Ảnh hưởng của tốc độ cháy tầng và góc đánh lửa sớm đến hiệu suất và phát thải NOx của động cơ xe máy sử dụng amoniac nguyên chất

https://doi.org/10.31130/ud-jst.2026.24(5A).185E

Tóm tắt: 1 | PDF: 1

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Bui Van Hung
    The University of Danang - University of Technology and Education, Vietnam
    Le Khac Binh
    Vinh University of Technology Education, Nghean, Vietnam

Từ khóa:

Quá trình cháy amoniac
Tốc độ cháy tầng
Động cơ đốt cháy cưỡng bức
Động cơ xe máy
Phát thải NOx

Tóm tắt

Nghiên cứu này trình bày mô phỏng 3D CFD quá trình cháy amoniac nguyên chất trên động cơ xe máy tốc độ cao (7500 vòng/phút) bằng ANSYS Fluent và mô hình Zimont. Để tăng độ chính xác so với việc giả định giá trị hằng số, nghiên cứu đã ứng dụng hàm UDF về tốc độ cháy tầng theo định luật lũy thừa, xét đến các yếu tố áp suất, nhiệt độ xi-lanh và nồng độ hỗn hợp. Nghiên cứu tập trung phân tích ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm (35°-50° BTDC) và tốc độ cháy tầng tham chiếu (SL0 = 0.04-0.10 m/s) đến áp suất, nhiệt độ cực đại, công suất phanh và phát thải NOx. Kết quả cho thấy quá trình cháy tối ưu tại 45° BTDC (gấp 1,5-2 lần động cơ xăng), tương ứng công suất 4,08 kW và 311 ppm NOx. Do mật độ năng lượng thấp, công suất khi dùng amoniac giảm 33-44% so với xăng. Phân tích độ nhạy chứng minh SL0  gây biến thiên 26,6% về công suất và trên 300% về NOx. Giá trị SL0  = 0,07 m/s nhận được phù hợp nhất với dữ liệu thực nghiệm mới nhất.

