Reactivity-controlled compression ignition (RCCI) combustion is considered one of the most promising low-temperature combustion (LTC) concepts aimed at reducing greenhouse gases for the transportation and power generation sectors. RCCI combustion mode is achieved by combining different fuel types with low and high temperatures. The aim of this study is to investigate combustion characteristics and reduce nitrogen oxide (NO_x) and carbon dioxide (CO₂) emissions. In this experimental study, the effects of the RCCI strategy using methanol/diesel fuel on combustion characteristics (ignition delay, combustion duration), engine performance (brake-specific fuel consumption and brake-specific energy consumption), and emissions were examined in a four-cylinder, turbocharged, dual-fuel engine. The experiments were conducted at a constant speed of 1750 rpm at partial loads (40 Nm, 60 Nm, 80 Nm, and 100 Nm). The test results obtained with diesel fuel were compared with the test results obtained with methanol at different mass flow rates. When the results were examined, the minimum ignition delay (ID) occurred at 40 Nm torque, 5.63 crank angle (CA) with M12 fuel, while the maximum ID occurred with M26 fuel at 80 Nm torque, showing an increasing trend as engine load (EL) increased. The highest combustion time (CD) was achieved with M26 fuel at 100 Nm torque, whereas the lowest was achieved with the same fuel (M26) at 40 Nm. While the minimum brake-specific fuel consumption (bsfc) was 45.9 g/kWh for conventional diesel fuel at 40 Nm, the highest bsfc was 104.88 g/kWh for 100 Nm with M26 fuel. Generally, bsfc tends to increase with increasing load. Brake-specific energy consumption (bsec) had the lowest value of 1950.58 kJ/kWh with conventional diesel fuel at 40 Nm and the highest value of 4034.69 kJ/kWh with M26 fuel at 100 Nm. As the methanol content increased, significant improvements were observed in (NO_x) and (CO₂) emissions, while hydrocarbon (HC) and oxygen (O₂) emissions increased as well. Smoke emissions decreased at low loads but tended to increase at high loads.

Dünyada insan nüfusunun ve taşıt sayısının artmasına bağlı olarak artan emisyon kirliliği, insan sağlığını ve doğayı olumsuz etkilemektedir. Bu kirletici emisyonlar, atmosferde sera gazı ve partiküllerin birikmesine neden olur. Bu da günümüzde, başta iklim değişikliği ve hava kirliliği olmak üzere birçok soruna yol açmaktadır. Dizel ve benzin motorlarının avantajlarını birleştiren RCCI motorlar, daha verimli ve temiz bir yanma sağlayan yenilikçi bir düşük sıcaklıkta yanma konseptidir. Bu konseptte, yüksek reaktiviteli ve düşük reaktiviteli olmak üzere en az iki farklı türde yakıt kullanılmaktadır. Bu çalışmada, düşük sıcak yakıtı olarak, yüksek oktan sayısı ile bilinen bir alkol yakıtı olan metanol ile geleneksel dizel yakıtı kullanılmıştır. Dört silindirli, turboşarjlı, su soğutmalı, common-rail yakıt enjeksiyon sistemine sahip bir dizel motor, emme manifolduna metanol yakıtı püskürtecek yeni bir enjektör eklenmesiyle birlikte RCCI yanma konseptine dönüştürülmüştür. Deneyler 1750 d/d sabit hızda ve dört farklı motor yükünde (40 Nm, 60 Nm, 80 Nm ve 100 Nm) gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada kullanılan metanol, 12,19 ve 26 g/d (M12, M19 ve M26) olmak üzere üç farklı kütlesel debide motora gönderilmiş, elde edilen sonuçlar dizel yakıtı ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışma ile common-rail yakıt enjeksiyon sistemine sahip metanol-dizel çift yakıtlı bir RCCI motorda, sabit emme havası sıcaklığında (55 oC), farklı metanol enerji oranlarında ve kısmi yüklerde detaylı olarak incelenmesi ve literatüre önemli katkı sağlanması amaçlanmıştır. Yanma karakteristikleri, (silindir basıncı, ısı dağılım oranı, kümülatif ısı dağılımı, basınç artış oranı, tutuşma gecikmesi ve yanma süresi) motor performansı (özgül yakıt tüketimi ve volümetrik verim) ve egzoz emisyon parametreleri (HC, CO2, O2, NOx ve is) incelenmiştir. Deneyler sonucunda, kullanılan metanol oranının artmasıyla birlikte basınç artış oranı değerinin M26 yakıtında vuruntu limitinde olduğu tespit edilmiştir. Motor yükü arttıkça maksimum silindir basınçlarının ve basınç artış oranlarının arttığı, maksimum ısı dağılım oranının ise azaldığı görülmektedir. Minimum tutuşma gecikmesi M12 yakıtı ile 40 Nm’de, 5,63 krank mili açısında meydana gelirken, maksimum tutuşma gecikmesi M26 yakıtı ile 80 Nm’de 15,12 krank mili açısında meydana gelmiş olup motor yükü arttıkça artan bir eğilim göstermektedir. En yüksek yanma süresi M26 yakıtıyla 100 Nm torkta elde edilirken, en düşük yanma süresi aynı yakıtla 40 Nm’de elde edilmiştir. Genel olarak artan yükle azalma eğilimi gösteren özgül yakıt tüketimi için minimum değer geleneksel dizel yakıtı için 100 Nm'de 231,11 g/kWh olurken, en yüksek değeri M21 yakıtı ile 40 Nm’de 350,49 g/kWh olmuştur. Metanol oranı arttıkça NOx ve CO2 emisyonlarında önemli iyileşmeler gözlenirken, HC ve O2 emisyonlarında artış görülmüştür. İs emisyonu ise düşük yüklerde azalırken, yüksek yüklerde artma eğilimi göstermiştir.