Uruchamiając ciągnik, rzadko myślimy o tym, jak skomplikowane procesy zachodzą w momencie rozruchu silnika diesla. Bywa, że rozruch ten jest utrudniony w okresie zimowym przez mróz. Ciągniki, które znamy, wyposażone są w silniki o zapłonie samoczynnym, inaczej diesla. Od ponad 120 lat zasada ich działania pozostaje praktycznie bez zmian, choć rozwój techniki spowodował radykalne zmiany w ich konstrukcji.
Silnik diesla, poza niewątpliwymi zaletami dotyczącymi mocy i sprawności, ma także wady. Podstawową i odczuwalną przez wszystkich użytkowników wadą jest to, że taki silnik nie lubi się z niskimi temperaturami. Z mrozem nie lubi się olej napędowy, który zamarza i wytrącają się z niego frakcje parafiny, ale także gdy jest bardzo zimno, samozapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze napotyka na problemy.
Ewolucja systemów wspomagania rozruchu w ciągnikach
Od samego początku stosowania silników diesla w ciągnikach rolniczych starano się walczyć z problemami zimowego rozruchu. Konstruktorzy i użytkownicy ciągników stosowali różne, mniej lub bardziej udane pomysły na wspomaganie zapłonu. Nowoczesne ciągniki nie mają właściwie żadnych problemów z uruchomieniem silnika zimą, dzięki elektronice, układom wtrysku i podgrzewania paliwa, które doskonale radzą sobie w umiarkowanym klimacie. Jednak w starszych maszynach sytuacja wyglądała inaczej.
Tradycyjne metody ogrzewania
Jednym z pierwszych pomysłów na uruchomienie diesla w czasie mrozu było ogrzanie miski olejowej. Cel był prosty: ogrzać blok silnika i olej na tyle, żeby uzyskać odpowiednią do zapłonu temperaturę. Jednak rozpalanie ogniska pod ciągnikiem bywało nieco uciążliwe, a czasem i niebezpieczne. Cała procedura była czasochłonna i czasami trudna do wykonania. Można było również palić ognisko pod miską olejową silnika w czasie mrozów i nalewać gorącą wodę do układu chłodzącego silnika. Należy jednak pamiętać, że przelewanie ciągnika gorącą wodą, choć faktycznie działa, wiąże się z ryzykiem pękniętych głowic i cylindrów, co miało miejsce nie raz. Dziś taka metoda nie nadaje się do współczesnych silników, a delikatna, często aluminiowa chłodnica mogłaby nie wytrzymać kilku sezonów zimowych.
Inną prostą metodą było ogrzanie zasysanego przez silnik powietrza. W starszych ciągnikach można było zauważyć tajemnicze klapki na kolektorze ssącym (powietrznym). Chcąc uruchomić silnik, klapkę taką się otwierało i lutlampą lub innym palnikiem ogrzewało się powietrze w czasie rozruchu. Zwyczaj ten w nieco zmienionej formie pozostał do dziś, bo bywa, że stary ciągnik zapala się na „kopciucha”, czyli palącą się szmatkę przytyka się do wlotu powietrza. Jest to jednak znakomity sposób, by pozbyć się za jednym zamachem wkładów filtra powietrza i zniszczyć końcówki wtrysku.
Grzałki oleju i płynu chłodniczego
Rozwiązaniem pośrednim były grzałki. Zapewne spotkaliście się z grzałkami oleju umieszczonymi w misce olejowej silnika. Zasilane były z gniazdka prądu przemiennego, a ich celem było podgrzanie oleju silnika oraz niejako przy okazji jego wnętrza. Rozwojem tego pomysłu były grzałki płynu chłodzącego silnika. Spotykane były dwa rodzaje tego rozwiązania: te grzałki, które na stałe były zainstalowane w bloku silnika, oraz zewnętrzne urządzenia ogrzewające, które stały się popularne kilkanaście lat temu, a ich montaż nie sprawia żadnych trudności. Za pewną niedogodność można uznać fakt, że grzałki przeznaczone do C-360 podgrzewają płyn w dużym obiegu. Jak i w poprzednim przypadku wadą grzałek płynu jest ograniczenie długości przewodu do najbliższego gniazdka 230V.
Jedno z doświadczeń użytkownika wskazuje, że pierwsza grzałka do wody "paliła olej", który po 10 grzaniach wyglądał jak po 500 motogodzinach pracy. Druga grzałka, wykonana z "kaloryferka olejowego", zdawała egzamin idealnie.
Świece żarowe w kolektorze ssącym (typ wolnego grzania)
Pojawienie się świec żarowych w ciągnikach było przełomem. Jednostki w nie wyposażone, takie jak pierwsze Władymirce T-25 i Ursusy C-330, posiadały świece żarowe w kolektorach ssących. Przy uruchamianiu ciągnika w niskich temperaturach drogocenny prąd z akumulatorów przepływał przez spiralę grzewczą świecy, która nagrzewała powietrze w kolektorze powietrznym.
