Study of a reactivity controlled compression ignition engine fueled with ammonia and diesel

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04946
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: Niki Yoichi 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10511587)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アンモニア / 二元燃料 / RCCI / ディーゼル / CFD / OpenFOAM / 代替燃料

Outline of Final Research Achievements

To reduce CO2 emissions from marine diesel engines, the use of ammonia (NH3) as an alternative fuel has been focused. This research studied NH3-diesel co-combustion. Development of the combustion strategy for the mitigation of unburned NH3 and N2O emissions, which can be emitted NH3 fueled engines, was conducted, and using computational fluid dynamics (CFD) simulation investigated the mechanism of the reduction of unburned NH3 and N2O emission. The experimental investigation using a single-cylinder diesel engine revealed emission characteristics and a decrease in unburned NH3 and N2O emissions through the implementation of early pilot fuel injection. Investigating the NH3-diesel combustion with a 3-D CFD simulation identified the mechanisms responsible for the reduction in unburned NH3 and N2O emissions achieved by employing early pilot fuel injection.

Free Research Field

内燃機関

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

NH3は、カーボンフリー燃料として水素に比べて液化しやすい性質のため大量輸送や長期貯蔵に適しており、水素キャリアとして注目されている。さらに、NH3の直接燃焼についても発電や工業炉への利用に注目が集まっており、NH3を燃料として利用する技術開発による社会への波及効果は高いと考えられる。また、ディーゼルエンジンにおいて、温室効果ガスの排出削減を目的にNH3と軽油を混焼するためには、燃焼過程での軽油とNH3の相互作用や、NH3やN2Oなどの環境負荷物質の低減技術は必須である。本研究で得られた知見は、限られたものであるが、今後の研究開発に役立つものであると考えている。