Mootori soojendamine külma ilmaga

Kas või kui kaua tasub külma ilmaga mootorit koha peal seistes soojendada? See on kindlasti küsimus, mis käinud läbi iga autoomaniku peast, kes kord miinuskraadidega autosse istunud.

Õigesti käitudes säästad nii oma auto mootorit kui ka keskkonda. Milline aga on õige käitumine?

Käesolevas blogis räägime lähemalt auto seisuajal soojendamise poolt- ja vastuargumentidest, külmstardi kahjulikkusest mootorile, põlemisest tekkiva soojusenergia jaotusest ja mootoriõli soojenemise kiirusest.

Kui aga Sinu auto mootor on tõrges startima või aku vajab vahetamist, siis Carfox on avatud iga ilmaga.

Probleemi kirjeldus

Aastaajana on talv auto mootoritele kindlasti kõige suuremaks katsumuseks. Kuna sisepõlemismootoris on palju liikuvaid osasid, siis miinuskraadidel töötamiseks vajavad need optimaalset temperatuuri, milleks on ca 75˚-105˚C. Vastasel juhul kulub mootor tavapärasest oluliselt rohkem.

Kumb on auto aga mootorile ja keskkonnale kahjulikum, kas madalate temperatuuridega koheselt peale käivitamist sõitmine või auto soojendamine enne sõitmist? Mõlemale teguviisile on nii poolt- kui ka vastuargumente.

• Kohe sõitmist soovitatakse, kuna sõites on pöörded paigalseisust kõrgemad ning mootor soojeneb kiiremini ja saavutab seega kiiremini optimaalse töötemperatuuri. Selliselt kulutad Sa vähem aega ning kütust.
• Paigalseisul soojendamist soovitatakse põhiliselt kuna õli on seistes settinud ja külma tõttu paksenenud ning selle lubrikeerivad omadused on langenud. Kohapeal mootori soojendamist toetab ka teine asjaolu, kus kütuse külmadesse silindritesse pihustamisel kondenseerub see viimaste seintele ja peseb seal oleva õli maha. See tekitab kohe sõitma hakates tavapärasest suuremat hõõrdumist silindri seinte ning kolbi ja kolvirõngaste vahel.

Võime omaltpoolt öelda, et mõlemad argumendid on tõesed. Kui sõidad kohe, siis soojeneb mootor küll kiiremini aga see toimub halemini lubrikeeritud silindrite arvelt. Seistes aga soojeneb mootor aeglasemalt ning Sa kulutad rohkem aega ja kütust.

Vaatame järgmiseks, mis toimub külmas mootoris põlemise hetkel.

Bensiin kondenseerub külmas:

• Uuemate kütuse sissepritsega mootoritel toimub esmasel käivitusel kütuserikas põlemine. Kuna külm bensiin on pärast pihustamist vähem atomiseeritud/piserdatud, kui soojaga, pihustatakse täieliku põlemise saavutamiseks põlemiskambrisse lisa bensiini. Rõhk, millega bensiini pihustatakse, on kuni 3000 bar, mistõttu on bensiini temperatuur pärast pihustamist kõvasti suurem, kui silindri seinte temperatuur ja bensiin kondenseerub silindri seintele. Võrdluseks on tavaauto rehvirõhk tavaliselt vahemikus vaid 1.9-2.2 bar´i.
• Pihustatud bensiini kondenseerumine külma silindri seinale peseb maha seal oleva õli. Kuna õli aga ei ole veel soojaks läinud, siis ei suuda see silindri seinal olevat bensiinikihti niisama lihtsasti asendada. Korralikult õlitamata silindritetulemusena kandub bensiin edasi karterisse ja vähendab seal oleva õli libestusvõimet (diiselkütus kahjustab õli libestatavust rohkem kui bensiin, kuid diisel silindriseintelt õli maha ei pese). Parim lahendus selle ärahoidmiseks on ikkagi kohene sõitma hakkamine. Selle käigus saavutab mootor võimalikult kiiresti oma optimaalse töötemperatuuri ning õli lubrikeerib silindreid normaalselt.
• Kuniks silindri seintega piirnev metall ei ole piisavalt kuum, et bensiin sinna ei kondenseeruks, on suuremad pöörded kahjulikud. Esiteks ahaneb metall külmas, tänu millele on külma kolvi ja silindri seina vahel rohkem ruumi. Niimoodi pääseb kütus lihtsamini karterisse. Teiseks kuna iga mootoriosa metalli eri kompositsiooni tõttu on soojuspaisumine vähesel määral erinev, võib liiga äge soojenemine põhjustada silindri juures olevatele osadele ebavajalikku stressi. Kolmandaks, kuni selle hetkeni, mil silindri seinad ületavad kütuse kondenseerumise temperatuuri, kiirendavad kõrged pöörded kütuse pääsemist karterisse. Karteris oleva õli vedeldumine ja kaitsvate omaduste lagunemine kütusega segunemise tõttu vähendab mootoriõli võimet mootorit kaitsta ning seetõttu vähendab pikemas perspektiivis oluliselt mootori eluiga.

