coolant for such engines. It is advisable to flush the cooling system using only clean water (it is better not to use flushing chemicals in the cooling system) and, to use a suitable coolant and pay attention to leakages for some time. It is also better to flush the cooling system with clean water when switching between different types of coolants.

Now you know the basics of the classification of automotive engine coolants and the importance of selecting the proper coolant for your engine. The technical specifications of the coolant type recommended by the manufacturer for a particular vehicle are mentioned in the vehicle owner’s manual. You need to refer to the technical specifications provided by the coolant manufacturers and select a suitable type of coolant accordingly. It is recommended not to mix different types of coolants.

Always read the instructions given by the vehicle manufacturer and the coolant manufacturer and use the appropriate type of coolant and replace them from time to time to keep your vehicle's cooling system running smoothly for a long time without problems.

Sources of images:-

https://www.valvoline.com/our-products/antifreeze-products/antifreeze-education/engine-coolant
https://www.holtsauto.com/prestone/news/how-to-do-a-coolant-flush
https://www.mechanic.com.au/news/engine-coolant-issues-here-s-what-you-need-to-know
https://penray.com/resources/cooling-system-tech-facts/cavitation-in-cooling-sytems/
All trade names, registered trademarks are the property of their respective owners.