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Enregistrement W4394617561 · doi:10.4271/2024-01-2114

Downsizing a Heavy-Duty Natural Gas Engine by Scaling the Air Handling System and Leveraging Phenomenological Combustion Model

2024· article· en· W4394617561 sur OpenAlexaff
Navid Balazadeh, Sandeep Munshi, Mahdi Shahbakhti, Gordon McTaggart-Cowan

Notice bibliographique

RevueSAE technical papers on CD-ROM/SAE technical paper series · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineChemical Engineering
ThématiqueAdvanced Combustion Engine Technologies
Établissements canadiensUniversity of AlbertaSimon Fraser University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésHeavy dutyNatural gasCombustionScalingEnvironmental scienceComputer scienceEngineeringWaste managementAutomotive engineeringChemistryMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

<div class="section abstract"><div class="htmlview paragraph">A potential route to reduce CO<sub>2</sub> emissions from heavy-duty trucks is to combine low-carbon fuels and a hybrid-electric powertrain to maximize overall efficiency. A hybrid electric powertrain can reduce the peak power required from the internal combustion engine, leading to opportunities to reduce the engine size but still meet vehicle performance requirements. Although engine downsizing in the light-duty sector can offer significant fuel economy savings mainly due to increased part-load efficiency, its benefits and downsides in heavy-duty engines are less clear. As there has been limited published research in this area to date, there is a lack of a standardized engine downsizing procedure. This paper uses an experimentally validated one-dimensional phenomenological combustion model in a commercial engine simulation software GT-SUITE™ alongside turbocharger scaling methods to develop downsized engines from a baseline 6cyl (2.1 L/cyl, 26 kW/L) pilot-ignition, direct-injection natural gas engine. Since there is a reduced power demand from the engine in the hybrid powertrain over transient drive cycles, this study compares two methodologies to achieve a 230 kW engine: a reduction in number of cylinders at fixed displacement (4cyl- 2.1 L/cyl) and a reduction in cylinder displacement volume but retaining six cylinders (6cyl-1.4 L/cyl). The power for the downsized engine is reduced compared to the baseline engine since a future hybrid powertrain will not need as much power as a non-hybrid. By retaining similar total displacement and equivalent power rating, the impacts of engine size reduction can be distinguished from the scaling of the turbocharging and air handling system. The engines are evaluated over a series of steady-state and transient cycles based on a reduced load duty cycle for an engine in a hybridized vehicle. The results indicated that, as expected, downsized engines demonstrate increased peak cylinder pressure, exhaust gas temperature, boost pressure, and turbocharger speed compared to the baseline engine when all engines undergo the same reduced load duty cycle. Distinctly, the 6 cyl-1.4 L/cyl variant showed increased heat losses due to the higher surface area to volume ratio in the combustion chamber, while the 4 cyl-2.1 L/cyl variant had higher exhaust enthalpy losses. Both downsized engines showed lower friction losses than the baseline engine. Due to these offsetting effects, neither of the downsized engines showed a significant improvement in brake specific fuel consumption (BSFC). The change in mass due to the smaller engine offers only a minor improvement in payload capacity compared to the reduction in the maximum torque.</div></div>

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Intégrité de la recherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,834
Score d'incertitude au seuil0,999

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,012
Tête enseignante GPT0,230
Écart entre enseignants0,218 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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