综述：氨燃料内燃机：研究趋势综述

《Fuel》：Ammonia-fueled internal combustion engines: a review of research trends

该研究通过文献计量学方法对1943-2025年间Scopus数据库的978篇氨燃料内燃机（ICE）相关文献进行系统性分析，利用VOSviewer、CiteSpace和Excel工具，揭示了研究热点、合作网络及发展趋势。研究表明：氨燃料ICE面临高点火能、低燃烧效率等挑战，双燃料燃烧（如氨/柴油）和氢氨混合是当前主要解决方案，中国、美国、英国为三大贡献国，Fuel和International Journal of Hydrogen Energy为高影响力期刊。

　　近年来，随着交通运输行业向可持续方向发展，氨（NH?）作为一种清洁燃料，逐渐受到关注。其应用主要集中在内燃机（ICEs）领域，尤其是重型车辆、船舶和农业机械等难以完全电气化的应用场景。氨具有碳中性、易于储存和运输、爆炸风险较低等优点，使其成为替代传统化石燃料的理想选择。然而，氨的燃烧特性也带来了一些挑战，如高点火能量、低火焰速度、反应性差以及高氮氧化物（NOx）排放等问题。因此，研究者们正在探索多种技术手段，以改善氨的燃烧性能，使其更适用于内燃机系统。

研究显示，氨在火花点火（SI）发动机中的应用需要通过增强点火技术，如多火花点、等离子体点火或激光点火，以及优化压缩比、点火时机和进气增压等方式来提高燃烧稳定性。这些方法能够有效缓解氨在SI发动机中因燃烧性能不佳而导致的效率下降和运行不稳定问题。此外，研究还指出，氨的燃烧稳定性可以通过与其他燃料的共燃策略来实现，例如与氢气、甲烷、柴油、汽油、乙醇、醚类或生物柴油等燃料的混合使用。这些共燃燃料能够提升氨的反应活性，从而改善燃烧效率和降低排放。

在压缩点火（CI）发动机中，氨的高自燃点温度意味着发动机需要在较高的压缩比下运行，以实现点火。然而，由于氨的燃烧特性与传统碳氢燃料存在显著差异，这种高自燃点温度导致的低反应性使得氨在CI发动机中的应用面临一定困难。因此，研究者们正在转向双燃料燃烧策略，以解决这些问题。双燃料燃烧技术能够通过混合使用氨与更具反应性的燃料，如柴油或甲烷，来改善燃烧过程的稳定性。这些研究不仅为氨在内燃机中的应用提供了新的思路，也推动了相关技术的发展。

氨作为一种零碳燃料，其研究进展对于推动全球能源转型具有重要意义。为了全面评估氨在内燃机中的研究现状、发展趋势和未来方向，本研究采用文献计量分析和叙述性综述相结合的方法，对相关文献进行了系统梳理。文献计量分析涉及对文献的统计分析，包括文献数量、引用情况、主要贡献者（国家、机构、作者）、合作网络和研究热点的识别。通过使用VOSviewer、CiteSpace和Microsoft Excel等工具，研究者能够更直观地理解氨在内燃机中的研究动态。

文献分析结果显示，氨在内燃机中的研究主要集中在燃烧稳定性、燃烧效率和排放控制等方面。同时，研究还发现，氨的燃烧特性与传统燃料存在较大差异，因此需要针对其特点进行技术优化。例如，氨的燃烧稳定性可以通过调整点火时机、压缩比和进气增压等方式来提高，而燃烧效率则可以通过与其他燃料的共燃策略来改善。此外，研究还指出，氨的燃烧特性与燃烧环境密切相关，因此在不同应用场景中需要进行相应的技术调整。

未来，氨在内燃机中的研究应进一步关注先进的控制策略，如人工智能（AI）技术的应用，以实现更高效的燃烧过程。同时，研究还应聚焦于同时降低排放，开发三元混合燃料以充分发挥不同燃料的优势，优化氨的能源比例，以及探索氨燃料燃料电池在混合动力电动汽车中的应用。此外，研究还应关注非添加剂的使用，以进一步提升燃烧性能。

本研究通过对978篇从Scopus数据库中检索到的文献进行分析，揭示了氨在内燃机中的研究趋势和热点。研究发现，氨的燃烧特性主要集中在高点火能量、低火焰速度、反应性差和高NOx排放等方面，这些挑战通过多种技术手段得到了应对。例如，点火增强技术和双燃料燃烧策略被广泛用于改善氨的燃烧性能。文献分析还显示，中国、美国和英国在氨燃料内燃机研究中处于领先地位，不仅在文献数量上占据优势，而且在引用次数上也表现出较高的影响力。

此外，文献分析还揭示了氨在内燃机中的研究热点。例如，双燃料发动机的研究成为当前的主要方向，特别是氨-柴油双燃料发动机，其研究数量和引用次数均较高。研究还指出，氨在SI发动机中的应用需要通过增强点火技术，如多火花点、等离子体点火或激光点火，以及优化压缩比、点火时机和进气增压等方式来提高燃烧稳定性。这些研究不仅为氨在内燃机中的应用提供了理论支持，也为实际应用提供了技术指导。

在文献分析过程中，研究者还发现，氨的燃烧特性与燃烧环境密切相关。例如，在风力和干燥条件下，氨的高挥发性可能导致其在大气中的扩散，从而降低其对环境的影响。然而，这些环境因素也对氨的燃烧性能产生一定影响，因此需要在实际应用中进行相应的技术调整。此外，研究还指出，氨的燃烧特性与燃烧条件密切相关，因此在不同应用场景中需要进行相应的技术优化。

文献分析还显示，氨的燃烧特性与燃烧技术密切相关。例如，点火增强技术和双燃料燃烧策略被广泛用于改善氨的燃烧性能。这些技术手段能够有效缓解氨在内燃机中的燃烧问题，提高其应用可行性。此外，研究还指出，氨的燃烧特性与燃烧环境密切相关，因此在不同应用场景中需要进行相应的技术调整。例如，在风力和干燥条件下，氨的高挥发性可能导致其在大气中的扩散，从而降低其对环境的影响。

综上所述，氨在内燃机中的研究正处于快速发展阶段，其应用潜力巨大，但也面临诸多挑战。通过文献计量分析和叙述性综述，研究者能够更全面地了解氨在内燃机中的研究现状、发展趋势和未来方向。这些研究不仅为氨在内燃机中的应用提供了理论支持，也为实际应用提供了技术指导。未来，氨在内燃机中的研究应进一步关注先进的控制策略，如人工智能（AI）技术的应用，以实现更高效的燃烧过程。同时，研究还应聚焦于同时降低排放，开发三元混合燃料以充分发挥不同燃料的优势，优化氨的能源比例，以及探索氨燃料燃料电池在混合动力电动汽车中的应用。此外，研究还应关注非添加剂的使用，以进一步提升燃烧性能。