Kõige selle vältimiseks tasub koha peal seistes madalate pööretega veidi oodata, et pöördeid ei toimuks ebavajalikult palju enne, kui silindri seinte temperatuur on piisav, et kütus nendele ei kondenseeruks. Sellepärast, et silindri seinad saavad taas õlitatud alles siis, kui kütust nendele enam ei kondenseeru. Silindri seinad soojenevad küllaltki kiirelt, nii et kaua ei pea ootama:

• 20°C juures 15-30 sekundit
• -10°C juures ca 1.5- 2 minutit
• -20°-30°C-ga kuni 3.

Külm katalüsaator ei neutraliseeri heitgaase:

Esimesed minutit pärast käivitust on keskkonnale kordades kahjulikumad, kuna katalüsaator neutraliseerib heitgaase alles kusagil 200°C juures (optimaalne töötemperatuur 650-760°C). Uuemad mootorid pihustavad lisakütust mootorisse, mis aitab külma ilmaga katalüsaatori paigal seistes suhteliselt kiiresti soojaks saada.

Õli ei voola mootoris koheselt igale poole:

Miinuskraadides väiksemate viskoossustega õlid (10+W) ei jõua kohe mootoris igale poole. Mootori kaugematesse nurkadesse võib õli jõuda alles poole kuni pooleteise minuti pärast. Koormata õlitamata mootorit on vale ning kahju, mis tekib õlitamata metalli hõõrdumise tagajärjel ületab väärtuselt igal juhul 30-90 sek. ootamisega kaasneva kütusekulu.

Mootoriõli soojeneb aeglaselt:

Külm käivitus on sisepõlemismootoritel läbi aja olnud üheks suurimaks ebaefektiivsuseks. Peamiselt põhjusel, et viimase 20-30 aastaga pole sisepõlemismootori arenguga olnud suuri hüppeid mootoriõli soojendamise osas.

Mootoriõli ja selle soojenemine

Mootoriõlist pole vaja palju kõrva taha panna v.a mõned pealiskaudsed põhiprintsiibid. Üldiselt, mida peenem õli, seda rohkem see mootorit külma käivitusega kaitseb.

Õli viskoossuse ja SAE (Society of Automotive Engineers) temperatuuritaluvuse tähiseid ei hakka me siin postituses lähemalt lahkama. Kõige lihtsam on neid meelde jätta seosega, et nt. “10W-30” puhul tähendab:

• Esimene tähis “10W” õli paksust külma stardi puhul – mida suurem number, seda paksem õli. W ehk “Winter” tähis tähendab, et see õli on mõeldud ka külmadeks startideks
• Teine tähis “30” on standardi järgi õli paksus 100°C kraadi ehk mootori keskmise töötemperatuuri juures. Jällegi, mida suurem number, seda paksem õli selle temperatuuri juures

Paksemal, madalama viskoossusega õlil kulub kauem, et mootoris ringelda ja liiga peen õli ei pruugi alati mootori osi üksteise eest kaitsta. Üldiselt on Eesti kliima temperatuuriamplituudile sobivad W tähisega õlid.

