主题：【原创】曙光初现-大众汽车的CCS发动机（一） -- 波波粥

在楼下的回帖中，晨枫老大一下子就问到了CCS发动机的核心技术：在某些工况下，怎样控制才能不让燃料-空气-混和气不被压燃，而在稍后被火花塞点燃。控制技术，是所有HCCI或近似HCCI发动机的关键。

说到这里，我想，需要先和大家介绍一下什么是HCCI技术，为接下来介绍CCS发动机做点铺垫。

我们知道，传统的内燃机可以分为柴油发动机和汽油发动机，顾名思义，柴油发动机是烧柴油，汽油发动机是烧汽油，（呵呵，这是一句废话）。燃料特性的不同，造成两种发动机燃烧方面有很大差别，如：燃油引燃方法、燃烧方式、混合气空气/燃油比、压缩比、燃烧剧烈程度。柴油机使用的是压缩点燃，即燃料-空气-混和气体是在燃烧室内被压燃的；汽油机使用的是火花点燃，即燃料-空气-混和气体是在燃烧室内被火花塞产生的电火花点燃。

HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）的中文意思是“均质充量压缩点燃”。单从名称来看，似乎只是一种点燃方式。实际上，这是一种全新的内燃机燃烧概念，既不同于柴油机（非均质充量压缩点燃），又不同于汽油机（均质充量火花点燃），是综合了火花点燃式发动机和压缩点燃式发动机特点出现的新概念。

柴油机，汽油机和HCCI的点火方式区别

注意：柴油机里混和气是被压燃的，那个看着像点火装置的东东其实是喷油嘴

HCCI发动机的特点之一是使用均匀的燃料-空气-混合气。有三种方式来实现这种均匀的混合，

1。空气和燃油在HCCI发动机的进气系统中预混合，就是说燃料喷射在发动机进汽道内，燃料被空气“裹挟”进入发动机燃烧室内，在此过程中，两者充分的混合，形成均质混合气

2。燃油直接喷入气缸、在气缸内与进入的空气进行预混合

3。两种方式结合起来

顺序：空气进入气缸；气体和燃油混合后被压缩；同步燃烧将活塞压下后进行作动冲程；活塞升至最初位置，同时废气从排气门中排出

HCCI发动机采用压缩点燃方式，在压缩冲程中，混合气被活塞压缩导致温度升高，随着压缩过程的进行，气缸内的温度和压力不断升高，已混合均匀或基本混合均匀的可燃混合气多点同时达到自燃条件，使燃烧在燃烧室空间内n点同时发生，这样的燃烧没有明显的火焰前锋（如果是理想的空间内所有点同时燃烧，就完全没有火焰前锋了），没有火焰传播，燃烧反应迅速，燃烧温度在瞬间达到峰值后迅速降低且分布较均匀，这样在燃烧过程中通过汽缸壁的传热很低；无烟的燃烧能够减少辐射损失的热能；排气温度也较低，损失能量较少。对废气排放而言，由于燃烧温度峰值低，对于抑制NOx的生成极为有利。同时由于燃烧较为充分，颗粒物排放也很少。这样可以避免传统柴油发动机在NOx和颗粒物排放之间二选一的尴尬。大家可以参见我的一篇帖子《NOx or Particulate-柴油发动机的抉择》

链接出处（呵呵，广告，广告）

HCCI燃烧过程：

1.[SIZE=3]混合气被压缩[/SIZE]

2.[SIZE=3]压燃瞬间[/SIZE]

3.[SIZE=3]火焰开始熄灭[/SIZE]

4.[SIZE=3]几乎快要熄灭了[/SIZE]

但是HCCI发动机的缺点也很明显，HCCI燃烧方式对混和气的燃料-空气比例很敏感，混合气过稀（失火）或混合气过浓（爆震）都不行。这样在燃烧时机的控制上，HCCI发动机的要求相当高，对燃料-空气-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，要求发动机上有相应的传感器和功能强大的电控系统（ECU），不过这个问题已经不是太大了，现代的发动机上面传感器的使用已经相当的广泛了，而且最近10年来发动机电控系统的发展更可用突飞猛进一词来形容。

由于HCCI燃烧方式导致燃烧和放热同时发生，在这瞬时间汽缸和活塞会受到强大的压力，这就需要在稀燃状态下工作，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。现在，材料科学的进步让汽缸和活塞的强度提高非常之多，也为HCCI发动机的发展做出了极大的贡献（类似的例子是喷气发动机的叶片材料的耐高温性能已经提高了好几百度了）。除此之外，一个补偿的方式是在大负荷高转速的时候或者冷机状态下发动机还是依靠传统的火花塞点火系统，这就是导致CCS和Diseotto这样的双模式发动机采用“双模式”的直接原因。

当然，为克服HCCI发动机的缺点，发挥它的优势，在技术上还采用了许多其它的办法，比如活塞冷却技术，提高发动机废气回气率等等，这里就不一一谈开了。