大家对HCCI发动机有多少了解啊？

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大家对HCCI发动机了解多吗？   
有好的资料没有？跪求。。  也请大家多讨论，增长见识。。。。。

qizhg

HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）的意思是“均质充量压燃”，它是一种以Otto往复式汽油机为基础的一种新型燃烧模式，简单来说就是汽油机的一种压燃方式。这项技术在90年代初已经被提出并开始实验，但是当时电子控制技术没有现在成熟，所以这项技术直到现在才被大众所知。

装备HCCI技术的发动机的技术结构比一般发动机要复杂，当汽油机的压缩冲程快结束时，汽油通过直喷油咀喷进汽缸，HCCI发动机压缩比比普通的汽油机高，所以喷出的小油滴在压缩冲程完成时有时间在汽缸内形成均匀的分布，这时汽缸的压力足够使均匀分布的油滴自动压燃，所有的燃料都在同一时间点燃，所以提高了燃油的使用效率（传统的汽油和柴油机都是非均匀的扩散式燃烧，在扩散的同时浪费了部分的能量）而且由于它采用压缩点燃的缘故，可以采用相当稀薄的混合气，因此可以按照变质调节的方式，直接通过调节喷油量来调节扭矩，不需要节气门。HCCI发动机的燃烧温度低，对燃烧室壁的传热很低，能够减少辐射热的传递，还能大幅降低氮氧化合物的形成。另一个特点是燃烧周期很短。因为燃烧过程主要是受化学反应而不是受混合过程的支配，能够使得燃烧周期比传统的柴油机短。而且它采用的燃油辛烷值允许在一个广阔的范围内变动。可以采用汽油、天然气、二甲醚等辛烷值较高的燃油作为主要燃料，也可以采用多种燃料混合燃烧。还可以将对高辛烷值燃料和低辛烷值燃料配比的调整，用作在HCCI燃烧中控制燃烧起点和负荷范围的方法。但也有人试图用柴油作为HCCI燃料，效果远不及汽油，为什么呢？因为汽油有较高的挥发性，能够在汽缸内尽快与空气混合形成均匀的油气混合气，而柴油沸点高，与空气较难混合均匀。

那HCCI技术那么好，为什么还不马上推广大量是用呢？原来现在的HCCI技术还有一些技术难关。

1，在然烧时刻的控制上，HCCI发动机靠汽缸的压力和温度自燃，油气混合气的密度，汽缸的温度和压力都需要进行精确的检测和控制，所以发动机的ECU管理程序也要进行相应的加强。2，由于HCCI的同时压燃和放热，瞬时间汽缸和活塞会受到强大的压力，有可能会产生爆震的现象，所以必须降低混合气的空燃比（低于传统的14.7：1），这就需要HCCI在稀燃状态下工作，排气的温度也比较低，使得发动机较难采用涡轮增压。以上这些都使得HCCI可能达到的最大负荷比典型的火花点燃式和直喷式柴油机低得多。另外，低排气温度对催化转化器来说也是一个问题，因为需要相当高的温度才能起动氧化/还原反应。3，也就由于刚才我们讲到的HCCI发动机可能达到的最大负荷比典型的火花点燃式和直喷式柴油机低得多，所以，在大负荷高转速的时候或者冷机状态下发动机还必须依靠传统的火花塞点火系统，这就间接要求了发动机的压缩比可变，在传统点火模式的时候变回低压缩比。所以气门正时系统及众多的压力传感器也是必须的。

所以就现在的限制而言，HCCI汽油发动机还不能实现完全的压燃稀燃模式进行，它只在中低转速的时候介入工作，提高效率，降低油耗。

在HCCI技术的研发上，奔驰和GM走在了前列，以奔驰的07年的F700概念车为例，其DiseOtto 1.8T直4 CGI直喷发动机在采用HCCI技术后，输出功率达到238hp，最大扭矩达到400Nm，完全就是一台3.5L V6的水平，难得的是它的油耗仅为6L/100km，二氧化碳排放仅127g/100km。采用HCCI技术的GM OPEL Vectra和Saturn Aura 2.2L L4汽油机的油耗也仅为4.3L/100km，比常规技术降低15％以上。相信随着技术难关的不断攻克，HCCI技术将会快速普及到大众当中，作为一种新的节能增效技术，为地球的蓝天作一份贡献。

sailor

这是一篇有关HCCI研究进展的文章，天津大学内燃机燃烧重点实验室的一位教授写的，可能会有帮助。天津大学有好几位教授都在研究中。。。


Progress and Recent Trends in
Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) Engines


