Perkins 402D, 403D, 404D Industrial Engine. Manual - part 9

SEBU8311-01

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Operation Section

Cold Weather Operation

Cold Weather Operation

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Cold Weather Operation

 

Perkins Diesel Engines can operate effectively in

cold weather. During cold weather, the starting and

the operation of the diesel engine is dependent on

the following items:

•

The type of fuel that is used

•

The viscosity of the engine oil

•

The operation of the glow plugs

•

Optional Cold starting aid

•

Battery condition

This section will cover the following information:

•

Potential problems that are caused by cold weather

operation

•

Suggest steps which can be taken in order to

minimize starting problems and operating problems

when the ambient air temperature is between

0° to−40 °C (32° to 40 °F).

The operation and maintenance of an engine in

freezing temperatures is complex . This is because

of the following conditions:

•

Weather conditions

•

Engine applications

Recommendations from your Perkins dealer or

your Perkins distributor are based on past proven

practices. The information that is contained in

this section provides guidelines for cold weather

operation.

Hints for Cold Weather Operation

•

If the engine will start, operate the engine until a

minimum operating temperature of 81 °C (177.8 °F)

is achieved. Achieving operating temperature will

help prevent the intake valves and exhaust valves

from sticking.

•

The cooling system and the lubrication system

for the engine do not lose heat immediately upon

shutdown. This means that an engine can be shut

down for a period of time and the engine can still

have the ability to start readily.

•

Install the correct specification of engine lubricant

before the beginning of cold weather.

•

Check all rubber parts (hoses, fan drive belts, etc)

weekly.

•

Check all electrical wiring and connections for any

fraying or damaged insulation.

•

Keep all batteries fully charged and warm.

•

Fill the fuel tank at the end of each shift.

•

Check the air cleaners and the air intake daily.

Check the air intake more often when you operate

in snow.

•

Ensure that the glow plugs are in working order.

Refer to Testing and Adjusting Manual, “Glow Plug

- Test”.

Personal injury or property damage can result

from alcohol or starting fluids.

Alcohol or starting fluids are highly flammable and

toxic and if improperly stored could result in injury

or property damage.

Do not use aerosol types of starting aids such as

ether. Such use could result in an explosion and

personal injury.

•

For jump starting with cables in cold weather,

refer to the Operation and Maintenance Manual,

“Starting with Jump Start Cables.” for instructions.

Viscosity of the Engine Lubrication
Oil

Correct engine oil viscosity is essential. Oil viscosity

affects the amount of torque that is needed to

crank the engine. Refer to this Operation and

Maintenance Manual, “Fluid Recommendations” for

the recommended viscosity of oil.

Recommendations for the Coolant

Provide cooling system protection for the lowest

expected outside temperature. Refer to this Operation

and Maintenance Manual, “Fluid Recommendations”

for the recommended coolant mixture.

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Operation Section

Cold Weather Operation

In cold weather, check the coolant often for the

correct glycol concentration in order to ensure

adequate freeze protection.

Engine Block Heaters

Engine block heaters (if equipped) heat the

engine jacket water that surrounds the combustion

chambers. This provides the following functions:

•

Startability is improved.

•

Warm up time is reduced.

An electric block heater can be activated once

the engine is stopped. An effective block heater

is typically a 1250/1500 W unit. Consult your

Perkins dealer or your Perkins distributor for more

information.

Idling the Engine

When idling after the engine is started in cold

weather, increase the engine rpm from 1000 to 1200

rpm. This will warm up the engine more quickly.

Maintaining an elevated low idle speed for extended

periods will be easier with the installation of a hand

throttle. The engine should not be “raced” in order to

speed up the warm up process.

While the engine is idling, the application of a light

load (parasitic load) will assist in achieving the

minimum operating temperature. The minimum

operating temperature is 82 °C (179.6 °F).

Recommendations for Coolant
Warm Up

Warm up an engine that has cooled below normal

operating temperatures due to inactivity. This should

be performed before the engine is returned to full

operation. During operation in very cold temperature

conditions, damage to engine valve mechanisms can

result from engine operation for short intervals. This

can happen if the engine is started and the engine is

stopped many times without being operated in order

to warm up completely.

When the engine is operated below normal operating

temperatures, fuel and oil are not completely burned

in the combustion chamber. This fuel and oil causes

soft carbon deposits to form on the valve stems.

Generally, the deposits do not cause problems and

the deposits are burned off during operation at

normal engine operating temperatures.

When the engine is started and the engine is stopped

many times without being operated in order to warm

up completely, the carbon deposits become thicker.

This can cause the following problems:

•

Free operation of the valves is prevented.

•

Valves become stuck.

•

Pushrods may become bent.

•

Other damage to valve train components can

result.

For this reason, when the engine is started,

the engine must be operated until the coolant

temperature is 71 °C (160 °F) minimum. Carbon

deposits on the valve stems will be kept at a minimum

and the free operation of the valves and the valve

components will be maintained.

In addition, the engine must be thoroughly warmed in

order to keep other engine parts in better condition

and the service life of the engine will be generally

extended. Lubrication will be improved. There will be

less acid and less sludge in the oil. This will provide

longer service life for the engine bearings, the piston

rings, and other parts. However, limit unnecessary

idle time to ten minutes in order to reduce wear and

unnecessary fuel consumption.

