Silniki tłokowe o spalaniu wewnętrznym/Proces spalania/Proces spalania HCCI

HCCI to skrót od Homogeneous Charge Compression Ignition. W silniku tego typu proces spalania jest realizowany poprzez samozapłon mieszanki jednorodnej. W niektórych konstrukcjach, w zakresie niskich lub bardzo wysokich obciążeń, stosowany jest zapłon iskrą elektryczną.

Samozapłon jest możliwy dzięki wykorzystaniu wysokich stopni sprężania od 10,4 do 21. Wykorzystywana jest tu chemiczna kinetyka utleniania paliwa, zamiast sterowania wtryskiem paliwa (jak w silniku ZS) lub iskrą elektryczną (jak w ZI). Proces spalania ma charakter gwałtowny, dlatego, w celu ograniczenia prędkości narastania ciśnienia, stosuje się:

• podawanie mieszanek bardzo ubogich, co spowalnia proces spalania,
• recyrkulację spalin.

HCCI jest jednym z najszerzej badanych procesów spalania, z uwagi na zalety, którymi są:

• ograniczenie zużycia paliwa,
• ograniczenie emisji szkodliwych składników spalin,
• możliwość stosowania paliw alternatywnych, budowa silników wielopaliwowych.

Silnik CCS

W silniku CCS wytwórni Volkswagen proces spalania HCCI jest realizowany w całym zakresie obciążeń. Wymusiło to zastosowanie specjalnego, syntetycznego paliwa.

Wycinek cyklu pracy silnika CCS:

1. Tłok przechodzi przez dolne martwe położenie, pomiędzy suwem ssania, a sprężania. Zawór dolotowy jest już zamknięty.
2. Suw sprężania, ciśnienie i temperatura rosną. W ok. połowie suwu zaczyna się wtrysk paliwa do komory spalania.
3. W chwili przekroczenia, przez tłok, górnego martwego położenia, następuje zapłon w pełnej objętości mieszanki. Spalanie trwa przez część suwu pracy, aż do całkowitego spalenia mieszanki.

Rozwiązanie techniczne w celu sterowania procesem spalania

Z uwagi na trudne regulowanie procesu spalania HCCI, silnik powinien być wyposażony w rozwiązania takie jak:

• zmienny stopień sprężania,
• zmienne kąty otwarcia i wzniosy zaworów, ze szczególnym uwzględnieniem rozrządu elektromagnetycznego i elektrohydraulicznego,
• zawór recyrkulacji spalin (EGR).