Asennutin mökkiini ilmalämpöpunpun, ja siitäpä heräsi tämä kysymys. Ilmalämpöpumppu on siis laite, joka ottaa ympäröivästä ilmasta lämpöenergiaa ja siirtää sen lämmittämään huonetilaa.
Dieselmoottori toimii periaatteella, jokapa ei ole kovin kaukana ilmalämpöpunpunkaan periaatteesta: se ottaa sylinterintäydellisen raakaa ilmaa ja puristaa sen nopeasti kokoon, jolloin ilman energiasisältö tiivistyy ja lämpötila nousee jopa satoja asteita – ihan riittävästi jotta ilmaan ruiskutettu polttoneste syttyy kuumuudesta.
Dieselmoottoreita käytetään ainakin meillä Suomessa joskus jopa 40...50 pakkas-asteen lämpötiloissa, miten lie Siperiassa? Käyttävät Venäjällä dieselmoottoreita noissa ankarissa oloissa, vai onko niissa ottomoottorit, niissä niiden kuorma-autoissa, pillareissa ja tankeissa siellä?
Kysymys: mikä on alhaisin lämpötila, jossa tavallinen vapaastihengittävä dieselmoottori voi vielä toimi, edellyttäen että se on ensin saatu käynnistymään? Taikka, jos pakkanen koko ajan kiristyisi, niin missä ympäristön lämpötilassa imuilman lämpösisältö olisi laskenut niin alas, että siiä ei enää dieselmoottorin sylinterissä saataisi tarpeeksi lämpimäksi polttonesteen sytyttämiseksi?
Oletetaan tässä dieselöljyn itsesyttymislämpötila noin 250 °C.
Dieselmoottori toimii periaatteella, jokapa ei ole kovin kaukana ilmalämpöpunpunkaan periaatteesta: se ottaa sylinterintäydellisen raakaa ilmaa ja puristaa sen nopeasti kokoon, jolloin ilman energiasisältö tiivistyy ja lämpötila nousee jopa satoja asteita – ihan riittävästi jotta ilmaan ruiskutettu polttoneste syttyy kuumuudesta.
Dieselmoottoreita käytetään ainakin meillä Suomessa joskus jopa 40...50 pakkas-asteen lämpötiloissa, miten lie Siperiassa? Käyttävät Venäjällä dieselmoottoreita noissa ankarissa oloissa, vai onko niissa ottomoottorit, niissä niiden kuorma-autoissa, pillareissa ja tankeissa siellä?
Kysymys: mikä on alhaisin lämpötila, jossa tavallinen vapaastihengittävä dieselmoottori voi vielä toimi, edellyttäen että se on ensin saatu käynnistymään? Taikka, jos pakkanen koko ajan kiristyisi, niin missä ympäristön lämpötilassa imuilman lämpösisältö olisi laskenut niin alas, että siiä ei enää dieselmoottorin sylinterissä saataisi tarpeeksi lämpimäksi polttonesteen sytyttämiseksi?
Oletetaan tässä dieselöljyn itsesyttymislämpötila noin 250 °C.
Vastaukset 12
Vanhimmat
Äärimmäisissä olosuhteissa on pakko esilämmittää sekä moottoria että polttoainetta. Ei syttymislämpötilan takia, vaan yksinkertaisesti jotta moottori startilla pyörisi ja polttoaine vielä kulkisi suotimien läpi.
http://www.neste.fi/artikkeli.aspx?path=2589,2655,2710,2734,2739,3361,3552,3557
En itse edes yrittäisi dieseliä käyntiin 40 asteen pakkasessa ilman moottorin esilämmitystä, mutta näköjään se polttoaineen -40/-44 -laadulla vielä juuri onnistuisi ilman poppakonsteja. Tuollaisella pakkasella tavallinen "Etelän" talvilaatu on kuin voita.
Kyllä Siperiassakin dieseleitä käytetään, moottori kytketään suoraan lohkolämmittimeen heti sammutuksen jälkeen. Toisinaan kerrotaan hurjia juttuja Siperiasta, missä on kenttäolosuhteissa ylläpidetty nuotioita moottoreiden öljypohjan alla tai vaihtoehtoisesti pidetty moottoria käynnissä 24/7 koko talven kylmimmän kauden! :O
kuorma-autoja lämmitetty pienillä nuotioilla ennenwanhaan kuulemma paukkupakkasilla.
