Performance and emissions characteristics of hydrogen-diesel heavy-duty engines: The influence of engine control parameters
Notice bibliographique
Résumé
The introduction of gaseous hydrogen (H 2 ) into the intake air of a heavy-duty diesel engine results in H 2 -diesel dual-fuel (HDDF) combustion, which offers a near-term pathway to reduce CO 2 emissions in heavy-duty long-haul trucking. Since H 2 introduction impacts oxygen availability, combustion characteristics, and emissions simultaneously, it is imperative to appropriately optimize and control the input parameters including intake air pressure, diesel injection timing, and EGR ratio. This study investigates the impacts of these controlling parameters on the combustion characteristics, limiting factors, and emissions of an HDDF engine. Experimental tests were conducted on a 2.4 L, single-cylinder research engine under medium load and speed conditions (1200 rpm, 8 bar brake mean effective pressure) with varying H 2 fractions. The results show that engine performance and combustion parameters are not solely influenced by H 2 introduction. Instead, the key factor is how H 2 introduction affects combustion phasing and fuels equivalence ratio at various intake air pressures and diesel injection timings. The findings demonstrate that technical challenges in HDDF combustion, such as combustion harshness (indicated by maximum rate of pressure rise) and unburned H 2 (“H 2 slip”) can be addressed through coordinated control of intake air pressure, diesel injection timing, and EGR ratio based on H 2 energy ratio. At high H 2 energy ratios, adding 20% EGR effectively reduced combustion harshness by up to 40% and NOx emissions by 68%, with negligible impact on brake thermal efficiency and H 2 slip. At a given EGR level, precise control of combustion phasing and intake pressure enabled the introduction of 40% H 2 energy ratio, resulting in 40% reduction in CO₂ emissions and 55% reduction in particulate matter emissions, with no increase in NOx levels compared to the baseline diesel operation. These outcomes establish simultaneous adjustment of key engine control parameters as a practical strategy to maximize H 2 introduction while addressing technical challenges in HDDF combustion. This ensures comparable engine performance with significantly lower CO 2 emissions compared to conventional heavy-duty diesel engines. • Boost pressure and diesel timing control can offset the combustion and emission impacts of adding H 2 to a diesel engine. • Adding 40% H 2 reduced CO 2 by 40% and PM by 55% in a heavy-duty engine with independent boost, timing and EGR control. • Controlling diesel timing and boost pressure in combination achieved comparable BTE and NOx as diesel engines with 40% H 2 . • Introducing 20% EGR reduced H 2 -diesel combustion harshness by 40% and NOx emissions by 68%. • Over 99% of the introduced H 2 participated in the combustion for overall equivalence ratios above 0.4.
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 machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».