Abstract: HCCI combustion have been drawing the considerable attention due to high efficiency and
lower nitrogen oxide (NOx) and particulate matter (PM) emissions. However, there are still tough
challenges in the successful operation of HCCI engines, such as controlling the combustion phasing,
extending the operating range, and high unburned hydrocarbon and CO emissions. Massive research
throughout the world has led to great progress in the control of HCCI combustion. The first thing paid
attention to is that a great deal of fundamental theoretical research has been carried out. First, numerical
simulation has become a good observation and a powerful tool to investigate HCCI and to develop control
strategies for HCCI because of its greater flexibility and lower cost compared with engine experiments.
Five types of models applied to HCCI engine modelling are discussed in the present paper. Second, HCCI
can be applied to a variety of fuel types. Combustion phasing and operation range can be controlled by the
modification of fuel characteristics. Third, it has been realized that advanced control strategies of fuel/air
mixture is more important than simple homogeneous charge in the process of the controlling of HCCI
combustion processes. The stratification strategy has the potential to extend the HCCI operation range to
higher loads, and low temperature combustion (LTC) diluted by exhaust gas recirculation (EGR) has the
potential to extend the operation range to high loads; even to full loads, for diesel engines. Fourth, optical
diagnostics has been applied widely to reveal in-cylinder combustion processes. In addition, the key to
diesel-fuelled HCCI combustion control is mixture preparation, while EGR is the main path to achieve
gasoline-fuelled HCCI combustion. Specific strategies for diesel-fuelled, gasoline-fuelled and other
alternative fuelled HCCI combustion are also discussed in the present paper.
Key Words: Homogeneous charge compression ignition (HCCI); Numerical simulation; Optical
diagnostics; Low temperature combustion (LTC); Diesel-fuelled HCCI engine; Gasoline-fuelled HCCI
engine

天使的眼泪

HCCI——大有前途但艰难的发动机技术
自从有了汽车，工程师们就一直在努力设计功率强大的、节油和低排放的发动机。无论是CCS系统，还是HCCI系统，其共同特点就是均质燃烧——一种大有前途但非常艰难的技术解决方案。发动机设计师们坚信：早晚有一天柴油机和汽油机会合二为一，出现一种具有这两种内燃机各自优点的新型内燃机。通用公司和欧宝公司（他们把这种发动机称之为HCCI发动机）仍然以汽油机的研发为主，戴姆勒公司（汽柴油机）和大众公司（CCS发动机）则是“两条腿走路”，即改进柴油机性能的同时也在努力改进汽油机的性能。
汽油机的均质燃烧技术
改善汽油机的最初目标是使汽油和空气形成的混合气尽可能均匀，但在压缩和点火时要求的还是均质性。由于在燃烧室中的点火源是一个点式的点火点，因此不可能同时点燃全部油气混合气。火焰的焰峰到达气缸壁需要一段时间,因此由自燃的混合气产生的压力波传递到燃烧室远处的气缸壁时，发动机就开始“敲缸”了。
由于发动机的燃烧室至今无法避免炽热区，而这种炽热区的存在很容易形成NOx，再加上废气中有害颗粒物的形成，使得汽油机无法与有着很好的油气混合气准备、较低的沸点以及燃油不易挥发的柴油机相抗衡。当汽油机在油气混合比λ=1工作时所产生的有害物质，如NOx、CO和未燃烧尽的HC，都由三元催化转化器来解决。
三元催化转化器的引进始于1986年，但该技术同时也把发动机的油耗提高了10%。直到不久前，人们才成功地使大排量发动机能够在低负荷的工况下在稀混合气燃烧范围内运行。使用三元催化转化器时，只有在油气混合比λ=1的工况下才能减少NOx的排放，因此汽油机就需要附加一个NOx存储转化器，使发动机在稀油气混合气燃烧的工作范围内可以节约燃油10％～15%。
现代发动机的稀混合气无疑还要用火花塞进行点火，其缺点是产生NOx。为了避免这一缺点，工程师们正在积极研究与柴油机压燃点火方式相同的压燃式汽油机——不用火花塞的汽油机。它可将整个吸入的油气混合气同时点燃。
但是，因为吸入的新鲜空气只有在一定的温度条件下才能自燃，通往均质燃烧的路还很遥远，而且非常坎坷。这种燃烧的速度还不能太快，不能达到可以引起发动机损毁的爆燃速度。还必须使“燃烧”冷却下来，以保证不产生NO x。
为了实现这种“均质燃烧”，所有的发动机生产厂都采用了废气回收技术，这一技术的一个前提条件是点火控制时间可以变化。而如何实现废气回用，各种各样的废气回收技术大相径庭。重要的一点是：气缸中吸入的空气中至少有50%的是中性的“回收废气”。这些回收的废气要当作点火延时调节器使用，要作为新鲜空气的加热器使用，同时又要发挥“温度制动器”的作用。
采用废气回收技术的一个重要前提是燃油直接喷射。欧宝公司为每一个气缸设置一个压力传感器，而这对喷射的燃油量产生了一定的影响。面对这种进退两难的局面，大众公司有了突破：研发成功了不用压力传感器的直喷发动机。戴姆勒公司采用的是可变压缩的技术，它同样要为每个气缸设置一个压力传感器。这三家汽车厂都成功地在部分负荷工况下，在部分工作特性曲线范围内实现了均质燃烧。
值得一提的是：今天的均质燃烧汽油机已经能够完全正常运行，驾驶员感觉不到汽车何时在压燃工况下行驶，何时在传统的汽油机工况下行驶。汽油机传统的点火工况是必须保存的，以便不影响发动机的功率。
在汽油机油气混合气压燃工作范围内，发动机是在“稀混合气”条件下工作的。在这一工况下不会再出现未燃烧尽的NOx因此它不再需要NOx存储转化器了。但在传统的汽油机工作范围内，仍然有必要使用三元催化转化器。它同时也当作氧化还原催化器使用，用于减少CO和NOx的排放。这两种有害物质在汽油机压燃工况下会增加。目前汽油机压燃技术的进展是：在发动机整个负荷区域一半的范围内可以采用压燃技术。欧宝的压燃式汽油机在转速4000r/min即达到了压燃的最高转速，而大众的汽油机则可在更高的转速时仍然不使用火花塞。但是随着汽油机压燃技术的发展，这些不同点可能会变得模糊。
三种汽油机的压燃技术都还没有达到批量生产的程度，三家生产厂都在努力扩大压燃的工作范围。

