Ψυχρή εκκίνηση

Η ψυχρή εκκίνηση αναφέρεται στη διαδικασία εκκίνησης ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE)-βενζίνης, ντίζελ ή άλλων τύπων καυσίμου-όταν ο κινητήρας και τα εξαρτήματά του (π.χ. λάδι, ψυκτικό, μπαταρία, σύστημα καυσίμου) βρίσκονται σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος (συνήθως κάτω από 0 βαθμούς /32 βαθμούς F και κάτω από ακραία επίπεδα κάτω από το μηδέν /-40 βαθμούς F). Είναι μια κρίσιμη μέτρηση απόδοσης για κινητήρες, υγρά αυτοκινήτων (ειδικά λάδια κινητήρα και ηλεκτρολύτες μπαταρίας) και συστήματα εκκίνησης, καθώς οι χαμηλές θερμοκρασίες βλάπτουν σοβαρά τις μηχανικές και ηλεκτρικές λειτουργίες που απαιτούνται για την ανάφλεξη και την αρχική λειτουργία.

Γιατί η κρύα εκκίνηση είναι πρόκληση

Οι χαμηλές θερμοκρασίες δημιουργούν πολλαπλά φυσικά και χημικά εμπόδια στην εκκίνηση του κινητήρα, τα οποία πρέπει να ξεπεραστούν όλα με τη διαδικασία ψυχρής εκκίνησης της μίζας:

Αυξημένο ιξώδες λιπαντικού: Το λάδι κινητήρα παχαίνει δραστικά στο κρύο (μια ιδιότητα που ονομάζεται ψυχρό ιξώδες), το οποίο αυξάνει την τριβή μεταξύ των κινούμενων μερών του κινητήρα (έμβολα, στροφαλοφόρος άξονας, ρουλεμάν). Αυτό απαιτεί πολύ περισσότερη ροπή από τον κινητήρα της μίζας για να αναποδογυρίσει τον κινητήρα (ροπή στροφάλου).

Υποβάθμιση της απόδοσης της μπαταρίας: Οι μπαταρίες ιόντων μολύβδου-οξέος και λιθίου- χάνουν σημαντική χωρητικότητα και ισχύ εξόδου στις ψυχρές-χημικές αντιδράσεις επιβραδύνονται και η εσωτερική αντίσταση αυξάνεται. Η μπαταρία πρέπει να παρέχει υψηλή έκρηξη ρεύματος στον κινητήρα εκκίνησης, η οποία γίνεται πολύ πιο σκληρή σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Ζητήματα εξάτμισης καυσίμου: Η βενζίνη και το ντίζελ έχουν κακή εξάτμιση σε χαμηλές θερμοκρασίες. Οι βενζινοκινητήρες βασίζονται σε ένα εύφλεκτο αέρα-μείγμα ατμών καυσίμου για την ανάφλεξη. Οι κινητήρες ντίζελ χρειάζονται κατάλληλο ψεκασμό καυσίμου για ανάφλεξη με συμπίεση-και οι δύο υποβαθμίζονται στο κρύο, οδηγώντας σε αστοχίες ή μη ανάφλεξη.

Μηχανική αντίσταση: Τα μεταλλικά εξαρτήματα του κινητήρα συστέλλονται, τα στενά διάκενα μεταξύ των εξαρτημάτων αυξάνουν την τριβή και το ψυκτικό (αν δεν έχει υποστεί κατάλληλη επεξεργασία με αντιψυκτικό-) μπορεί να παγώσει μερικώς, προσθέτοντας μηχανικό φορτίο.

Αναποτελεσματικότητα κινητήρα εκκίνησης: Η ηλεκτρική απόδοση του κινητήρα εκκίνησης πέφτει στο κρύο, μειώνοντας τη ροπή που μπορεί να παράγει ακόμα και με το διαθέσιμο ρεύμα της μπαταρίας.

Βασικές μετρήσεις ψυχρής εκκίνησης (Βιομηχανικά πρότυπα)

Για την ποσοτικοποίηση της απόδοσης ψυχρής εκκίνησης (για υγρά, μπαταρίες και κινητήρες), χρησιμοποιούνται τυποποιημένες μετρήσεις-οι πιο συνηθισμένες είναι οι ενισχυτές ψυχρής εκκίνησης (CCA) για τις μπαταρίες και το ιξώδες εκκίνησης (CCS/MRV) για το λάδι κινητήρα (πρότυπα ASTM/ISO):

Amps Cold Cranking (CCA): Μια βαθμολογία μπαταρίας (ASTM D5321) που καθορίζει τον αριθμό των αμπέρ που μπορεί να παραδώσει μια μπαταρία 12V για 30 δευτερόλεπτα στους -18 βαθμούς (0 βαθμοί F) διατηρώντας παράλληλα μια ελάχιστη τάση (7,2V για συστήματα 12V). Υψηλότερο CCA=καλύτερη ισχύς ψυχρής εκκίνησης (κρίσιμο για ψυχρά κλίματα).

Σχετική βαθμολογία: MCA (Marine Cranking Amps) (δοκιμασμένο σε 0° /32° F) και CA (Cranking Amps) (λιγότερο αυστηρό από το CCA).

Ιξώδες Cold Cranking Simulator (CCS): Μια βαθμολογία λαδιού κινητήρα (ASTM D5293) που μετρά την αντίσταση του λαδιού στη ροή υπό τις συνθήκες υψηλής διάτμησης και χαμηλής{1}} θερμοκρασίας κατά την εκκίνηση του κινητήρα. Χαμηλότερες τιμές CCS=το λάδι είναι λιγότερο παχύρρευστο στο κρύο, απαιτώντας λιγότερη ροπή εκκίνησης (βασική προδιαγραφή για λάδια χειμερινής- ποιότητας όπως 0W-20, 5W-30).

