氨气（NH3）这种化肥厂常见的气体，正在成为汽车发动机燃料的新宠！不过由于氨的燃烧反应动力学复杂，导致其火焰传播速度比汽油慢不少，就像在发动机里点一根受潮的火柴。
最近，美国化学学会3月28日发布的一份研究揭示科学家们已经找到了妙招：给发动机装上多个火花塞，再掺点氢气当 "助燃剂"，让氨气燃烧效率暴涨！
研究方法
- 数值模型构建：采用 CONVERGE 3.0 CFD 平台建立三维发动机模型，再加上已经基于实验测试验证的化学动力学方法。
- 多火花塞配置方案：设计三种点火策略：单火花塞（SSP）、双火花塞（DSP）、三火花塞（TSP）。
- 边界条件设定：燃料混合比例为 NH3/H2（体积比）分别为 100/0、95/5、85/15。
燃烧性能分析
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| 缸内压力演变 | 结果表明，多火花塞策略显著缩短了燃烧持续期。实验表明双火花塞已能有效建立多火焰中心，三火花塞的边际效益有限 |
| 能量转化效率 | 通过热力学分析发现，氢添加量与燃烧效率呈正相关 |
| 燃烧稳定性 | 采用循环变动系数评估燃烧稳定性 |
排放特性研究
- 未燃氨排放：多火花塞策略通过增强湍流混合降低了局部贫燃区域。与 SSP 相比，DSP 使纯氨燃料的未燃氨（UHC-NH3）排放降幅明显。但三火花塞策略的经济性需综合考量。
- 氮氧化物排放：值得注意的是，多火花塞策略与氢协同作用显著降低了 NOx 生成。
结论
研究通过多维数值模拟揭示了多火花塞策略在氨氢混合燃料发动机中的作用机制。研究表明，双火花塞和三火花塞配置在燃烧效率、排放控制和运行稳定性方面表现较单火花塞有了显著提升，配合 5-10% 氢添加可实现不错的减排效益。