Numerical simulation of the diesel engine starting considering air pre-heating in the intake system

封面


如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: Low temperature of the intake air is one of the reasons of difficult starting of a cold diesel engine in conditions of negative outside temperatures. For a reliable staring of a cold diesel engine, it is necessary to have the temperature at the end of the compression stroke higher than the fuel self-ignition temperature. As the temperature at the end of the compression stroke is defined, first, by the temperature at the end of the intake stroke, the mentioned condition can be satisfied with preliminary warming of the air entering in a cylinder.

AIMS: The article is devoted to solving the task related to development of a mathematical model of a diesel engine taking into account air pre-heating in the intake system and ensuring simulation of the pre-starting mode, starting and operation of a diesel engine in conditions of low negative outside temperature.

METHODS: The enhanced mathematical model of a diesel engine basing on heat mechanics (thermodynamics of opened systems) which reflects main features of an internal combustion engine (ICE) as the system transforming energy in time domain is proposed in the article. The mathematical model’s equation system is based on laws of conservation of energy and mass, solid bodies’ motion equation and includes differential equations of changing of temperature and density of the working body in a cylinder, in the intake system and in the ICE’s crankcase, the ideal gas state equation as well as differential equations of changing of rotation velocity and rotation angle of an engine’s crankshaft.

RESULTS: The mathematical model was tried out on the example of the 1Ch9.5/8.0 multi-purposed air-cooled diesel engine. The results of simulation of the pre-starting mode, starting and operation of the diesel engine taking into account air pre-heating in the intake system are presented in the article.

CONCLUSIONS: Implementation of air pre-heating at the intake in the design of diesel engines is the most effective way of ensure starting of the engines at low negative outside temperature. The obtained results help to develop recommendations of choosing power and operation modes of pre-heating devices for ensuring starting and operation of diesel engines in conditions of low negative outside temperatures.

作者简介

Mikhail Elagin

Tula State University

Email: elaginmy@rambler.ru
ORCID iD: 0009-0007-3865-1326
SPIN 代码: 6970-8013
Scopus 作者 ID: 57193742538
https://tulsu.ru/employees/986

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Transport and Technological Machines and Processes Department

俄罗斯联邦, Tula

Roman Khmelev

Tula State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: aiah@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-2156-1075
SPIN 代码: 9759-6413
Scopus 作者 ID: 57193747213
Researcher ID: AAA-8065-2021
https://tulsu.ru/employees/992

Associate Professor, Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Transport and Technological Machines and Processes Department, Leading Researcher

俄罗斯联邦, Tula

参考

  1. Babichev AA, Smolin AA. Measures to improve the starting of a piston engine at low temperatures. In: Architecture. Construction. Transport. Technologies. Innovation. Materials of the international congress. Omsk: SibADI; 2013:26–29. (in Russ).
  2. Kozlov AA. On the issue of increasing the efficiency of diesel starting. Vestnik SibADI. 2018;15(5):650–659. (in Russ).
  3. Pavlov DV, Khmelev RN. Peculiarities of operation of small-sized diesel engines in Arctic conditions. Alternativnye istochniki energii v transportno-tekhnologicheskom komplekse: problemy i perspektivy ratsionalnogo ispolzovaniya. 2016;3(3(6)):241–247. (in Russ).
  4. Kharitonov VV. Povyshenie effektivnosti puska avtotraktornogo dizelya v usloviyakh nizkikh temperatur okruzhayushchego vozdukha [dissertation] Moscow; 2005. (in Russ).
  5. Pavlov DV. Uluchshenie puskovykh kachestv malorazmernykh dizeley s vozdushnym okhla-zhdeniem v usloviyakh otritsatelnykh temperatur do minus 60°C prinuditelnoy podachey i podogrevom vozdushnogo zaryada [dissertation] Tula; 2022. (in Russ).
  6. Akimov SV, Chizhkov YuP. Electrical equipment of cars: textbook for universities. Moscow: OOO «Knizhnoe izdatelstvo «Za rulem»; 2007. (in Russ).
  7. Elagin MYu. Thermodynamics of open systems. Tula: Izd-vo TulGU; 2013. (in Russ).
  8. Elagin MYu, Khmelev RN. Fundamentals of mathematical modeling of work processes in internal combustion engines: textbook. allowance. Tula: Izd-vo TulGU; 2023. (in Russ).
  9. Agureev IE, Elagin MYu, Khmelev RN, et al. Mathematical modeling of the pre-start operating mode of a small-sized diesel engine under conditions of low negative temperatures. Dvigatelestroenie. 2022;4(290):82–89. (in Russ). doi: 10.18698/jec.2022.4.0-00
  10. Yelagin MY, Pavlov DV, Khmelev RN. Development and testing of a mathematical model of the engine pre-start operation at low ambient temperatures. Izvestiya MGTU MAMI. 2020;14(2):78–84. doi: 10.31992/2074-0530-2020-44-2-78-84
  11. Svidetelstvo o registratsii programmy dlya EVM, Patent RUS № 2020661037 / 17.09.2020. Platonov KYu, Pavlov DV, Khmelev RN. Dinamicheskaya model bystrokhodnogo dizelya s vozdushnym okhlazhdeniem. (in Russ). Accessed: 02.05.2023. Available from: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=EVM&DocNumber=2020661037&TypeFile=html

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. The analytical model of an ICE.

下载 (58KB)
3. Fig. 2. Changing the instant and average rotation frequencies at the mode of engine rotating with a starter and consequent starting.

下载 (150KB)
4. Fig. 3. Changing the temperature in a cylinder and in the intake system at the mode of engine rotating with a starter and consequent starting.

下载 (264KB)

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».