SAE klassifitseeritud õlide tervislikud temperatuurivahemikud:

Tänapäeva sünteetiliste õlide eelis on see, et nad on loodud madalatel temperatuuridel olema kõrge viskoossusega ja kõrgematel temperatuuridel madalama viskoossusega, kui mineraalsed õlid. Küll aga ei tähenda see, et üks ja sama õli oleks külmas voolavam, kui kuumas, vaid seda, et võrreldes orgaaniliste õlidega säilitavad nad eri temperatuuride ulatuses meie mootoreid kaitsvaid omadusi paremini.

Mootoriõli soojenemise kiirus

Võtame aluseks SAE klassifitseeritud õlide 2007. aasta tehnilise teadustöö, mis mõõtis õlide keskmist soojenemise kiirust ning selle mõju kütusekulule, heitgaasidele ja CO₂ kogusele.

Teadustöö üheks leiuks oli, et keskmise sisepõlemismootori mootoriõli soojenemise kiirus on 0.1 kuni 0.15°C sekundis, olenemata kas sõiduk oli tolleaegne 2007. a. auto või 20 aastat vanem sõiduk.

Leiti veel, et mootoriõli soojenes kõige aeglasemini esialgse 1200 pöörde juures, kui soojenemise kiiruseks oli 0.03°C sekundis, mis juhul kuluks 100°C saavutamiseks 44.4 minutit. Kuna see oli NEDC (New European Driving Cycle) esimene kiirendustsükkel, siis oli ka mootoriplokk veel täiesti jahe ning seetõttu ka õli soojenemise kiirus palju väiksem tavapärasest. Sellegipoolest, on õli soojenemise kiirus selliste pöörete juures liiga väike.

20°C välistemperatuuriga käivituse puhul olid esimesed 20°C õli temperatuuri muutuses kõige kriitilisemad mootoriõli libestavate omatuste taastamiseks. 2000 pöörde juures kulus 200 sekundit, et tõsta 15W-50 õli temperatuuri küll vaid 20°C, kuid õli viskkoosuse muutus hõlbustas mootori tööd 65% võrra. Tõlgendades seda mootori töö kergendust kütusekuluks, leidsid SAE tehnikud, et kütusekulu vähenes selle 20°C erinevuse tõttu kuni 46%.

Kõige kiiremini soojenes mootoriõli 3000 pöörde juures, kus see oli 0.14°C sekundis ja oleks saavutanud 100°C töötemperatuuri 9.5 minutiga. Samas tõdeti, et linnasõidus ja reaaltingimustes oleks õli soojenemine, lisajahutuse tõttu, sellest tõenäoliselt märgatavalt aeglasem.

Tasub meeles pidada, et kuigi 3000 pöörde soojendas mootoriõli kõige kiiremini, ei ole selline pöörete arv külmade mootoriosade tervisega arvestatav. Külma käivituse puhul ei tasu 3000 pöörde juures mootorit soojendada.

Kütuse põlemise soojusjaotus

 

Ülaolevalt vasakult graafikult näeb, et mootori tööst vabanev energia jaguneb 25% väljalaskesüsteemi, 9% mootori efektiivseks tööks, 13% hõõrdejõuks ja eri osade soojendamiseks vaid 53% kogu põlemisest vabanevast energiast. Paremal näeb, et 52% soojuskandumisega levivast soojusest läheb raisku. Allesjäävast 48%-st, mis on alla veerandi kogu energiast, kasutatakse 32% mootoriploki, 12% jahutusvedeliku ja vaid 4% õlide soojendamiseks.

Kokkuvõtteks nõuanded

Antud juhul pole probleemi lahendus päris üks või teine, vaid vahepealne.

