本研究採用 CONVERGE 3.0 模擬平台結合詳細化學動力學機制，針對 MAN L23/30H 船舶柴油機在熱大氣壓縮著火模式下的氨/正庚烷雙燃料燃燒進行數值模擬，系統性分析氨噴射噴油時機、噴油壓力及噴嘴孔徑對燃燒特性與多污染物排放的影響規律。
在噴油時機方面，當氨噴射時機（SOAI）由 0°CA 提前至 -14°CA 時，燃燒型態由晚噴射的「三峰」熱釋放轉變為早噴射的「雙峰」熱釋放。此現象主因是早期噴入的液態氨在蒸發過程吸收大量汽化潛熱（25°C 時約 1.37 MJ/kg），導致噴霧區域局部溫度下降高達 150 K，抑制了正庚烷的高溫燃燒。隨著噴油時機提前，指示熱效率呈現先升後降的趨勢，在 60% 氨能量比例（AEP）及 SOAI 為 -10°CA 時達到最大峰值 49.87%。在污染物排放方面，由 0°CA 提前至 -14°CA 會使 NO 及 NO2 排放量分別顯著增加 352% 與 195%。相對地，N2O 排放則呈現非單調的先降後升變化，並在 -8°CA ATDC 時達到最低濃度 0.47 ppm。這項特性源於 NH2 與 NO 生成 N2O 的反應，以及高溫下 N2O 熱分解反應之間的動力學競爭。
在噴油壓力方面，將噴射壓力由 60 MPa 提升至 100 MPa 可顯著改善氨液滴的霧化品質，使 Sauter 平均粒徑（SMD）由 42 μm 縮小至 28 μm。霧化品質優化促進了氨氣與空氣的混合速率，使燃燒過程更為平緩，缸內最高燃燒壓力因而微幅下降 3.2%（由 8.7 MPa 降至 8.4 MPa）。同時，高噴射壓力使指示熱效率提高了 0.12 個百分點。然而，高溫燃燒區域的擴大導致 NO 和 NO2 排放量分別增加 14.3% 及 21.4%。反之，缸內平均溫度的提升加速了 N2O 的分解，使其排放量降低 9.6%（由 0.52 ppm 降至 0.47 ppm）。
在噴嘴孔徑方面，將噴嘴孔徑由 0.20 mm 擴大至 0.28 mm 能有效提高燃料噴射速率，使燃燒相位延後並減少負功損失，進而將指示熱效率提升 0.15 個百分點。然而，較大孔徑會使噴霧液滴粒徑增大（SMD 由 25 μm 增至 45 μm），導致混合均勻度變差，產生局部過濃及不完全燃燒區域。這不僅藉由熱力型 NO 機制增加了高溫區的生成，同時不完全燃燒區域亦提供 N2O 生成的有利條件，最終使 NO、NO2 及 N2O 排放量大幅上升 38.7%、39.5% 與 28.9%。
本研究針對大型船舶氨燃料引擎之噴射策略提出以下技術建議：
- 為兼顧碳減排效益與燃燒穩定性，建議採用 60% 氨能量比例。
- 噴射控制策略應設定噴油時機於 -10°CA ATDC、噴油壓力介於 80 MPa 至 90 MPa，並搭配 0.24 mm 的噴嘴孔徑。
- 此搭配組合可在確保高熱效率的同時，有效控制 NO、NO2 及 N2O 等多重溫室氣體與污染物的生成，實現熱效率與低排放的最佳平衡。