综述：氨作为柴油发动机可持续燃料：探索绿色交通的先进燃烧策略

（编辑推荐）本综述系统探讨了氨（NH3 ）作为零碳燃料在内燃机（IC引擎）中的应用潜力，重点分析了其燃烧特性、双燃料（DF）模式、低温燃烧（LTC）策略及计算流体力学（CFD）模拟进展，为交通领域碳减排提供了创新解决方案。

　　

氨燃料的革命性潜力
氨（NH₃
）因其零碳特性和成熟的储运基础设施，正成为替代化石燃料的关键候选者。作为氢（H₂
）的高效载体，其能量密度（12.7 MJ/L）显著优于液态氢（8.5 MJ/L），且存储压力（8 bar）远低于氢（700 bar）。然而，NH₃
的腐蚀性、低燃速及燃料型NO_X
排放问题亟待突破。

Haber-Bosch工艺的绿色转型
全球每年约200万吨氨通过传统Haber-Bosch工艺生产，但可再生能源驱动的电解法正推动"绿氨"发展。这一变革将NH₃
从化肥原料升级为可持续能源载体，其合成路径涵盖热化学、电化学及等离子体等多种技术。

内燃机应用的双轨策略
在压燃式（CI）发动机中，NH₃
可通过直接喷射或进气道喷射（PFI）实现。双燃料模式（DF）结合柴油引燃显著改善燃烧效率，其中反应活性控制压缩点火（RCCI）技术通过优化氨/柴油比例，可将热效率提升至45%以上。实验表明，添加10%氢（H₂
）可使NH₃
燃烧速度提高300%，同时降低未燃氨排放。

低温燃烧的突破性进展
低温燃烧（LTC）策略通过控制当量比和峰值温度（<2000K），同步减少NO_X
和颗粒物（PM）。均质充量压缩点火（HCCI）模式下，NH₃
的窄可燃极限（16-25%）需通过燃料重整或废气再循环（EGR）调节。值得注意的是，预混压缩点火（PCCI）结合多脉冲喷射可将NO_X
控制在0.3 g/kWh以下。

CFD模拟的精准赋能
最新计算流体力学（CFD）模型整合了NH₃
-H₂
混合燃料的详细化学反应机理（含53种组分/325步反应），准确预测了缸内湍流火焰传播特性。三维仿真显示，优化喷射定时（SOI）可使燃烧相位偏差控制在2°CA以内。

挑战与未来方向
材料兼容性（铜/锌合金腐蚀）和燃料毒性仍是产业化障碍。未来需开发新型催化剂促进NH₃
裂解，并构建覆盖生产-储运-加注的全产业链。随着绿氨成本降至500美元/吨，预计2030年氨燃料将在船舶和重载领域实现商业化应用。

结论
氨燃料与先进燃烧技术的协同创新，为内燃机提供了"零碳过渡"的可行路径。通过DF模式、LTC策略和智能控制系统的深度融合，NH₃
有望重塑绿色交通的未来格局。