Justification of usability of the heat accumulator of phase transition in vehicles’ engines pre-start warming-up procedure

Abstract

BACKGROUND: The trend of activity increase in exploration of transpolar areas has been observed for recent years. Negative temperatures, the key feature of the North, have a negative impact on state of piston engines of on-ground transport. In engine’s cylinders, the process of transition of liquid fuel in gaseous state goes before the mixture ignition. Negative temperatures affect the phase transition process and impede the working body homogenization. Therefore, engine pre-start warming-up procedure goes before successful engine start. Existing typical methods of pre-start warming-up demand fuel consumption and, generally, significant staff resources. Achievements of modern science offer new technologies for solving the issues of warming-up procedures based on accumulating, storage and deployment of heat energy produces by an engine during its operation.

AIM: Justification of usability of the heat accumulator of phase transition in pre-start warming-up procedure for vehicles’ engines operating in conditions of negative temperatures of cold climate.

METHODS: Numerical values of heat accumulator charging period depending on temperature of heat-accumulating material at various initial temperatures of coolant as well as values of the discharging period depending on temperature of heat-accumulating material at various coolant rates were defined experimentally. High-density polyethylene was used as a heat-accumulating material.

RESULTS: As a result of the described experiment, curves of heat accumulator charging period depending on heat-accumulating material temperature at various initial temperatures of coolant and curves of heat accumulator discharging period depending on coolant temperature at various coolant rates were built.

CONCLUSIONS: It is found that the heat accumulator of phase transition with high-density polyethylene as a heat-accumulating material can be used for improving the reliability of vehicles’ piston engine start in conditions of negative temperatures of cold climate.

Keywords

heat accumulator of phase transition / high-density polyethylene / coolant rate / negative temperatures / pre-start engine warming-up procedure / successful engine start / heat-accumulating material / heat-transfer processes

References

[1] Kolunin AV. Vliyanie nizkikh temperatur okruzhayushchey sredy na periodichnost tekhnicheskogo obsluzhivaniya silovykh ustanovok dorozhnykh i stroitelnykh mashin [dissertation] Omsk; 2006. EDN: NOLQPP

[2] Колунин А. В. Влияние низких температур окружающей среды на периодичность технического обслуживания силовых установок дорожных и строительных машин: дисc. … кандидат тех. наук. Омск, 2006. EDN: NOLQPP

[3] Kolunin AV, Materi IV, Derevskov NYu. Obzor sredstv obespecheniya puska dizelnykh dvigateley v usloviyakh otritsatelnykh temperature. Strategicheskaya stabilnost. 2021;4(97):34–38. EDN: KHYBCW

[4] Колунин А.В., Матери И.В., Деревсков Н.Ю. Обзор средств обеспечения пуска дизельных двигателей в условиях отрицательных температур // Стратегическая стабильность. 2021. № 4 (97). С. 34–38. EDN: KHYBCW

[5] Seledkin AA, Malozemov AA. Otsenka puskovykh kharakteristik dizeley tipa 4ch13/14 i chn13/14 v usloviyakh nizkikh temperatur okruzhayushchego vozdukha. In: Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Problemy ekspluatatsii i obsluzhivaniya transportno-tekhnologicheskikh mashin». Tyumen. 08 aprelya 2009. Tyumen; 2009:305–310.

[6] Селёдкин А.А., Малозёмов А.А. Оценка пусковых характеристик дизелей типа 4ч13/14 и чн13/14 в условиях низких температур окружающего воздуха. В кн.: Материалы Международной научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин». Тюмень. 08 апреля 2009. Тюмень, 2009. С. 305–310.

[7] Seledkin AA, Malozemov AA, Gertsev VV. Effektivnost meropriyatiy po uluchsheniyu puskovykh kharakteristik dizeley razmernostyu 13/14. Nauchnye problemy transporta Sibiri i dalnego vostoka. 2009;2:220–223. EDN: LPWZHJ

[8] Селёдкин А.А., Малозёмов А.А., Герцев В.В. Эффективность мероприятий по улучшению пусковых характеристик дизелей размерностью 13/14 // Научные проблемы транспорта Сибири и дальнего востока. 2009. № 2. С. 220–223. EDN: LPWZHJ

[9] Romanov DV, Kukis VS, Malozemov AA. Uluchshenie puskovykh kachestv dizeley razmernostyu 13/14. Nauchnye problemy transporta Sibiri i Dalnego Vostoka. 2011;1:211–214. EDN: LPWZHJ

[10] Романов Д.В., Кукис В.С., Малоземов А.А. Улучшение пусковых качеств дизелей размерностью 13/14 // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2011. № 1. С. 211–214. EDN: LPWZHJ

[11] Kolunin AV, Altukhov YaV, Terzi DV, et al. Teplovoy akkumulyator kak sredstvo povysheniya puskovoy nadezhnosti porshnevykh dvigateley v usloviyakh otritsatelnykh temperatur. In: Sbornik materialov 9 mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Tekhnika i tekhnologiya neftekhimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva» 2019. Omsk: OmGTU; 2019:179–180.