Suurimmassa osassa tankkeja on diesel moottori, mutta esim. jenkeillä on kaasuturbiini tankkeja, lähinnä luotettavuuden takia. Ovat nyt tosin vaihtelemassa niitä diesel moottoreihin, kun vievät liikaa löpöä ja tuottavat enemmän lämpöä jolloin ne huomataan helpommin.
Tankeissahan on yleensä tosin monipolttoainemoottori, joten kenties paukkupakkasilla käytetään jotain muuta polttoaineena kuin dieseliä?
Joku tankkimies voi kertoa enemmän en tiedä tankeista paljoakaan...
Itselläni on varusmiespalveluksesta kokemusta panssarivaunuista, mutta ei niissä dieseleissä polttoaineen seassa mitään erikoista käytetty ainakaan vielä -30 asteen pakkasessa. Moottorit esilämmitettiin ja silloin käynnistyivätkin ihan hyvin, mutta akut tekivät usein tenän noin kylmässä. Kuitenkin kun yksi vaunu saatiin käyntiin, niin sillä sitten annettiin apuvirtaa toisille ja siitä ne sitten lähti. Niin ja olisivat ne tuossakin lämpötilassa käynnistyneet kylmänä, mutta moottorit ei kyllä siitä tykkää. Kerran vaunu jämähti kovalla pakkasella lavetille ja se käynnistettiin ilman esilämmitystä kun oli kiire saada se pois siitä. Hieman kyllä riipaisi sydänpohjasta painaa starttia ja varmaan moottorin ja vaihteiston käyttöikä lyheni, mutta ei se vaunu mitään kulumista ainakaan vielä minun aikanani osoittanut.
Siitä en sitten tiedä, että oliko vaunuun kylmälle ilmalle jotakin polttoainesuosituksia, mutta itse en sellaisiin ikinä törmännyt. Tietenkin tankkauspaikalla oli sopivat löpöt valmiiksi sekoitettuna. Ja eikä nuo venäläisten koneet muutenkaan niin nuukia ole.
moottorit käynnistettiin syksyllä ja sammutettiin keväällä. Toverit, tarina on tosi!
tavallista pitää aamuisin nuotiota traktorin öljypohjan alla talvisin.
jostakin kirjasta jäi mieleen, että konstia käytettiin myös lapissa henkilöautoihinkin.
maikkarilla rekkamiehet jäällä -sarjassa ei rekkoja kanadan tundralla turhaan sammuteltu kahteen kuukauteen kovimman talven aikana.
Jos moottori saadaan käynnistymään ja se suunnitellaan nimenomaan toimimaan alhaisissa lämpötiloissa, niin moottorin hukkalämmöllä voi lämmittää sisään tulevaa ilmaa ja polttoainetta. Toisaalta jos sisään otettava ilma on kylmää, niin happea saadaan enemmän ja vastaavasti myös tehoa. Tuskin alhainen lämpötila on dieselsyklin kannalta mikään ongelma.
Venäjällä ensimmäinen ongelma on se, että polttoaine tuppaa 'jäätymään', joten polttoaineletkut on sulatettava ennen kuin moottorin voi käynnistää. Tosin ensin on varmaan sulatettava moottorinlämmitin ja lämmitettävä moottori.
Thermo Start lämmittää monissa työdieseleissä imuilmaa startin aikana. Se siis sytyttää polttoaineliekin imukanavaan ja helpottaa käynnistystä.
Eikä se nyt muutenkaan niin kummallista touhua ole. Eetteriä imuilmaan jos ei muu auta.
Niissä on kaikissa hehkutulpat nimenomaa paranhtamaan kylmäkäynnistyvyyttä.
