Arranque a frio

A partida a frio refere-se ao processo de partida de um motor de combustão interna (ICE)-gasolina, diesel ou outros tipos de combustível-quando o motor e seus componentes (por exemplo, óleo, líquido arrefecedor, bateria, sistema de combustível) estão em temperaturas ambientes baixas (geralmente abaixo de 0 graus/32 graus F e abaixo de níveis extremos abaixo de zero, como -40 graus/-40 graus F). É uma métrica de desempenho crítica para motores, fluidos automotivos (especialmente óleo de motor e eletrólitos de bateria) e sistemas de partida, pois as baixas temperaturas prejudicam gravemente as funções mecânicas e elétricas necessárias para a ignição e a operação inicial.

Por que a partida a frio é desafiadora

As baixas temperaturas criam múltiplas barreiras físicas e químicas à partida do motor, todas as quais o processo de partida a frio deve superar:

Aumento da viscosidade do lubrificante: O óleo do motor engrossa drasticamente no frio (uma propriedade chamada viscosidade a frio), o que aumenta o atrito entre as peças móveis do motor (pistões, virabrequim, rolamentos). Isso requer muito mais torque do motor de partida para girar o motor (torque de partida).

Degradação do desempenho da bateria: baterias de chumbo-ácido e de íon-de lítio perdem capacidade e potência significativas no frio.-as reações químicas ficam lentas e a resistência interna aumenta. A bateria deve fornecer uma alta corrente ao motor de partida, o que se torna muito mais difícil em baixas temperaturas.

Problemas de vaporização de combustível: A gasolina e o óleo diesel apresentam baixa vaporização em baixas temperaturas. Os motores a gasolina dependem de uma mistura inflamável de vapor de ar-combustível para ignição; motores a diesel precisam de atomização adequada de combustível para ignição por compressão-ambos ficam comprometidos no frio, causando falhas de ignição ou ausência de ignição.

Resistência mecânica: os componentes metálicos do motor se contraem, as folgas estreitas entre as peças aumentam o atrito e o líquido arrefecedor (se não for tratado adequadamente com anticongelante) pode congelar parcialmente, aumentando a carga mecânica.

Ineficiência do motor de partida: A eficiência elétrica do motor de partida cai no frio, reduzindo o torque que ele pode produzir mesmo com a corrente disponível da bateria.

Principais métricas de partida a frio (padrões da indústria)

Para quantificar o desempenho de partida a frio (para fluidos, baterias e motores), são usadas métricas padronizadas-as mais comuns são a corrente de partida a frio (CCA) para baterias e a viscosidade de partida (CCS/MRV) para óleo de motor (padrões ASTM/ISO):

Corrente de partida a frio (CCA): Uma classificação de bateria (ASTM D5321) que define o número de amperes que uma bateria de 12 V pode fornecer por 30 segundos a -18 graus (0 graus F), mantendo uma tensão mínima (7,2 V para sistemas de 12 V). Maior CCA=melhor potência de partida a frio (crítico para climas frios).

Classificação relacionada: MCA (Marine Cranking Amps) (testado a 0 graus /32 graus F) e CA (Cranking Amps) (menos rigoroso que o CCA).

Viscosidade do Simulador de Arranque a Frio (CCS): Uma classificação de óleo de motor (ASTM D5293) que mede a resistência do óleo ao fluxo sob condições de alto cisalhamento e baixa{1}}temperatura de partida do motor. Valores mais baixos de CCS=o óleo fica menos espesso no frio, exigindo menos torque de partida (uma especificação básica para óleos-de inverno, como 0W-20, 5W-30).

Velocidade mínima de partida: A velocidade de rotação mínima (RPM) que o motor de partida deve atingir para dar partida no motor a uma determinada temperatura baixa (por exemplo, 100–200 RPM para motores a gasolina a -20 graus). Velocidade de arranque insuficiente leva a falha na ignição.

Sistemas e aditivos de partida a frio (para melhorar o desempenho)

Veículos e equipamentos industriais utilizam projetos e produtos dedicados para otimizar o arranque a frio:

Óleos de motor-de inverno: formulados com melhoradores de índice de viscosidade (VI), depressores de ponto de fluidez e óleos básicos de baixa-viscosidade (por exemplo, prefixos 0W, 5W) para manter o óleo fino em baixas temperaturas (valores baixos de CCS/MRV).

Baterias-CCA altas: projetadas com placas mais espessas, mais eletrólito e componentes internos de baixa-resistência para fornecimento de corrente em-temperatura fria.

Aquecedores do bloco do motor: aquecedores elétricos (de imersão, de almofada ou de circulação) que aquecem o bloco do motor e o óleo antes da partida-comuns em climas extremamente frios (por exemplo, Canadá, Escandinávia).

Aditivos de combustível: aditivos anti-gel (para diesel) evitam a gelificação do combustível; os limpadores do sistema de combustível a gasolina e os intensificadores de vaporização melhoram a formação da mistura ar-combustível.

Atualizações do motor de partida: partidas de alto-torque com componentes-de serviço pesado para produzir mais potência de partida no frio.

Velas incandescentes (motores diesel): elementos de aquecimento elétrico que aquecem a câmara de combustão para ajudar na ignição por compressão-ativada antes da partida em climas frios.

Aquecedores do ar de admissão: Usados ​​em alguns motores a gasolina/diesel para aquecer o ar que entra, melhorando a vaporização e a ignição do combustível.

Arranque a frio em diferentes tipos de motores

Motores a gasolina: dependem de uma vela de ignição para acender o ar{0}}mistura de combustível-a falha na partida a frio geralmente ocorre devido à vaporização deficiente (misturas ricas/pobres) ou à energia insuficiente da bateria para ligar o motor e acionar a vela de ignição.

Motores a diesel: exigem altas taxas de compressão (16:1 a 22:1) para auto{4}}ignição-a partida a frio é mais desafiadora porque o óleo espesso aumenta o esforço de compressão e a gelificação/má atomização do combustível impede a combustão adequada (as velas incandescentes são obrigatórias para partidas a frio).

Motores industriais/para serviços-pesados ​​(por exemplo, em construção, mineração, marítimo): muitas vezes possuem sistemas especializados de partida a frio (por exemplo, bombas de pré-lubrificação, baterias duplas, pré-aquecedores de combustível) para operar em ambientes de temperatura-extremamente baixa.

Relevância-no mundo real

O desempenho da partida a frio é uma consideração importante para o projeto de veículos/equipamentos, seleção de fluidos e manutenção-especialmente em regiões com invernos frios (climas temperados, subárticos e árticos). Por exemplo:

Um veículo com bateria-CCA baixa ou óleo que não seja de-grau de inverno-(por exemplo, 20W-50) provavelmente não dará partida a -10 graus .

Os motores industriais (por exemplo, grupos geradores, equipamentos agrícolas) devem ter recursos confiáveis ​​de partida a frio para garantir tempo de atividade em cenários de emergência ou de operação crítica.