agro business 160 160

Пуск двигуна: зимові нюанси

/ Механізація АПК / Середа, 19 березня 2014 17:00
altМикола МАКАРЕНКОдоцент
Харківський НТУ сільського господарства ім. П. Василенка
Якщо моторна олива не відповідає сезону, виникає додатковий опір у тертьових поверхнях двигуна, перебороти який навіть справний стартер не в змозі. Але причиною поганого пуску можуть бути стартер, акумуляторна батарея, наприклад, зміна щільності електроліту в ній, та інші суто сезонні причини. Поговоримо про ці проблеми детальніше.

 

Двигун вашого автомобіля чи трактора завжди запускався легко, як-то кажуть, з півоберта. Так було до того часу, поки не настали холоди. І от одного морозного ранку, коли температура повітря нижче  –20 °C, ви помічаєте, що стартер ледь повертає колінчастий вал двигуна, а невдовзі і зовсім зупиняється. Відповідь проста - потужності, що розвиває стартер, недостатньо для переборення сили опору колінчастого валу.
 
Частіше за все опір повертання колінчастого валу двигуна стрімко збільшується при використанні моторних олив, що не відповідають сезону. Коли в картер залита олива з високою в’язкістю, проблема пуску холодного двигуна гарантована. Витягніть у такого двигуна при сильному морозі оливовимірювальний щуп. Олива з нього не стікатиме, а буде триматись, як солідол. Ось вам і додатковий опір у тертьових поверхнях двигуна, перебороти який навіть справний стартер не спроможний.
 
Контролюймо в’язкість оливи
Для того щоб не мати проблем із холодним пускам, слід використовувати оливу, в'язкісні показники якої відповідають кліматичним умовам зимової експлуатації двигуна. Для цього треба знати правила маркування моторних олив щодо їх міжнародної класифікації SAE.
 
У США розроблена і впроваджена класифікація моторних олив за в’язкістю товариством інженерів-автомобілістів (SAE). Ця класифікація вважається міжнародною, тому що широко використовується у багатьох країнах світу, причому у деяких з них прийнята як національний стандарт.
 
Відповідно до класифікації SAE моторні оливи поділяються на шість зимових (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, та 25W) і п’ять літніх (20, 30, 40, 50, та 60) класів. В обох випадках, чим більше число, тим густіша олива. У позначенні зимових олив після цифрового індексу проставляють букву «W».
 
Всесезонні оливи у класифікації SAE позначаються подвійним номером, що включають зимовий і літній класи, наприклад 15W-40. Таке маркування вказує на те, що за мінусових температур цей сорт відповідає вимогам, які ставляться до зимової оливи класу 15W, а при плюсових - до літньої оливи класу 40. Тобто в нашому прикладі використовується позначення відразу двох класів: SAE 15W - зимової оливи і SAE 40 - літньої, і що свідчить про всесезонність її застосування.
 
 
Чим менше цифра, що стоїть перед буквою «W», тим менше в'язкість оливи при низькій температурі, легший холодний пуск двигуна стартером і краще проганяється олива в системі мащення. При цьому потрібно розуміти, що безпосередньо на роботу в зимових умовах впливає лише перше число, яке стоїть перед буквою «W».
 
Таким чином, ступінь в'язкості SAE допомагає визначити діапазон зимової температури навколишнього середовища, при якому олива забезпечить нормальну роботу двигуна - його провертання стартером, прокачування оливи насосом по системі мащення при холодному пуску і надійне змащування влітку при тривалій роботі в режимі максимальних швидкостей і навантажень.
 
Отже, оливи зимового ряду з нижчим ступенем низькотемпературної в'язкості, наприклад SAE 5W або SAE 10W, вигідно застосовувати для полегшення запуску двигуна та істотного зниження його зносу.
 
При виборі низькотемпературного показника оливи для зимової експлуатації потрібно завжди пам'ятати цифру 35. Якщо від неї відняти показник зимового класу в'язкості за SAE, то отримаємо значення граничної температури, при якій олива ще зберігає текучість. Наприклад, олива SAE 10W-40 може використовуватися взимку до температури мінус 25оС (35–10=25). Це правило справедливе для мінеральної моторної оливи і не актуальне для синтетичного продукту.
 
Перевіряємо всю систему пуску
Але якщо олива підібрана правильно, а проблеми при холодному пуску все одно виникають, то причиною є система пуску: стартер, акумуляторна батарея або провідники з комутуючою апаратурою.
 
Стартер - надійний агрегат, виходить з ладу досить рідко і його поломка супроводжується характерними побічними ефектами, які легко визначити. Досить часто проблеми виникають внаслідок дрібниць, як-то, наприклад, слабо закріпленої клеми на проводі. Коли тепло, стартер споживає порівняно невеликий струм, який без особливих перешкод долає ненадійний контакт, і водій навіть не підозрює про проблему. Однак при холодному пуску струм повинен протікати набагато більший, але перехідний опір ослабленої клеми не сприяє цьому. Стартер не розвиває потрібної потужності, і двигун не запускається.
 
Якщо при перевірці попередніх параметрів все в порядку, а двигун все одно не запускається, то винна акумуляторна батарея. Коли вона розряджена, або строк її експлуатації підходить до критичної межі - тут зрозуміло. Але бувають випадки, коли і нова батарея не здатна запустити двигун у сильний мороз.
 
Акумуляторна батарея «сіла»
За низьких температур змінюються властивості активних і конструкційних матеріалів акумуляторних батарей, тому їх експлуатаційні можливості значно погіршуються.
 
У рекламних проспектах пишуть, що сучасні батареї забезпечують надійну роботу всіх споживачів електричної енергії за температур від –18 °C до +35 °C. Але на практиці все буває інакше, і батарея при пониженні температури може не відповідати пред’явленим вимогам. У чому справа?

alt

Із пониженням температури змінюються всі основні характеристики акумулятора. При цьому спостерігається і позитивне явище - струм саморозряду зменшується. Однак проблем виникає більше, ніж переваг. Особливо неприємне те, що при негативних температурах сильно погіршуються зарядні і розрядні (особливо в режимі стартерного розряду) характеристики батареї. Учені працюють над цією проблемою, проте морозостійка акумуляторна батарея із належними енергетичними характеристиками - поки що мрія.
 
Коли температура падає нижче 0 °C, ємність стартерної акумуляторної батареї знижується приблизно удвічі на кожні 10 °C зниження температури. Знижуються також величина максимального розрядного струму в стартерному режимі розряду, напруга і потужність, що розвивається акумуляторною батареєю на зовнішньому навантаженні.
 
При пониженні температури електроліту до –40 °C ємність батареї зменшується більш ніж уп’ятеро (!) порівняно з її величиною при +20 °C. Ситуація катастрофічно погіршується зі зростанням споживаної потужності і зниженням температури електроліту. Абсолютно очевидно, що при температурах –30 °C і нижче автомобільний акумулятор не може забезпечити нормальний стартерний режим роботи. Тобто в таких умовах він практично непрацездатний, і без вживання спеціальних заходів надійний пуск двигуна практично неможливий.
 
Очевидно, що в люту холоднечу треба оберігати акумуляторну батарею від глибоких розрядів. При розряді і заряді в умовах низьких температур ККД по енергії стає надто малою величиною, оскільки швидкості електрохімічних реакцій значною мірою залежать від температури.
 
Подібну зміну зазнає і потужність, яку розвиває акумуляторна батарея на зовнішньому навантаженні в короткому режимі розряду. Так, у літній період експлуатації при позитивних температурах потужність, що віддається акумуляторною батареєю, цілком достатня для живлення всіх споживачів електроенергії і навіть є її запас. Але з пониженням температури співвідношення швидко змінюється в гіршу сторону. Однак двигун у цих умовах для надійного пуску вимагає мінімум втричі більше потужності! Таким чином, при зниженні температури електроліту потужності катастрофічно бракує. Очевидно, що акумулятор у люті морози знаходиться далеко не у кращих умовах і не може забезпечити всі потреби.
 
Крім того, акумуляторна батарея у зимових умовах часто експлуатується в систематично недозарядженому стані: за температури –20 °C і нижче різко погіршується заряджання акумулятора. Це пояснюється тим, що на негативному електроді замість відновлення сульфату свинцю інтенсивніше йде реакція виділення водню. Збільшення сили струму заряду радикально ситуацію не змінює. При великих зарядних струмах посилюється електроліз води, прискорено відбуваються процеси електроерозії пластин. Якщо ж батарея частково розряджена на початок пуску двигуна, та ще і частково зношена (тобто знижена її ємність), то надійний пуск двигуна стає вельми проблематичним.
 
Крім того, при низьких температурах герметизуюча мастика втрачає еластичність, розтріскується і відшаровується від поверхні кришок і моноблоків. Моноблоки, кришки і пробки стають крихкими. При таненні снігу на поверхні батареї утворюється волога. В результаті цього відбувається підвищений саморозряд батареї. Лід на поверхні пробок може закрити вентиляційні отвори.
 