Innym rodzajem podgrzewania powietrza były właśnie te spiralne świece żarowe w kolektorze ssącym. Ten element znany jest wielu użytkownikom, bo stosowało się go w ciągniku C-330. Spiralną świecę żarową podgrzewało się za pomocą „hebla” i trzymało na wyczucie. Taki system znajdziemy także w starym typie silnika radzieckiego Władymirca T-25, choć spotkamy go w wielu innych konstrukcjach ciągnikowych.
Wady i skuteczność
To, czy ten system był skuteczny, jest kwestią bardzo dyskusyjną, bo zapalając przykładową „trzydziestkę”, skuteczniejszym sposobem było często użycie odprężnika (podniesienie zaworów). Spiralna świeca żarowa w kolektorze ssącym nie była najlepszym rozwiązaniem. Ogrzewała powietrze miejscowo i w niewielkim stopniu, w dodatku dosyć skutecznie zużywając cenny prąd czerpany z akumulatora. Także podobnie jak w przypadku świecy elektropłomieniowej, wykruszenie żarnika owocowało natychmiastową poważną awarią silnika. Rozwiązanie zastosowane w C-330 zdaje egzamin marnie, i to tylko przy sprawnych akumulatorach.
Niektórzy doradzają, aby zamiast płomieniówki wstawić na kolektor ssący dwie świece żarowe, uważając to za dużo lepsze i prostsze rozwiązanie. Typowa świeca żarowa ma za małą powierzchnię, aby była w stanie oddać do otoczenia duże ilości ciepła. Dlatego na kolektorze dolotowym montuje się albo świece płomieniowe, albo żarowe o innej konstrukcji, tzn. montowane są spirale grzejne z grubego drutu oporowego, które dzięki dużej mocy i powierzchni wymiany ciepła dość dobrze ogrzewają powietrze w dolocie.
Świece elektropłomieniowe (płomieniówki)
Technicznym rozwinięciem metody ogrzewania zasysanego powietrza była świeca elektropłomieniowa, stosowana już przed II Wojną Światową. Montowano ją m.in. w silnikach ciągników MTZ, a także do niedawna, zanim nie "popsuto ich" normami Euro-3. W ciągniku MTZ-50, popularnym po 1990 roku, silnik D-50 posiadał komorę wirową w głowicy, a w niej świecę żarową w kształcie spirali. Natomiast w MTZ-82, gdzie w silniku D-240 komora zapłonu została przeniesiona do tłoka i „zabrakło” miejsca na świecę żarową, sięgnięto po świecę elektropłomieniową. Świeca ta, w teorii znakomita, w praktyce zatruła życie większości użytkowników tego zacnego ciągnika, a niejeden silnik doprowadziła do remontu generalnego.
Zasada działania
Zasada działania świecy elektropłomieniowej była prosta i, o ile sama świeca była sprawna, nadzwyczaj skuteczna. Płomieniówka składa się z elementu grzejnego (w kolektorze ssącym), elektrozaworu (lub zaworu bimetalicznego) i zewnętrznego zbiorniczka na paliwo. Podgrzewana prądem wolframowa spirala rozgrzewała się do czerwoności, co wskazywał element kontrolny na desce rozdzielczej. W momencie rozruchu silnika otwierał się elektrozawór i do kolektora zasysane było paliwo ze zbiorniczka. Natychmiast się zapalało i zaciągane było w postaci żywego ognia do cylindrów, niezmiernie ułatwiając zapłon silnika.
Rodzaje zasilania paliwem i wybór paliwa
Ten system świetnie się sprawdzał, o ile do zbiorniczka laliśmy naftę i sprawna była instalacja świecy. Świeca stosowana w MTZ ma elektrozawór, natomiast świeca płomieniowa ma w sobie zawór, który pod wpływem temperatury otwiera paliwo, często jest to zawór bimetaliczny. Niektórzy podpowiadają, aby do małego zbiorniczka wlewać benzynę. Jednak to będzie zbyt łatwopalne i mocniej wybuchowe. Nie należy stosować benzyny! Zaleca się normalnie nalać olej napędowy (ON) do zbiorniczka. Patent ze zbiorniczkiem jest również stosowany w nowych Valtrach, gdzie jest specjalny zasobnik, który nie wymaga dolewania ON i, o dziwo, to działa.
Inne rozwiązanie to podłączenie świecy z układu paliwowego za pompką zasilającą. W czasie rozruchu podaje ona paliwo na żarnik. Patent z MTZ-a z osobnym zbiornikiem jest krytykowany, ponieważ precyzja podawania ON na świecę przy grawitacyjnym zasilaniu z takiego zbiorniczka jest równa zeru, bez żadnej dodatkowej pompki czy innego patentu. Dodatkowo sama ruska świeca nie najlepiej pracuje.