柴油机的均质燃烧技术
从诞生开始，柴油机就是一种稀混合气燃烧的发动机。在今天的柴油机中，柴油经5～8个喷油孔喷射到燃烧室内，在燃烧室中形成炽热的油雾。这些炽热的油雾是产生NOx的温床，而油雾中的“浓混合气”区是废气有害颗粒的主要产地。而石油基燃料中高沸点的芳香族物质成分也加剧了有害颗粒的形成。生物柴油BTL和石油液化气GTL燃料则能够产生较少的有害颗粒，费托合成柴油有着很高的质量，燃烧后所产生的有害颗粒也很少。遗憾的是，这种柴油的产量很低，但它是大面积推广柴油均质燃烧的基础和前提。
为了使柴油提前实现“均质化”，人们采用了与汽油机相同的均质化技术措施。在均质燃烧区域中，即在上止点前约30°时向燃烧室中喷入少量的柴油。这些柴油在燃烧室中挥发、压燃，与吸入的空气均匀地混合在一起。在稍微超过上止点时，这些混合气燃烧、做功。
由汽油机和柴油机相结合而产生出来的一个新的内燃机品种与汽油机一样，柴油机也是在部分负荷特性区域中均质燃烧的。只有在整个负荷特性区域柴油机都能实现均质燃烧时，才是理想状况。实现柴油机全负荷特性的均质燃烧似乎比汽油机要简单些。部分均质燃烧的柴油机运行工况也比汽油机要好。在均质燃烧与普通燃烧工况之间的转变几乎使人察觉不到。在均质燃烧情况下，柴油机的油耗可以降低9%——这是一个非常了不起的成绩。人们希望：与传统的发动机燃烧方式相比，均质燃烧最终能够实现节油15%的目标。
理想的均质燃烧发动机应是按照柴油机原理工作的，它将使用很轻的柴油为燃料。其油耗比今天的柴油机还要低15％～18％；在它所排出的废气中还存在有害成分，对于这些有害成分，只需一个CO催化器就可以解决问题。
燃烧技术研发的目标是：彻底解决高成本化工企业对柴油机带来的压力。也许，还要用上CO催化器和柴油颗粒过滤器，以便满足环保的要求。
工程技术人员何时能够实现这样的目标呢？我们估计在2010～2015年之间。

jackheqq

非常感谢，我以后就去搞HCCI 学习了

沙砾

学习了，确实很有发展前途

北方增压

qizhg 发表于 7-8-2009 12:52
HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）的意思是“均质充量压燃”，它是一种以Otto往复式汽油机为 ...

既然压缩比会比普通汽油机大，那么涡轮增压器应该更好的工作才对，为什么会较难采用呢？能不能给解释一下？只是因为排气温度低，说不过去啊。