Üldiselt ollakse seda meelt, et kaua soojendada pole mõtet, isegi mitmed autotootjaid ja keskkonnakaitse organisatsioonid soovitavad “rahulikult sõitma hakata pärast 30 sekundit auto käivtamisest” mis on igati õige, kuna kohapeal soojendamine on küllaltki ebaefektiivne. Kuid see olukord erineb diiselmootorite ja bensiinimootorite puhul.

See 30 sekundit vähemate pööretega annab silindri seintele veidi aega soojenemiseks ja takistab bensiinil neile kondenseerumast (diislikütus õli silindri seintelt maha ei pese).

Kuid see 30 sekundi nõuanne on küllaltki üldine ja mõeldud 20°C juures ning miinuskraadidega mitte arvestav. Miinuskraadidega nt. -10°C-ga peaks 1.5- 2 minutit ootama, -20°C-ga kuni 3.

Selle ajaga saab auto seisukorra üle vaadata, klaasid jääst vabaks ja numbrimärgi, kapoti ja katuse lumest puhtaks.

Turbodiisel mootoritel tasuks samaväärse aja oodata, et õli jõuaks turbos läbi käia, soojeneda. Sarnaselt tasuks turboga mootoritel ka enne auto välja suretamist 1-2 minutit oodata, et õli jõuaks turbo maha jahutada ega lõpetaks süsteemis ringlemist kui süsteem veel kuum on. Tavalise diiselmootoriga silindri seinte soojenemist ootama ei pea, kuna diiselkütus sealt õli maha ei pese, kuid mootori siseosade stressi ja tervise mõttes ei tasu ka liiga kiiresti seda raske koormuse alla panna.

Diiselmootoritega ei tasu ka liiga kaua madalal koormusel mootorit käidata, kuna pikaajalise madala koormusega töötamise tagajärjel tekib silindri seinte pooridesse n.ö. glasuur jääkainetest ja kemikaalidest, mis madala põlemistemperatuuri tõttu ära ei põle. Nt. kui oled diiselmootoriga pikalt madala koormusega sõitnud (nt. ummikus 1-2h), siis tasub enne mootori välja suretamist lasta vabakäigul umbes 5x pöörded põhja, et jääkained ära põletada.

Kuni mootoriõli soojeneb, ei tohi sõites mootorit raskelt koormata:

• Ei tohi sõita suurte pöörete ja madala käiguga ega ka kõrge käigu ja liiga madalate pööretega.
• Üldiselt võiks käik olla üks kõrgem, kui tavaliselt ja kiirendada tuleks võimalikult rahulikult. Enne maanteele asumist pärast külma käivitust tasub vähemalt 5-10 minutit sõita asulakiirusel.
• Pöörded peaksid olema vahemikus 1800 – 2200, siis mootor töötab väiksema koormusega ja hingab kergelt ning õli soojeneb normaalse tempoga.
• Esimesed 10-15 minutit sõites peaks rahulikumalt võtma. Nii säästad mootorit ja pikendad selle eluiga arvestatavalt.

Küll aga tasub iga ilmaga vähemalt hetke oodata, peamiselt põhjusel, et silindri seinad saaksid piisavalt sooja, et kütus nendele ei kondenseeruks ega satuks karterisse. Mootoriõli kohapeal soojendamiseks kuluks liiga palju aega, et see kuidagi moodi tõhus oleks.

Mootori kõige efektiivsemaks säästmiseks soovitame kasutada mootori eelsoojendajat. Populaarsemad eelsoojendid on kas sõiduki enda kütusel toimivad Webasto või Eberspächer tooted või kodusest elektrivõrgust elektrilised eelsoojendid Defa või Calix.

Miks tuleb lumi katuselt maha pühkida?

Suhtumine, et “las lumi lendab sõites katuselt maha” on rängalt väär, kuna katusel olev lumi või jää võib teistele juhtidele osutuda suuremaks ohuks, kui sa arvata oskaks:

Kui sulle meeldis see postitus, siis ole meheks või naiseks ja jaga seda sõprade seas või sotsiaalmeedias.