Студено завъртане

Стартирането на студено се отнася до процеса на стартиране на двигател с вътрешно горене (ICE) -бензин, дизел или други видове гориво-, когато двигателят и неговите компоненти (напр. масло, охлаждаща течност, акумулатор, горивна система) са при ниски температури на околната среда (обикновено под 0 градуса /32 градуса F и до екстремни минусови нива като -40 градуса /-40 градуса F). Това е критичен показател за ефективността на двигателите, автомобилните течности (особено моторното масло и електролитите на акумулаторите) и системите за стартиране, тъй като ниските температури сериозно увреждат механичните и електрически функции, необходими за запалване и първоначална работа.

Защо студеното завъртане е предизвикателство

Ниските температури създават множество физически и химични бариери пред стартирането на двигателя, всички от които трябва да бъдат преодолени при студен процес на завъртане:

Повишен вискозитет на смазката: Моторното масло се сгъстява драстично на студено (свойство, наречено студен вискозитет), което увеличава триенето между движещите се части на двигателя (бутала, колянов вал, лагери). Това изисква много повече въртящ момент от стартера, за да завърти двигателя (въртящ момент).

Влошаване на производителността на батерията: Оловно{0}}киселинните и литиево-йонните батерии губят значителен капацитет и изходна мощност на студа-химичните реакции се забавят и вътрешното съпротивление се повишава. Батерията трябва да доставя силен ток към стартера, който става много по-твърд при ниски температури.

Проблеми с изпаряването на горивото: Бензинът и дизеловото гориво имат лошо изпарение при ниски температури. Бензиновите двигатели разчитат на запалима въздушно-смес от горивни пари за запалване; дизеловите двигатели се нуждаят от правилно разпръскване на горивото за запалване чрез сгъстяване-и двете са застрашени на студено, което води до прекъсване на запалването или липса на запалване.

Механична устойчивост: Металните компоненти на двигателя се свиват, тесните луфтове между частите увеличават триенето и охлаждащата течност (ако не е обработена правилно с-антифриз) може частично да замръзне, добавяйки механично натоварване.

Неефективност на стартерния двигател: Електрическата ефективност на стартерния двигател пада на студено, намалявайки въртящия момент, който може да произведе дори при наличния ток на батерията.

Ключови показатели за завъртане на студено (индустриални стандарти)

За количествено определяне на производителността при студено завъртане (за течности, батерии и двигатели) се използват стандартизирани показатели-най-често срещаните са ампера при студено завъртане (CCA) за батерии и вискозитет при завъртане (CCS/MRV) за моторно масло (стандарти ASTM/ISO):

Ампери при студено завъртане (CCA): Рейтинг на батерията (ASTM D5321), който определя броя на ампера, който 12V батерия може да достави за 30 секунди при -18 градуса (0 градуса F), като същевременно поддържа минимално напрежение (7,2V за 12V системи). По-висок CCA=по-добра мощност на завъртане на студено (критично за студен климат).

Свързана оценка: MCA (морски усилватели за завъртане) (тествани при 0 градуса /32 градуса F) и CA (усилватели за завиване) (по-малко строги от CCA).

Вискозитет на симулатора на студено завъртане (CCS): Оценка на моторното масло (ASTM D5293), която измерва съпротивлението на маслото да тече при високи условия на срязване и ниска-температура на завъртане на двигателя. По-ниски стойности на CCS=маслото е по-малко гъсто на студено, което изисква по-малък въртящ момент на стартера (основна спецификация за зимни-масла като 0W-20, 5W-30).

Минимална скорост на завъртане: Минималната скорост на въртене (RPM), която стартерният двигател трябва да постигне, за да стартира двигателя при дадена ниска температура (напр. 100–200 RPM за бензинови двигатели при -20 градуса). Недостатъчната скорост на въртене води до неуспешно запалване.

Системи и добавки при студено завъртане (за подобряване на производителността)

Превозните средства и промишленото оборудване използват специални дизайни и продукти за оптимизиране на студено завъртане:

Зимни{0}}моторни масла: Формулирани с подобрители на индекса на вискозитет (VI), депресанти на точката на течливост и базови масла с нисък{1}}вискозитет (напр. префикси 0W, 5W), за да поддържат маслото рядко при ниски температури (ниски CCS/MRV стойности).

Батерии с висока -CCA: Проектирани с по-дебели пластини, повече електролит и вътрешни компоненти с ниско-съпротивление за подаване на ток при ниска-температура.

Нагреватели на блока на двигателя: Електрически нагреватели (потопяеми, подложки или циркулационни), които загряват блока на двигателя и маслото преди стартиране-често срещани в екстремно студен климат (напр. Канада, Скандинавия).

Добавки за гориво: Анти{0}}добавките за желиране (за дизел) предотвратяват желирането на горивото; почистващите средства за горивната система на бензина и подобрителите на изпарението подобряват образуването на въздушна-горивна смес.

Надстройки на стартерни двигатели: Стартери с висок-въртящ момент с тежко{1}}компоненти за постигане на по-голяма въртяща мощност на студено.

Подгревни свещи (дизелови двигатели): електрически нагревателни елементи, които загряват горивната камера, за да подпомогнат запалването чрез сгъстяване-, активирани преди завъртане при студено време.

Нагреватели на входящия въздух: Използват се в някои бензинови/дизелови двигатели за затопляне на входящия въздух, подобрявайки изпаряването на горивото и запалването.

Стартиране на студено при различни типове двигатели

Бензинови двигатели: Разчитайте на запалителна свещ, за да запалите въздушната-горивна смес-неуспехът при студено завъртане често се дължи на лошо изпаряване (богати/бедни смеси) или недостатъчна мощност на батерията, за да завъртите двигателя и да запалите свещта.

Дизелови двигатели: Изискват високи съотношения на компресия (16:1 до 22:1) за само-запалване-завъртането на студено е по-предизвикателно, тъй като гъстото масло увеличава усилието на компресия, а желирането на горивото/лошото разпръскване предотвратява правилното изгаряне (подгревните свещи са задължителни при студен старт).

Индустриални/тежко{0}}натоварени двигатели (напр. в строителството, минното дело, корабоплаването): Често имат специализирани системи за завъртане на студено (напр. помпи за предварително-смазване, двойни батерии, подгреватели на гориво), за да работят в среда с изключително ниска-температура.

Реално-световно значение

Ефективността при студено завъртане е ключово съображение за дизайна на автомобила/оборудването, избора на течности и поддръжката-особено в региони със студени зими (умерен, субарктически и арктически климат). Например:

Превозно средство с ниска -CCA батерия или масло, което не е-зимно- (напр. 20W-50) вероятно няма да успее да запали при -10 градуса.

Индустриалните двигатели (напр. генераторни комплекти, селскостопанско оборудване) трябва да имат надеждни възможности за стартиране на студено, за да осигурят непрекъсната работа при аварийни или критични работни сценарии.