Ελάχιστη ταχύτητα περιστροφής: Η ελάχιστη ταχύτητα περιστροφής (RPM) που πρέπει να επιτύχει ο κινητήρας εκκίνησης για να ξεκινήσει ο κινητήρας σε μια δεδομένη χαμηλή θερμοκρασία (π.χ. 100–200 RPM για βενζινοκινητήρες στους -20 βαθμούς ). Η ανεπαρκής ταχύτητα εκκίνησης οδηγεί σε αποτυχημένη ανάφλεξη.

Συστήματα και πρόσθετα ψυχρής εκκίνησης (για τη βελτίωση της απόδοσης)

Τα οχήματα και ο βιομηχανικός εξοπλισμός χρησιμοποιούν ειδικά σχέδια και προϊόντα για τη βελτιστοποίηση της ψυχρής μίζας:

Λάδια χειμερινής-ποιότητας κινητήρα: Σχηματισμένα με βελτιωτικά δείκτη ιξώδους (VI), κατασταλτικά του σημείου ροής και βασικά λιπαντικά χαμηλού-ιξώδους (π.χ. προθέματα 0W, 5W) για να διατηρούν το λάδι λεπτόρρευστο σε χαμηλές θερμοκρασίες (χαμηλές τιμές CCS/MRV).

Μπαταρίες υψηλής-CCA: Σχεδιασμένες με παχύτερες πλάκες, περισσότερο ηλεκτρολύτη και εσωτερικά εξαρτήματα χαμηλής-αντίστασης για παροχή ρεύματος σε κρύο-θερμοκρασία.

Θερμαντήρες μπλοκ κινητήρα: Ηλεκτρικοί θερμαντήρες (βυθιζόμενοι, τακάκια ή κυκλοφορούν) που θερμαίνουν το μπλοκ κινητήρα και το λάδι πριν από την εκκίνηση-συνήθης σε ακραία ψυχρά κλίματα (π.χ. Καναδάς, Σκανδιναβία).

Πρόσθετα καυσίμου: Τα πρόσθετα κατά της γέλης (για ντίζελ) αποτρέπουν τη δημιουργία γέλης καυσίμου. τα καθαριστικά συστήματος καυσίμου βενζίνης και τα ενισχυτικά εξάτμισης βελτιώνουν το σχηματισμό μίγματος αέρα{1}}.

Αναβαθμίσεις μοτέρ εκκίνησης: Μίζες υψηλής-ροπής με εξαρτήματα βαρέως-για να παράγουν περισσότερη ισχύ εκκίνησης στο κρύο.

Προθερμαντήρες (κινητήρες ντίζελ): Ηλεκτρικά θερμαντικά στοιχεία που θερμαίνουν τον θάλαμο καύσης για να βοηθήσουν την ανάφλεξη με συμπίεση-ενεργοποιούνται πριν από τη μίζα σε κρύο καιρό.

Θερμαντήρες αέρα εισαγωγής: Χρησιμοποιούνται σε ορισμένους κινητήρες βενζίνης/ντίζελ για τη θέρμανση του εισερχόμενου αέρα, βελτιώνοντας την εξάτμιση του καυσίμου και την ανάφλεξη.

Ψυχρή εκκίνηση σε διαφορετικούς τύπους κινητήρων

Βενζινοκινητήρες: Βασιστείτε σε ένα μπουζί για να ανάψετε το-μίγμα καυσίμου αέρα-η αστοχία της κρύας μίζας συχνά οφείλεται σε κακή εξάτμιση (πλούσιες/άπαχες μείγματα) ή σε ανεπαρκή ισχύ μπαταρίας για να ανάψετε τον κινητήρα και να πυροδοτήσετε το μπουζί.

Κινητήρες ντίζελ: Απαιτούν υψηλές αναλογίες συμπίεσης (16:1 έως 22:1) για αυτόματη-ανάφλεξη-η κρύα εκκίνηση είναι πιο δύσκολη επειδή το παχύρρευστο λάδι αυξάνει την προσπάθεια συμπίεσης και η πήξη του καυσίμου/κακή ψεκασμός εμποδίζει τη σωστή καύση (οι προθερμαντήρες είναι υποχρεωτικοί για κρύες εκκινήσεις).

Βιομηχανικοί/βαρέως τύπου-κινητήρες (π.χ. κατασκευές, εξόρυξη, θαλάσσια): Συχνά διαθέτουν εξειδικευμένα συστήματα ψυχρής εκκίνησης (π.χ. αντλίες προ-λίπανσης, διπλές μπαταρίες, προθερμαντήρες καυσίμου) για να λειτουργούν σε περιβάλλοντα εξαιρετικά χαμηλής{{6} θερμοκρασίας.

Πραγματική-Παγκόσμια συνάφεια

Η απόδοση της κρύας μίζας αποτελεί βασικό στοιχείο για το σχεδιασμό οχήματος/εξοπλισμού, την επιλογή υγρών και τη συντήρηση-ειδικά σε περιοχές με κρύους χειμώνες (εύκρατα, υποαρκτικά και αρκτικά κλίματα). Για παράδειγμα:

Ένα όχημα με χαμηλή-μπαταρία CCA ή μη{1}}χειμερινό- λάδι (π.χ. 20W-50) πιθανότατα δεν θα εκκινήσει από -10 βαθμούς .

Οι βιομηχανικοί κινητήρες (π.χ. σετ γεννητριών, αγροτικός εξοπλισμός) πρέπει να έχουν αξιόπιστες δυνατότητες ψυχρής εκκίνησης για να εξασφαλίζουν χρόνο λειτουργίας σε έκτακτα ή κρίσιμα σενάρια λειτουργίας.