[12] Колунин А.В., Алтухов Я.В., Терзи Д.В. и др. Тепловой аккумулятор как средство повышения пусковой надёжности поршневых двигателей в условиях отрицательных температур. В кн.: Сборник материалов 9 международной научно-технической конференции «Техника и техно-логия нефтехимического и нефтегазового производства» 2019. Омск: ОмГТУ, 2019. С. 179–180.

[13] Patent RUS 2052734 / 20.01.1996. Byul. №2. Alekseev GL, Borisov SYu, Alekseev GL, et al. Akkumulyator teploty. [cited: 08.10.2023] Available from: https://elibrary.ru/download/elibrary_38026453_11655862.pdf EDN: VMTDIY

[14] Патент РФ 2052734 / 20.01.1996. Бюл. №2. Алексеев Г.Л., Борисов С.Ю., Алексеев Г.Л. и др. Аккумулятор теплоты. Дата обращения: 08.10.2023. Режим доступа: https://elibrary.ru/download/elibrary_38026453_11655862.pdf EDN: VMTDIY

[15] Patent RUS 2755235 / 14.09.2021. Byul. № 26. Shabalin DV, Terzi DV, Altukhov YaV, et al. Sposob i ustroystvo predpuskovoy podgotovki dvigatelya vnutrennego sgoraniya. [cited: 08.10.2023] Available from: https://elibrary.ru/download/elibrary_46606177_39024178.PDF EDN: DZJMMC

[16] Патент RU 2755235 / 14.09.2021. Бюл. № 26. Шабалин Д.В., Терзи Д.В., Алтухов Я.В. и др. Способ и устройство предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания. Дата обращения: 08.10.2023. Режим доступа: https://elibrary.ru/download/elibrary_46606177_39024178.PDF EDN: DZJMMC

[17] Terzi DV. Induktsionnaya podderzhka rabotosposobnosti teplovogo akkumulyatora dvigatelya v usloviyakh otritsatelnykh temperature. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2019;4(75):145–150. EDN: BTTDKT doi: 10.23968/1999-5571-2019-16-4-145-150

[18] Терзи Д.В. Индукционная поддержка работоспособности теплового аккумулятора двигателя в условиях отрицательных температур // Вестник гражданских инженеров. 2019. № 4(75). С 145–150. EDN: BTTDKT doi: 10.23968/1999-5571-2019-16-4-145-150

[19] Terzi DV, Altukhov YaV. Ispolzovanie printsipa akkumulirovaniya energii dlya nadezhnogo puska dvigatelya v usloviyakh otritsatelnykh temperatur okruzhayushchey sredy. In: Materialy II Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Dinamika razvitiya sistemy voennogo obrazovaniya». Omsk: OGTU; 2020:133–141. EDN: ZYNSHK

[20] Терзи Д.В., Алтухов Я.В. Использование принципа аккумулирования энергии для надежного пуска двигателя в условиях отрицательных температур окружающей среды. В кн.: Материалы II Международной научно-практической конференции «Динамика развития системы военного образования». Часть 2. Омск: ОГТУ, 2020. С. 133–141. EDN: ZYNSHK

[21] Terzi DV, Altukhov YaV, Materi IV. Teplovoy akkumulyator fazovogo perekhoda kak sredstvo uluchsheniya puskovykh kharakteristik dvigateley v usloviyakh otritsatelnykh temperature. Voprosy oboronnoy tekhniki. Seriya 16: Tekhnicheskie sredstva protivodeystviya terrorizmu. 2020;5–6(143–144):92–98. EDN: MJNGCI

[22] Терзи Д.В., Алтухов Я.В., Матери И.В. Тепловой аккумулятор фазового перехода как средство улучшения пусковых характеристик двигателей в условиях отрицательных температур // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2020. № 5–6 (143–144). С. 92–98. EDN: MJNGCI

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector