Abstract Compressed natural gas (CNG) enrichment ignited by the diesel fuel in the compression ignition engine generally reveals low thermal efficiency and high carbon monoxide (CO) and total hydrocarbons (THC) emissions at low load due to the over-lean mixture. This paper aims to numerically study the improvement effectiveness of throttling on the efficiency and emissions in the conventional dual-fuel (CDF)/reactivity controlled compression ignition (RCCI) combustion modes with CNG mixture ignited by diesel and diesel/n-butanol blends at low load. Two pilot fuels and two combustion modes were compared by sweeping the intake air pressure (Pin) from 1.0 to 0.7 bar based on a fixed CA50 of 2 °CA ATDC, indicated mean effective pressure (IMEP) of 2.5 bar approximately, and CNG substitution rate of 50%. The numerical results showed that reducing Pin can significantly improve the combustion efficiency and THC emission due to the increased fuel/air concentration. In comparison with CDF combustion, RCCI combustion obtains higher combustion efficiency and lower THC emission. CO is reduced gradually with the decreasing Pin in the RCCI combustion, and having the similar level as that in the CDF combustion at Pin of 0.7 bar. N-butanol addition can further reduce the CO and THC emissions in the RCCI combustion with the reducing Pin. Overall, it reveals that diesel blended with n-butanol as the pilot fuel in the RCCI combustion at low intake air pressure is more favorable for the improvement of efficiency and emissions at low load.

中文翻译：

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柴油和柴油/生物燃料混合物点燃 CNG 的 CDF/RCCI 燃烧的节流效应研究

摘要 压缩点火发动机中柴油燃料点燃的压缩天然气 (CNG) 浓缩通常显示低热效率和高一氧化碳 (CO) 和总碳氢化合物 (THC) 排放，由于混合气过稀。本文旨在数值研究节流对传统双燃料 (CDF)/反应性控制压缩点火 (RCCI) 燃烧模式中的效率和排放的改进效果，其中 CNG 混合物由柴油和柴油/正丁醇混合物点燃。加载。通过基于 2 °CA ATDC 的固定 CA50、大约 2.5 bar 的平均有效压力 (IMEP) 和 CNG 替代率，通过将进气压力 (Pin) 从 1.0 扫到 0.7 bar 来比较两种引燃燃料和两种燃烧模式50%。数值结果表明，由于燃料/空气浓度的增加，减少 Pin 可以显着提高燃烧效率和 THC 排放。与CDF燃烧相比，RCCI燃烧获得更高的燃烧效率和更低的THC排放。CO在RCCI燃烧中随着Pin的减小而逐渐减少，并且在Pin为0.7 bar时与CDF燃烧中的CO水平相似。添加正丁醇可以通过还原 Pin 进一步减少 RCCI 燃烧中的 CO 和 THC 排放。总体而言，表明柴油与正丁醇混合作为低进气压力下RCCI燃烧的先导燃料更有利于提高低负荷下的效率和排放。与CDF燃烧相比，RCCI燃烧获得更高的燃烧效率和更低的THC排放。CO在RCCI燃烧中随着Pin的减小而逐渐减少，并且在Pin为0.7 bar时与CDF燃烧中的CO水平相似。添加正丁醇可以通过还原 Pin 进一步减少 RCCI 燃烧中的 CO 和 THC 排放。总体而言，表明柴油与正丁醇混合作为低进气压力下RCCI燃烧的先导燃料更有利于提高低负荷下的效率和排放。与CDF燃烧相比，RCCI燃烧获得更高的燃烧效率和更低的THC排放。CO在RCCI燃烧中随着Pin的减小而逐渐减少，并且在Pin为0.7 bar时与CDF燃烧中的CO水平相似。添加正丁醇可以通过还原 Pin 进一步减少 RCCI 燃烧中的 CO 和 THC 排放。总体而言，表明柴油与正丁醇混合作为低进气压力下RCCI燃烧的先导燃料更有利于提高低负荷下的效率和排放。添加正丁醇可以通过还原 Pin 进一步减少 RCCI 燃烧中的 CO 和 THC 排放。总体而言，表明柴油与正丁醇混合作为低进气压力下RCCI燃烧的先导燃料更有利于提高低负荷下的效率和排放。添加正丁醇可以通过还原 Pin 进一步减少 RCCI 燃烧中的 CO 和 THC 排放。总体而言，表明柴油与正丁醇混合作为低进气压力下RCCI燃烧的先导燃料更有利于提高低负荷下的效率和排放。