Żeby zrozumieć dlaczego silnik Diesla, który bez problemów pozwalał się uruchomić jeszcze przy temperaturze 2 stopni, a przy temperaturze np. -10 stopni  wydaje się nie do uruchomienia, trzeba zrozumieć kilka zagadnień termodynamicznych i przypomnieć sobie podstawy fizyki.

Problem ten zna niemal każdy użytkownik maszyn z silnikiem o zapłonie samoczynnym, zwłaszcza takich z dużym przebiegiem. Kłopoty wracają zawsze wraz ze znacznym spadkiem temperatur. Oczywiście, nie dotyczy to nowych w pełni sprawnych jednostek, w których prawidłowo działają wszystkie systemy wspomagające zimowy rozruch, takie jak np. wstępne podgrzanie zasysanego powietrza.

Potrzeba minimum około 250 stopni

Zacznijmy od tego, czym jest zapłon w silniku wysokoprężnym. Podczas suwu sprężania wzrasta ciśnienie powietrza, a tym samym jego temperatura, która w szczytowym momencie, czyli na kilka stopni przed górnym położenie tłoka (GMP), może osiągnąć nawet do 900 stopni Celsjusza. W odpowiednim momencie wtryskiwane jest paliwo, które zapala się wskutek kontaktu z rozgrzanym powietrzem - przy braku obciążenia silnika wtrysk rozpoczyna się zazwyczaj na kilka stopni przed GMP.

Żeby doszło do zapłonu wystarczy temperatura około 250 stopni – pod warunkiem bardzo dobrego rozpylenia. Wydaje się to proste, w końcu temperatura potrzebna do zapłonu jest znacznie niższa niż maksymalna osiągana w cylindrze podczas suwu sprężania.

Dlaczego więc zimą często tak ciężko rozruszać silnik wysokoprężny? Przede wszystkim wzrost temperatury w cylindrze zależy nie tylko od ciśnienia, ale też od prędkości sprężania, czyli prędkości obrotowej. Niestety, sprawność zmrożonego akumulatora spada kilkukrotnie i prędkość obrotowa przy rozruchu również jest znacznie niższa niż w normalnych warunkach. Dodatkowo trudniej jest uzyskać wysokie ciśnienie ze względu na jego duże straty wynikające z większych luzów w układzie tłok-cylinder.

Wzrost temperatury w cylindrze zależy nie tylko od ciśnienia, ale też od prędkości sprężania, czyli prędkości obrotowej. Dlatego tak ważny jest naładowany akumulator, fot.wd
Wzrost temperatury w cylindrze zależy nie tylko od ciśnienia, ale też od prędkości sprężania, czyli prędkości obrotowej. Dlatego tak ważny jest naładowany akumulator, fot.wd

Zimy silnik ma duże straty

Jest to wynikiem rozszerzalności cieplnej elementów silnika, które przy silnym mrozie nieco się „kurczą”. Oczywiście, jest to kluczowy problem w silnikach o znacznym stopniu zużycia. Problem większych strat wynika też z utraty filmu olejowego, który uszczelnia przestrzeń tłok-cylinder (zanika on po dłuższym okresie bez pracy).

W uzyskaniu odpowiedniej do zapłonu temperatury powietrza nie pomaga też zmrożony silnik, który bardzo szybko schładza temperaturę w cylindrze (działa jak skuteczna chłodnica). Trzeba pamiętać, że samo powietrze też jest bardzo zimne i tym samym trudniej je ogrzać do wymaganej temperatury. W zmrożonym powietrzu trudniej jest uzyskać prawidłowe rozpylenie oleju napędowego, który ma tendencję do ponownego skraplania na ściankach komory spalania. Oczywiście, z pomocą przychodzą tu systemy podgrzewania powietrza – o ile są jeszcze sprawne (bardzo często już nie pracują poprawnie, a użytkownik nie jest tego świadomy).

 Efekt jest taki, że w zużytym silniku Diesla, współpracującym z słabym akumulatorem, wytwarzamy temperaturę znacznie niższą niż wcześniej wspomniane 900 stopni. Może to być np. 300-400 stopni lub mniej.

Dlaczego silnik nadal nie zapala, mimo że powinno mu wystarczyć teoretycznie 250 stopni? Otóż, na ogół jeśli silnik ma problem z zużyciem to i układ wtryskowy też. W efekcie wtryskiwane paliwo nie jest już tak idealnie rozpylone by zapłonąć przy temperaturze 250 stopni, przypomnijmy, że to temperatura, w której zapalają się tylko lotne frakcje. Dochodzimy więc do punktu, w którym temperatura w cylindrze jest niższa niż wymagana do zapłonu i mimo usilnych starań nie może on nastąpić.

Doraźnie może pomóc m.in. zastosowanie tzw. samostartu, który tworzy mieszaninę palną ulegającą zapłonowi przy niższej temperaturze niż olej napędowy. Pamiętajmy jednak, że to rozwiązanie ryzykowne do zastosowania w nowszych konstrukcjach - tzw. strzał może uszkodzić niektóre czujniki. Oczywiście, pierwszym krokiem powinna być w takiej sytuacji weryfikacja działania systemu podgrzewania powietrza w kolektorze dolotowym z użyciem świecy płomieniowej (lub innego rozwiązania w zależności od konstrukcji silnika).

Kluczowe dla łatwiejszego uzyskania temperatury zapłonu jest też zazwyczaj uzyskanie odpowiednio wysokich obrotów silnika podczas rozruchu– straty ciśnienia są wtedy niższe. To z kolei można uzyskać dzięki wysokiej sprawności akumulatora, przewodów elektrycznych i rozrusznika, ale o tym w kolejnym artykule.

Zobacz ofertę grzałek wspomagających rozruch w niskich temperaturach na Gieldarolna.pl