Ні - замерзанню електроліту!
Оскільки в процесі розряду на протікання реакцій витрачається сірчана кислота і утворюється вода, густина електроліту поступово зменшується. У зимовий час доводиться зважати на можливість замерзання електроліту в акумуляторних батареях під час стоянки машин. Унаслідок цього замерзання акумуляторна батарея теж швидко може вийти з ладу. Отримати струми великої сили від такої батареї неможливо, і вона не може забезпечити пуск двигуна, проте ще здатна живити систему запалювання. Заморожування електроліту з електротехнічної точки зору не викликає серйозних змін у батареї, якщо не брати до уваги тимчасове зниження ємності. Після підігріву батарея відновлює ємність.
 
altЗаряджати замерзлу батарею не слід, оскільки іони не матимуть доступу до активних речовин. У цих умовах електричний струм, що проходить через акумуляторну батарею, викликатиме тільки електроліз води з виділенням водню і кисню. Гази не можуть вийти або поволі проходять через шар замерзлого електроліту і при цьому захоплюють крапельки рідини, тому відбувається досить сильне піноутворення, піна виходить назовні і покриває батарею зверху. До початку заряду батарею слід відігрівати, оскільки заряд замороженої батареї може навіть викликати вибух.
 
Небезпека замерзання електроліту є тим більшою, чим сильніше розряджена акумуляторна батарея. Тому батареї, що експлуатуються при низьких температурах навіть в умовах помірного клімату, рекомендується заповнювати електролітом більшої щільності і зберігати в зарядженому стані. Так, при початковій щільності 1,30 г/см3 електроліт навіть повністю розрядженої батареї може замерзнути при температурі –14 °C. Зі зменшенням початкової щільності до 1,24 г/см3 виникає небезпека заморожування розрядженої батареї вже за температури –5 °C.
 
Завдяки сезонній зміні щільності електроліту зменшується вірогідність заморожування батарей зимою навіть при неповному ступені їх заряду. Якщо батарея не може дати струм в декілька сотень ампер для пуску холодного двигуна, то це не означає, що вона повністю розряджена. При низьких температурах і форсованих розрядах фактична ємність зменшується, і в цих умовах батарея, яка здається розрядженою з електротехнічної точки зору, ще далеко не розряджена з електрохімічної. Її електроліт має достатню щільність, і небезпека замерзання може бути невелика.
 
При низьких температурах різко погіршуються умови заряду акумуляторних батарей. Холодні акумуляторні батареї постійно недозаряджаються. Навіть за температури –10 °C батарея, розряджена на 50 %, може бути заряджена лише до 60–70 % номінальної ємності, не говорячи вже про нижчі температури.
 
Умови відновлення ємності батареї при низькій температурі погіршуються внаслідок зменшення ККД заряду, зниження зарядного струму при зростанні внутрішнього опору батареї. За температури –30 °C зарядний струм сучасної батареї від генераторної установки при напрузі 14,5 В становить всього 3–5 % від зарядного струму батареї при температурі електроліту 20–25 °C і ступені заряду 75 %.
 
При експлуатації автомобіля чи трактора в умовах низьких температур неутеплена акумуляторна батарея не приймає заряд струмом розрахункової напруги, і для забезпечення необхідного підзаряду доводиться збільшувати напругу. Це веде до роботи електроустаткування у непередбаченому режимі і, як наслідок, до відмов у роботі агрегатів електрообладнання. Наслідком завищення регульованої напруги неминуче будуть перезаряд батареї при підвищенні температури зовнішнього повітря і різке зменшення її терміну служби.
 
А ви утеплили акумулятор?
При експлуатації машини в холодних кліматичних районах мають бути запроваджені спеціальні заходи для підтримки сприятливого температурного режиму акумуляторної батареї. При низьких температурах навколишнього повітря їх необхідно утепляти або обігрівати.
 
Частково вирішенням проблеми збереження високої температури батареї є розміщення її в утепленому відсіку (контейнері), що має подвійні стінки, простір між якими заповнюється повстю, поролоном або іншим теплоізоляційним матеріалом. Теплоємність акумуляторної батареї достатньо висока, тому при розміщенні її в контейнері з теплоізольованими стінками швидкість падіння температури електроліту буде настільки мала, що батарея збереже працездатність після міжзмінної стоянки автомобіля на відкритому майданчику протягом 10–12 годин за температури навколишнього повітря до –20 °C. При такому способі утеплення температура електроліту в батареї практично не падає нижче 0 °C.

alt

При товщині теплоізолюючого шару пінопласту в 20 мм показники стартерного розряду після добової стоянки автомобіля учетверо вищі порівняно з не утепленими батареями. Ефективність утеплення батареї тим вище, чим більше товщина теплоізолюючого матеріалу.
 
Для нормальної роботи батареї при зовнішній установці недостатньо одного утеплення за допомогою контейнера. Необхідний обігрів батареї.
 
Можна застосовувати рідинні підігрівачі одночасно для підігріву холодного двигуна і батареї. Тепла рідина, що надходить від встановленого на двигуні підігрівача, проходить через металевий короб, так звану «грілку», розміщену під батареєю або через змійовик, вмонтований у нижню частину теплоізолюючого ящика, в якому встановлена батарея.
 