Tài liệu tham khảo

    [1] U. Kalim, et al., Powertrain Systems for a Sustainable Future - Chapter: Combustion analysis of ammonia and methanol fuels and their blends in an optical spark-ignition engine, CRC Press, pp. 125-138, 2023. DOI: 10.1201/9781032687568-7.
    [2] A. Doosti, et al., “A critical review on ammonia as a fuel for internal combustion engines: Is it a viable option?”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 222, 115964, 2025. https://doi.org/10.1016/j.rser.2025.115964.
    [3] P. Dong, et al., “Future zero carbon ammonia engine: Fundamental study on the effect of jet ignition system characterized by gasoline ignition chamber”, Journal of Cleaner Production, vol. 435, 2024. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140546.
    [4] K. Laveet and A. K. Sleiti, “Systematic review on ammonia as a sustainable fuel for combustion”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 202, 2024. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114699.
    [5] L. Zongkuan, L. Zhou, and H. Wei, “Experimental investigation on the performance of pure ammonia engine based on reactivity controlled turbulent jet ignition”, Fuel, vol. 335, 2023. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.127116.
    [6] R. Novella, et al., “Numerical study on the use of ammonia/hydrogen fuel blends for automotive spark-ignition engines”, Fuel, vol. 351, 2023. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.128945.
    [7] T. F. Guiberti, et al., “Mini review of ammonia for power and propulsion: advances and perspectives”, Energy & Fuels, vol. 37, pp. 14538-14555, 2023. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.3c01897.
    [8] C. Lhuillier, et al., “Experimental study on ammonia/hydrogen/air combustion in spark ignition engine conditions”, Fuel, vol. 269, 2020. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117448.
    [9] C. Zamfirescu and I. Dincer, “Ammonia as a green fuel and hydrogen source for vehicular applications”, Fuel Processing Technology, vol. 90, pp. 729-737, 2009. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2009.02.004.
    [10] L. Herry, et al., “NH3 as a transport fuel in internal combustion engines: a technical review”, Journal of Energy Resources Technology, vol. 141, 2019. https://doi.org/10.1115/1.4042915.
    [11] D. R. MacFarlane, et al., “A roadmap to the ammonia economy”, Joule, vol. 4, pp. 1186-1205, 2020.
    [12] R. Kyunghyun, G. E. Zacharakis-Jutz, and S. C. Kong, “Performance enhancement of ammonia-fueled engine by using dissociation catalyst for hydrogen generation”, International Journal of Hydrogen Energy, vol. 39, pp. 2390-2398, 2014. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.11.098.
    [13] I. Haris and C. Crawford, “Review of ammonia production and utilization: Enabling clean energy transition and net-zero climate targets”, Energy Conversion and Management, vol. 300, 2024. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117869.
    [14] C. Zamfirescu and I. Dincer, “Using ammonia as a sustainable fuel”, Journal of Power Sources, vol. 185, no. 1, pp. 459-465, 2008. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.02.097.
    [15] Y. Arda and I. Dincer, “A review on clean ammonia as a potential fuel for power generators”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 103, pp. 96-108, 2019. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.12.023.
    [16] M. Shreya, et al., “Low-temperature ammonia decomposition catalysts for hydrogen generation”, Applied Catalysis B: Environmental, vol. 226, pp. 162-181, 2018. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.12.039.
    [17] W. Du, et al., “Numerical study of the premixed ammonia-hydrogen combustion under engine-relevant conditions”, International Journal of Hydrogen Energy, vol. 46, pp. 2667-2683, 2021. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.10.045.
    [18] C. Wai Siong, et al., “A review on ammonia, ammonia-hydrogen and ammonia-methane fuels”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 147, 2021. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111254.
    [19] M. Xiangyu, et al., “Understanding of combustion characteristics and NO generation process with pure ammonia in the pre-chamber jet-induced ignition system”, Fuel, vol. 331, 2023. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125743.
    [20] W. Zhihong, et al., “Systematic assessment on the ammonia/gasoline combustion performance in a modern dual-fuel spark-ignition engine on different conditions”, Fuel, vol. 392, 2025. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2025.134806.
    [21] G. d'Antuono, et al., “Assessment of combustion development and pollutant emissions of a spark ignition engine fueled by ammonia and ammonia-hydrogen blends”, International Journal of Hydrogen Energy, vol. 85, pp. 191-199, 2024. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.08.210.
    [22] L. Shang, et al., “Combustion and emission characteristics of a gasoline/ammonia fueled SI engine and chemical kinetic analysis of NOx emissions”, Fuel, vol. 367, 2024. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131516.
    [23] S. Jiuling, et al., “Combustion characteristics and flame development of ammonia in an optical spark-ignition engine”, Fuel, vol. 375, 2024. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.132601.
    [24] M. Metghalchi and J. C. Keck, “Laminar burning velocity of propane-air mixtures at high temperature and pressure”, Combustion and Flame, vol. 38, pp. 143-154, 1980. https://doi.org/10.1016/0010-2180(80)90046-2.
    [25] H. Akihiro, et al., “Laminar burning velocity and Markstein length of ammonia/air premixed flames at various pressures”, Fuel, vol. 159, pp. 98-106, 2015. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.06.070.
    [26] V. M. Agustin, et al., “Review on ammonia as a potential fuel: from synthesis to economics”, Energy & Fuels, vol. 35, pp. 6964-7029, 2021. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c03685.
    [27] L. F. Alvarez, et al., “Laminar burning velocity of Ammonia/Air mixtures at high pressures”, Fuel, vol. 363, 2024. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.130986.
    [28] M. Syed, et al., “Perspectives on NOx emissions and impacts from ammonia combustion processes”, Energy & Fuels, vol. 38, pp. 19253-19292, 2024. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.4c03381.
    [29] L. Charles, et al., “Experimental study on ammonia/hydrogen/air combustion in spark ignition engine conditions”, Fuel, vol. 269, 2020. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117448.
    [30] B. V. Hung, et al., “AI-assisted ecu programming for twining injectors supplying flexible syngas-biogas-hydrogen blend to engines”, The University of Danang - Journal of Science and Technology, vol. 23, no. 12, 2025. https://doi.org/10.31130/ud-jst.2025.23(12).693E.
    [31] B. V. Ga, et al., “Refuse derived fuel (RDF) combustion in atmospheric conditions: a simulation study”, The University of Danang - Journal of Science and Technology, vol. 22, no. 5A, 2024.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

May 31, 2026
Download
PDF (English)
Cách trích dẫn
Hung, B. V., và L. K. Binh. “Ảnh hưởng của tốc độ cháy tầng Và góc đánh lửa sớm đến hiệu suất Và phát thải NOx của động Cơ Xe máy sử dụng Amoniac Nguyên chất”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, vol 24, số p.h 5A, Tháng Năm 2026, tr 59-67, doi:10.31130/ud-jst.2026.24(5A).185E.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##