A Holistic Approach to Reactivity-Controlled Compression Ignition Engine Performance: ۴E Analysis (Evaporation, Energy, Emissions, Exergy) and Multidimensional Efficiency Metrics under Varying Engine Speed
محل انتشار: مجله علم مهندسی خودرو، دوره: 15، شماره: 2
سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 8
فایل این مقاله در 35 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_IJAEIU-15-2_003
تاریخ نمایه سازی: 30 فروردین 1405
چکیده مقاله:
This study investigates the performance of Reactivity-Controlled Compression Ignition (RCCI) engines under varying engine speeds using a ۴E approach (Evaporation, Energy, Emissions, Exergy) and introduces innovative multidimensional efficiency indices. A ۱.۹-liter TDI Volkswagen engine was modeled in CONVERGE CFD software to analyze spray dynamics, combustion processes, and emissions across different engine speeds. New indices, including Evaporation-Energy Performance Index (EvEPI), Emission-Energy Synergy Index (EmESI), and Exergy-Emission Balance Index (ExEmBI), were developed to evaluate engine performance comprehensively. Results reveal that optimal performance occurs within ۱۶۰۰–۲۲۰۰ RPM, where fuel evaporation, combustion efficiency, and exergy utilization are maximized while emissions are minimized. For instance, at ۳۱۰۰ RPM, EvEPI increases sharply to ۹۸۵۷.۱۷ mg/ms, reflecting enhanced evaporation but also highlighting risks of non-uniform fuel-air mixing at high speeds. Conversely, EmESI for HC rises from ۳۳.۰۴ gr/kW.h at ۱۰۰۰ RPM to ۲۸۴.۹۰ gr/kW.h at ۳۱۰۰ RPM, indicating increased unburned hydrocarbons due to incomplete combustion. NOx emissions decrease from ۱۱.۵۱ gr/kW.h at ۱۶۰۰ RPM to ۲.۲۸ gr/kW.h at ۳۱۰۰ RPM, aligning with reduced combustion temperatures. Higher speeds lead to elevated HC and CO emissions due to shorter mixing times, while lower speeds increase NOx due to prolonged combustion durations. Exergy analysis shows total and second-law efficiencies peak at lower speeds, emphasizing the importance of optimizing operational parameters. These findings provide valuable insights for designing efficient, low-emission RCCI engines.
کلیدواژه ها:
نویسندگان
Mehran Nazemian
Vahdat institute of Higher Education, Torbat-e Jam
Mehrdad Nazemian
Mechanical Engineering, Sahand University of Technology
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :