Холодний запуск

Холодний прокат стосується процесу запуску двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ)-бензину, дизельного палива чи інших типів палива-, коли двигун і його компоненти (наприклад, масло, охолоджуюча рідина, акумулятор, паливна система) перебувають при низькій температурі навколишнього середовища (зазвичай нижче 0 градусів /32 градуси F і до екстремальних мінусових рівнів, наприклад -40 градусів /-40 градусів F). Це критично важливий показник продуктивності для двигунів, автомобільних рідин (особливо моторного масла та електролітів акумуляторів) і систем запуску, оскільки низькі температури серйозно погіршують механічні та електричні функції, необхідні для запалювання та початкової роботи.

Чому холодний запуск двигуна є складним завданням

Низькі температури створюють численні фізичні та хімічні перешкоди для запуску двигуна, і всі вони повинні бути подолані під час холодного запуску:

Підвищена в’язкість мастила: Моторна олива різко густіє на холоді (це властивість називається холодною в’язкістю), що збільшує тертя між рухомими частинами двигуна (поршні, колінчастий вал, підшипники). Це вимагає набагато більшого крутного моменту від стартера, щоб перевернути двигун (крутний момент).

Зниження продуктивності акумулятора: свинцево-кислотні та літій-іонні акумулятори втрачають значну ємність і вихідну потужність на холоді-хімічні реакції сповільнюються, а внутрішній опір зростає. Акумулятор повинен забезпечувати потужний сплеск струму для стартера, який стає набагато жорсткішим за низьких температур.

Проблеми з випаровуванням палива: бензин і дизельне паливо погано випаровуються за низьких температур. Для запалювання бензинових двигунів використовується легкозаймиста суміш повітря-палива; дизельні двигуни потребують належного розпилення палива для запалювання від стиснення-обидва вони порушуються на холоді, що призводить до пропусків запалювання або відсутності запалювання.

Механічний опір: металеві компоненти двигуна стискаються, вузькі проміжки між деталями збільшують тертя, а охолоджуюча рідина (якщо її не оброблено належним чином-антифризом) може частково замерзнути, додаючи механічне навантаження.

Неефективність двигуна стартера: електрична ефективність двигуна стартера падає на морозі, зменшуючи крутний момент, який він може створювати навіть за наявного струму акумулятора.

Основні показники холодного запуску (стандарти промисловості)

Для кількісної оцінки ефективності запуску холодного пуску (для рідин, акумуляторів і двигунів) використовуються стандартизовані показники-найпоширенішим є ампер холодного пуску (CCA) для акумуляторів і в’язкість пуску (CCS/MRV) для моторної оливи (стандарти ASTM/ISO):

Ампер холодного прокручування (CCA): Номінальний показник батареї (ASTM D5321), який визначає кількість ампер, яку батарея на 12 В може видавати протягом 30 секунд при -18 градусах (0 градусів F), зберігаючи мінімальну напругу (7,2 В для систем 12 В). Вищий CCA=краща холодна потужність (критично для холодного клімату).

Пов’язані рейтинги: MCA (морські підсилювачі двигуна) (перевірено при 0 градусах/32 градусах F) і CA (підсилювачі розвороту) (менш суворі, ніж CCA).

В’язкість симулятора холодного прокручування (CCS): Рейтинг моторної оливи (ASTM D5293), який вимірює опір протоку оливи в умовах високого зсуву та низьких-температур прокручування двигуна. Нижчі значення CCS=масло стає менш густим на холоді, що вимагає меншого крутного моменту стартера (основна специфікація для зимових-олив, таких як 0W-20, 5W-30).

Мінімальна швидкість обертання: мінімальна швидкість обертання (RPM), яку має досягати стартер, щоб запустити двигун за заданої низької температури (наприклад, 100–200 обертів за хвилину для бензинових двигунів при -20 градусах). Недостатня швидкість пуску призводить до невдалого запалювання.

Системи холодного запуску та добавки (для покращення продуктивності)

Транспортні засоби та промислове обладнання використовують спеціалізовані конструкції та продукти для оптимізації холодного запуску:

Зимові-моторні оливи: розроблені з покращувачами індексу в’язкості (VI), депресантами температури застигання та базовими оливами з низькою{1}}в’язкістю (наприклад, префікси 0W, 5W), щоб зберегти оливу рідкою за низьких температур (низькі значення CCS/MRV).

Батареї з високим-CCA: розроблені з товщими пластинами, більшою кількістю електроліту та низьким{1}}опором внутрішніх компонентів для -подачі струму при низькій температурі.

Нагрівачі блоку двигуна: електричні нагрівачі (занурювальні, колодкові або циркуляційні), які нагрівають блок двигуна та масло перед запуском-, що є поширеним у екстремально холодному кліматі (наприклад, у Канаді, Скандинавії).

Паливні присадки: анти{0}}гелеві присадки (для дизеля) запобігають гелеутворенню палива; очищувачі паливної системи бензину та підсилювачі випаровування покращують повітря-утворення паливної суміші.

Удосконалення двигуна стартера: стартери з високим-крутним моментом із важкими-компонентами для забезпечення більшої потужності обертання на морозі.

Свічки розжарювання (дизельні двигуни): електричні нагрівальні елементи, які нагрівають камеру згоряння для сприяння запалюванню від стиснення-, що активується перед прокручуванням у холодну погоду.

Нагрівачі вхідного повітря: використовуються в деяких бензинових/дизельних двигунах для нагріву вхідного повітря, покращуючи випаровування палива та запалювання.

Холодний запуск двигуна різних типів

Бензинові двигуни: покладайтеся на свічку запалювання, щоб запалити повітря-паливну суміш-збій холодного пуску часто відбувається через погане випаровування (багата/збіднена суміш) або недостатній заряд батареї, щоб увімкнути двигун і запалити свічку.

Дизельні двигуни: вимагають високих ступенів стиснення (від 16:1 до 22:1) для самозапалювання--прокручування в холодному режимі є складнішим, оскільки густе масло збільшує зусилля на стиснення, а гелеутворення палива/погане розпилення перешкоджає належному згорянню (свічки розжарювання є обов’язковими для холодного запуску).

Промислові/важкі -двигуни (наприклад, у будівництві, гірничодобувній промисловості, судно): часто мають спеціальні системи холодного пуску (наприклад, попередні-мастильні насоси, подвійні батареї, підігрівачі палива) для роботи в надзвичайно низьких-температурах.

Актуальність-у реальному світі

Ефективність прокручування в холодному режимі є ключовим фактором для конструкції транспортного засобу/обладнання, вибору рідини та технічного обслуговування-особливо в регіонах із холодними зимами (помірний, субарктичний і арктичний клімат). Наприклад:

Транспортний засіб із низьким-CCA акумулятором або не-зимовою-оливою (наприклад, 20W-50), швидше за все, не зможе завестись за температури -10 градусів.

Промислові двигуни (наприклад, генераторні установки, сільськогосподарське обладнання) повинні мати надійні можливості холодного запуску, щоб забезпечити безвідмовну роботу в аварійних або критичних ситуаціях.