The Water Temperature Regulator and
Insulated Heater Lines

The engine is equipped with a water temperature

regulator. When the engine coolant is below the

correct operating temperature jacket water circulates

through the engine cylinder block and into the

engine cylinder head. The coolant then returns to the

cylinder block via an internal passage that bypasses

the valve of the coolant temperature regulator. This

ensures that coolant flows around the engine under

cold operating conditions. The water temperature

regulator begins to open when the engine jacket

water has reached the correct minimum operating

temperature. As the jacket water coolant temperature

rises above the minimum operating temperature the

water temperature regulator opens further allowing

more coolant through the radiator to dissipate excess

heat.

The progressive opening of the water temperature

regulator operates the progressive closing of the

bypass passage between the cylinder block and

head. This ensures maximum coolant flow to

the radiator in order to achieve maximum heat

dissipation.

Note: Perkins discourages the use of all air flow

restriction devices such as radiator shutters.

Restriction of the air flow can result in the following:

high exhaust temperatures, power loss, excessive

fan usage, and reduction in fuel economy.

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Operation Section

Cold Weather Operation

A cab heater is beneficial in very cold weather. The

feed from the engine and the return lines from the

cab should be insulated in order to reduce heat loss

to the outside air.

Insulating the Air Inlet and Engine
Compartment

When temperatures below −18 °C (−0 °F) will be

frequently encountered, an air cleaner inlet that

is located in the engine compartment may be

specified. An air cleaner that is located in the engine

compartment may also minimize the entry of snow

into the air cleaner. Also, heat that is rejected by the

engine helps to warm the intake air.

Additional heat can be retained around the engine by

insulating the engine compartment.

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Fuel and the Effect from Cold

Weather

 

Note: Only use grades of fuel that are recommended

by Perkins. Refer to this Operation and Maintenance

Manual, “Fluid Recommendations”.

The following fuels can be used in this series of

engine.

•

Group 1

•

Group 2

•

Group 3

•

Special Fuels

Perkins prefer only Group 1 and Group 2 fuels for

use in this series of engines.

Group 1 fuels are the preferred Group of Fuels for

general use by Perkins. Group 1 fuels maximize

engine life and engine performance. Group 1 fuels

are usually less available than Group 2 fuels.

Frequently, Group 1 fuels are not available in colder

climates during the winter.

Note: Group 2 fuels must have a maximum wear

scar of 650 micrometers (HFRR to ISO 12156-1).

Group 2 fuels are considered acceptable for issues

of warranty. This group of fuels may reduce the life

of the engine, the engine’s maximum power, and the

engine’s fuel efficiency.

When Group 2 diesel fuels are used the following

components provide a means of minimizing problems

in cold weather:

•

Glow plugs (if equipped)

•

Engine coolant heaters, which may be an OEM

option

•

Fuel heaters, which may be an OEM option

•

Fuel line insulation, which may be an OEM option

There are three major differences between Group

1 fuels and Group 2 fuels. Group 1 fuels have the

following different characteristics to Group 2 fuels.

•

A lower cloud point

•

A lower pour point

•

A higher energy per unit volume of fuel

Note: Group 3 fuels reduce the life of the engine. The

use of Group 3 fuels is not covered by the Perkins

warranty.

Group 3 fuels include Low Temperature Fuels and

Aviation Kerosene Fuels.

Special fuels include Biofuel.

The cloud point is a temperature that allows wax

crystals to form in the fuel. These crystals can cause

the fuel filters to plug.

The pour point is the temperature when diesel fuel

will thicken. The diesel fuel becomes more resistant

to flow through fuel lines, fuel filters,and fuel pumps.

Be aware of these facts when diesel fuel is

purchased. Consider the average ambient air

temperature for the engine’s application. Engines

that are fueled in one climate may not operate well if

the engines are moved to another climate. Problems

can result due to changes in temperature.

Before troubleshooting for low power or for poor

performance in the winter, check the fuel for waxing.

Low temperature fuels may be available for engine

operation at temperatures below 0 °C (32 °F). These

fuels limit the formation of wax in the fuel at low

temperatures.

For more information on cold weather operation, refer

to the Operation and Maintenance Manual, “Cold

Weather Operation and Fuel Related Components in

Cold Weather”.

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Operation Section

Cold Weather Operation

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Fuel Related Components in

Cold Weather

 

Fuel Tanks

Condensation can form in partially filled fuel tanks.

Top off the fuel tanks after you operate the engine.

Fuel tanks should contain some provision for draining

water and sediment from the bottom of the tanks.

Some fuel tanks use supply pipes that allow water

and sediment to settle below the end of the fuel

supply pipe.

Some fuel tanks use supply lines that take fuel

directly from the bottom of the tank. If the engine is

equipped with this system, regular maintenance of

the fuel system filter is important.

Drain the water and sediment from any fuel storage

tank at the following intervals: weekly, oil changes,

and refueling of the fuel tank. This will help prevent

water and/or sediment from being pumped from the

fuel storage tank and into the engine fuel tank.

Fuel Filters

It is possible that a primary fuel filter is installed

between the fuel tank and the engine fuel inlet. After

you change the fuel filter, always prime the fuel

system in order to remove air bubbles from the fuel

system. Refer to the Operation and Maintenance

Manual in the Maintenance Section for more

information on priming the fuel system.

The micron rating and the location of a primary fuel

filter is important in cold weather operation. The

primary fuel filter and the fuel supply line are the most

common components that are affected by cold fuel.

Fuel Heaters

Note: The OEM may equip the application with fuel

heaters. If this is the case, disconnect an electric type

of fuel heater in warm weather in order to prevent

overheating of the fuel. If the type of fuel heater is a

heat exchanger, the OEM should have included a

bypass for warm weather. Ensure that the bypass is

operational during warm weather in order to prevent

overheating of the fuel.

For more information about fuel heaters (if equipped),

refer to the OEM information.