Diagnostyka i typowe problemy
Jeśli świeca grzeje, ale nie wpuszcza paliwa, możliwe, że ma zawór sterowany bimetalem. Jeśli nie podaje paliwa, warto spróbować ją wykręcić, przepłukać i przedmuchać miejsce dojścia paliwa, gdyż po długim okresie nieużywania często zatyka ją brud. Nowa świeca płomieniowa kosztuje grosze. Jeśli po podłączeniu ON w zbiorniczku świecy do akumulatora nie wydobywa się żaden płomień, tylko dymek, może to wskazywać na problem ze świecą.
Świece żarowe szybkiego grzania (nowoczesne rozwiązania)
Postęp techniki pozwolił na zastąpienie awaryjnych i zawodnych systemów podgrzewania bardziej skutecznymi. Przełomem w dziedzinie zimowego uruchamiania ciągników rolniczych było zastosowanie świec żarowych szybkiego grzania. Wymagało ono niewielkich przeróbek w konstrukcjach głowic, ale efekt był znakomity. Ciągniki w końcu zaczęły zapalać (prawie) na dotyk.
Charakterystyka i zasada działania
Charakterystyczną cechą rozwiązania tego typu jest umieszczenie świecy na każdym cylindrze, wewnątrz głowicy. Świece takie przypominają z wyglądu ołówek i umieszczone są w samej głowicy, zwykle w kanale równoległym do kanału wtryskiwacza paliwa. W odróżnieniu od wcześniejszych konstrukcji ogrzewających powietrze w kolektorze ssącym, świece szybkiego grzania oddają ciepło bezpośrednio do komory spalania, co czyni ten system skuteczniejszym i bardziej wydajnym.
Zaletą takich świec żarowych jest ich charakterystyka pracy: nagrzewają się bardzo szybko (stąd ich nazwa). Nadmiar emitowanego ciepła przekazywany jest wprost do głowicy silnika, dzięki czemu nie dochodzi tu do strat. Zestaw takich świec żarowych podłączony jest zazwyczaj szeregowo i uruchamiany z kabiny przez przekaźnik prądowy. Świece płomieniowe montują w nowych Valtrach i to działa idealnie, zapewniając mało prądu i dużą efektywność.
Wady
Świece żarowe szybkiego grzania mają tylko jedną wadę. Ze względu na rodzaj podłączenia elektrycznego, gdy zepsuje się jedna z nich, nie działa także cała reszta. Wymiana jednak nie jest niczym trudnym, a zdiagnozowanie uszkodzonej świecy jest niezmiernie łatwe.
Praktyczne aspekty montażu i konserwacji
Podłączenie elektryczne i czas grzania
Świeca płomieniowa jest zazwyczaj podłączona bezpośrednio pod stacyjkę (czarny gruby kabel). Włącza się ją w pozycjach stacyjki, np. trzy pozycje to: 0 (wyłączone), 1 (odbiorniki + grzanie), 2 (rozruch). Ważne jest, aby sprawdzić, czy na czarnym przewodzie idącym do świecy jest prąd. Jeśli jest napięcie, a świeca nie grzeje, należy ją sprawdzić. Jeśli kupiło się tanią świecę (np. za 12 zł), często zdarza się, że nowa nie działa. Można ją podpiąć do akumulatora tak, aby można było sprawnie rozłączyć, i podać napięcie na 6-8 sekund, aby zobaczyć, czy spirala rozgrzewa się do czerwoności. Jeśli nie ma napięcia na przewodzie przy świecy, należy sprawdzić wyjście ze stacyjki. Jeśli tam jest napięcie, oznacza to uszkodzony przewód. Jeśli napięcia nie ma na wyjściu ze stacyjki, problem leży w stacyjce.
Montaż świecy płomieniowej do Ursusa c 360.
Dobór przewodów i rozruszników
Co do przekroju przewodu, zaleca się zastosowanie 4 mm², ze względu na duży prąd pobierany przez taką świecę. Wyłącznik taki jak ze startera zazwyczaj wystarczy, ewentualnie można by założyć mniejszy, ale sterujący przekaźnikiem.
Można również spróbować z rozrusznikiem na przekładni podwyższającej moment obrotowy. Taki rozrusznik przy akumulatorze 90 Ah kręci silnikiem bardzo dynamicznie. Różne opinie krążą o trwałości tych rozruszników, jednak kilku użytkowników ma je po parę lat i działają. Nawet jeśli ciągnik nie miał zamontowanej świecy żarowej, to dzięki takiemu rozrusznikowi bez problemu odpalił przy temperaturze -12 stopni.
Najlepszym i najtańszym rozwiązaniem do wspomagania rozruchu jest świeca 11V plus zbiorniczek. Lepiej skompletować sobie zestaw samodzielnie, kupując tylko świecę i włącznik, jeśli reszta komponentów jest dostępna. Jeśli zamierza się montować świece żarowe innego typu, warto zmienić głowice na takie, które mają dla nich odpowiednie miejsce.