------------>
"Cold weather
[edit] Starting
In cold weather high speed diesel engines, which are mostly prechambered, can be difficult to start because the mass of the cylinder block and cylinder head absorb the heat of compression, preventing ignition because of the higher surface to volume ratio. Prechambered engines therefore make use of small electric heaters inside the prechambers called glow plugs. These engines also generally have a higher compression ratio of 1:19 to 1:21. Low speed and compressed air started larger and intermediate speed diesels do not have glowplugs and compression ratios are around 1:16. Some engines use resistive grid heaters in the intake manifold to warm the inlet air until the engine reaches operating temperature. Engine block heaters (electric resistive heaters in the engine block) connected to the utility grid are often used when an engine is turned off for extended periods (more than an hour) in cold weather to reduce startup time and engine wear. In the past, a wider variety of cold-start methods were used. Some engines, such as Detroit Diesel engines and Lister-Petter engines, used a system to introduce small amounts of ether into the inlet manifold to start combustion. Saab marine engines, Field Marshall tractors (among others) used slow-burning solid-fuel 'cigarettes' which were fitted into the cylinder head as a primitive glow plug. Lucas developed the 'Thermostart', where an electrical heating element was combined with a small fuel valve. Diesel fuel slowly dripped from the valve onto the hot element and ignited. The flame heated the inlet manifold and when the engine was turned over the flame was drawn into the combustion chamber to start combustion. International Harvester developed a WD-40 tractor in the 1930s that had a 7-liter 4-cylinder engine which ran as a diesel, but was started as a gasoline engine. The cylinder head had valves which opened for a portion of the compression stroke to reduce the effective compression ratio, and a magneto produced the spark. An automatic ratchet system automatically disengaged the ignition system and closed the valves once the engine had run for 30 seconds. The operator then switched off the gasoline fuel system and opened the throttle on the diesel injection system. Recently direct-injection systems advanced to the extent that prechambers systems were not needed using a common rail with electronic fuel injection.
[edit] Gelling
Diesel fuel is also prone to "waxing" or "gelling" in cold weather, terms for the solidification of diesel oil into a partially crystalline state. The crystals build up in the fuel line (especially in fuel filters), eventually starving the engine of fuel and causing it to stop running. Low-output electric heaters in fuel tanks and around fuel lines are used to solve this problem. Also, most engines have a "spill return" system, by which any excess fuel from the injector pump and injectors is returned to the fuel tank. Once the engine has warmed, returning warm fuel prevents waxing in the tank. Due to improvements in fuel technology, with additives waxing rarely occurs in all but the coldest weather when a mix of diesel and kerosene should be used to run a vehicle."
>Niissä on kaikissa hehkutulpat nimenomaa
>paranhtamaan kylmäkäynnistyvyyttä.
Nimenomaan juuri näin on.
Nyt en kuitenkaan kysynyt siitä enkä mistään hehkutulppiin liittyvästäkään, vaan kiinnostaisi tietää mikä on alhaisin imuilman lämpötila, jossa vapaastihengittävä dieselmoottoro pystyy vielä toimimaan.
Olettaen että se on vaikka huoneenlämmössä (hehkuttaen, thermostartilla tai ilman mitään esilämmitystä, se on makuasia) ensin käynnistetty ja ajetty käyntilämpöiseksi.
Missä lämpötilassa käynnissä oleva dieselmoottori pysähtyy kun imuilman lämpösisältö ei enää riitä sylinterissä nostamaan lämpötilaa tarpeeksi, jotta puristussytytys voisi onnistua.
Oletetaan muuten normaali ilmanpaine ja -kosteus. Puristussuhde vaikka 20:1.
Tuossa olisi jokin kaavakin, hitto kun osaisi englantia tai saksaa, saisi ehkä tuolla lasketuksi?
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/thermo/diesel.html
Olettaen että tuo linkin laskuri antaa tolkullisia tuloksia hyvin alhaisissakin lämpötiloissa, näyttäisi siltä että raja kulkee jossakin -100 °C:een tienoilla ehkä hieman kylmemmässäkin.
Puristustahdin alkulämpötilan ollessa -100 °C laskuri antaa loppulämpötilaksi vielä n. 300 °C. Lisäksi ilma hieman lämpenee imukanavassa ja sylinterissä kun moottori on käyntilämmin eli ulkoilma voisi olla hieman kylmempää kuin tuo -100 °C.
No nytpä sitten tuokin tiedetään :o)
Kiitoksia hyvästä vastauksesta! Olisi ollut vaikea käyttää sitä laskuria, kun en ole fyysikko. Mikä siinä muuten oli se "g = 1.4" arvo? Veikkaan että ei ainakaan täytösaste?
Kyseessä on adiabaattivakio, joka on 20 asteiselle kuivalle ilmalle 1,4 ja jota merkitään yleensä kirjaimella γ (gamma). Itsekin katselin, että tuolla aiemmin mainitulla sivulla esitetty laskenta ei mene oikein mikäli siihen ei laita oikeata adiabaattivakiota halutussa lämpötilassa. Tässä pari linkkiä:
http://fi.wikipedia.org/wiki/Adiabaattinen_prosessi
http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_capacity_ratio