Ящик або контейнер, в якому розміщуються батареї, також можна обігрівати за допомогою відпрацьованих газів або з використанням тепла рідини з системи охолодження двигуна. Перевагою такого підігріву є простота регулювання кількості підведеного тепла. Підігрів батареї, встановленої у кабіні машини під сидінням, можна здійснювати теплим повітрям із системи опалювання кабіни або обдування вітрових стекол. Перевага цих методів полягає у тому, що обігрів відбувається не тільки в період передпускового підігріву, але і під час руху. Проте такий обігрів недостатньо ефективний в період пуску, оскільки теплопровідність моноблока батареї мала, а тепловіддача газу значно менша, ніж тепловіддача рідини.
 
При розміщенні батарей у теплозахисних або обігрівних контейнерах необхідно передбачити примусову вентиляцію, щоб уникнути вибуху воднево-повітряної суміші. Вибухонебезпечна вже чотирипроцентна концентрація водню у повітрі.
 
Перспективним є використання у батареях гнучких електронагрівачів плівкового типу, які за допомогою спеціальної пасти закріплюють на дні і бічних стінках моноблока. Зібрана батарея встановлюється у пластмасовий бак. Товщина стінок бака в 1,5–3 разів більша, ніж у стінок моноблока. Верхня частина бака зварюється зі спеціальним бортом по контуру моноблока. Порожнину між стінками зовнішнього бака і нагрівача заповнюють спеціальною речовиною. Після установки моноблока батареї у бак її розчин заповнює порожнини й через 2–3 хвилини перетворюється на твердий пористий ізолятор тепла. Такі електронагрівачі показали високу ефективність використання в умовах низьких температур аж до –50 °C.

 

 29 березня 2024
Негативна цінова динаміка на ринку живця свиней наприкінці березня в Україні стала відчутнішою. Так, середньозважена ціна склала 55,4 грн/кг, що на 11% нижче, ніж тижнем раніше.
Негативна цінова динаміка на ринку живця свиней наприкінці березня в Україні стала відчутнішою. Так, середньозважена ціна склала 55,4 грн/кг, що на 11% нижче, ніж тижнем раніше.
29 березня 2024
 29 березня 2024
Україна продовжує розширювати географію експорту цибулі. Так, у січні 2024 року перші гуртові партії української цибулі були експортовані на ринок Великобританії.
Україна продовжує розширювати географію експорту цибулі. Так, у січні 2024 року перші гуртові партії української цибулі були експортовані на ринок Великобританії.
29 березня 2024
 29 березня 2024
Мінливі погодні умови, притаманні весняному періоду, здатні негативно вплинути на ріст і розвиток, а відтак – і на майбутню врожайність озимих, ярих, плодових та інших культур. Щоб попередити потенційні втрати, зробити культурні рослини стійкішими до температурних та інших стрес-факторів і підвищити їх адаптивність, фахівці Ukravit ...
Мінливі погодні умови, притаманні весняному періоду, здатні негативно вплинути на ріст і розвиток, а відтак – і на майбутню врожайність озимих, ярих, плодових та інших культур. Щоб попередити потенційні втрати, зробити культурні рослини стійкішими до температурних та інших стрес-факторів і підвищити їх адаптивність, фахівці Ukravit радять включати ...
29 березня 2024
 29 березня 2024
У січні-лютому 2024 року Україна відправила на експорт 9,9 тис. тонн яєць, що на 41,4% більше, ніж за аналогічний період минулого року.
У січні-лютому 2024 року Україна відправила на експорт 9,9 тис. тонн яєць, що на 41,4% більше, ніж за аналогічний період минулого року.
29 березня 2024
 29 березня 2024
Продукція під торговельним брендом «ПаТронАт», яку виготовляє ФОП Тронь В.А. в Охтирці на Сумщині, вперше з’явилася ще 2017-го року. Сьогодні ж підприємці пропонують до реалізації близько десятка видів вин і напоїв на меду з додаванням різних ягід і трав, які не мають жодних аналогів ні в Україні, ні за її кордонами.
Продукція під торговельним брендом «ПаТронАт», яку виготовляє ФОП Тронь В.А. в Охтирці на Сумщині, вперше з’явилася ще 2017-го року. Сьогодні ж підприємці пропонують до реалізації близько десятка видів вин і напоїв на меду з додаванням різних ягід і трав, які не мають жодних аналогів ні в Україні, ні за її кордонами.
29 березня 2024
 29 березня 2024
Названо тарифи на електроенергію та газ, які діятимуть у квітні. Стало відомо, що подорожчання комунальних послуг можливе після завершення опалювального сезону.
Названо тарифи на електроенергію та газ, які діятимуть у квітні. Стало відомо, що подорожчання комунальних послуг можливе після завершення опалювального сезону.
29 березня 2024

Please publish modules in offcanvas position.