均質壓燃（HCCI）技術的現狀與前景如何？
謝 @劉堯
沒怎麼做過這方面的探索，就說一說知道的吧。前面幾位都說的對，目前HCCI還在試驗室里。看好這個技術，不過問題還是有一些的。聽聞不少老師提過「柴油機的潛力比汽油機大」這件事，都在說汽油機的瓶頸以及柴油機的未來，多說一句，歐洲的柴油機發展得好，但美國武力過盛，柴油是軍用資源，所以一直鼓勵發展汽油機。之前有個問題在提柴油機與汽油機壓縮比越來越靠近的問題，私以為HCCI就是拉近柴油機與汽油機區別最直接的技術。
現行的很多技術，實際上很多在20世紀初都已經有了雛形，歷史上不缺乏預見者，只是太受限於其生活的時代，很多都得到幾十年以後才開始發展。不一定是想法得不到認可，也有可能是當時的大環境做不到，當然了時間驗證太多事情。
做個對比吧。
渦輪增壓最早提出於1905，在1970S得到飛速發展，到今天已經很普遍了，只是國內目前只能做柴油機的增壓器，汽油機的呵呵呵。HCCI的概念出現得也很早，二衝程機器上的HCCI出現在1979年，但四衝程機器上的HCCI燃燒模式還要等到四年以後，直到九十年代初才開始得到關注，尖端的技術大家都會關注，比如可變壓縮比，北美歐洲日本基本都插手了，但至今也沒有比較理想的結果出現。HCCI到目前為止，廠商能出相對可靠樣機的還沒有。United States Patent上，從1790年開始至今，搜索"TurboCharger" ，一共9235條，不想細看內容了，在時間最早的一批里，隨意選擇標題明顯與發動機有關的一條：
搜索"HCCI"，一共935條，同樣在最早的一批里選擇一條（直接看標題選了）：
這一二十年來，個人覺得發動機上得到的提升，主要得益於電控。至於使本質上通過比較重大的變更得到性能的提升一般都非常卓越（比如可變壓縮比的實現輕易能使平均油耗下降10%，這個數字是VVT的三倍）。先進的技術，媒體都會說得很美，美之所在是我們追求它的原因，路不好走，是因為背後的缺陷尚未克服。
總之，發動機上改革性的新技術都需要很長時間的沉澱，HCCI似乎已開花，但離結果還有點遠。HCCI會在試驗室里存在多久說不好。
汽油壓燃在冷啟動時表現不佳，HCCI幾乎是使混合氣同時燃燒，這種方式在大負荷、小負荷的工況都不太理想，大負荷狀態功率輸出不高，對溫度、壓力的要求更高，這些都不容易解決，當然了我們要的其實也是常用工況而已，雙策略或者折中性的方案先出現我不會覺得意外。發動機太多事情都在講究」折中「兩個字。模擬計算的確縮短了發動機研發的周期，但試製試驗是無法避免的，前前後後也得好幾年，特別是這種前瞻性的技術，無法用量產化的眼光去看待。
所以短則三五年，多則幾十，都可以。看看增壓器、轉子發動機的發展路程就好了，三體里劉慈欣提到科技爆炸，就看如今我們的科技爆炸，能把這個速度提到什麼程度而已。至於國內，只有高校里在發論文，平均質量呢呵呵呵。十篇只怕有七篇在介紹原理，剩下的兩篇做模擬，真的做的比較透的寥寥無幾。能先成功的，必然不會在國內（真希望我是個糟糕的預言家）。
內燃機的核心原理不變，機械結構再天花亂墜也是一樣為了實現這個本質而存在，最終都有上限。所以對發動機而言，當下比較熱、比較有前景、實現即能帶來巨大效益的技術有好一些，差不多都在挖掘本質。提高熱效率、吸收餘熱是最實在的。當然個人眼光有局限，但我覺得目前這些個技術會在未來的某一個時間點井噴，也許10~20年的樣子吧。
如前面所述，也如樓上的那位仁兄猜測福特的HCCI可能是部分HCCI，我亦認為部分HCCI，或者說多種策略同時存在的折中方案也許會早一些實現（實際上越多策略越複雜系統越不穩定問題也越多，混動就是一個例子），這也可以認為是HCCI的成功了。
儘管不願意看到，但也必須要承認很可能內燃機的技術到達頂峰的時刻，差不多也是新能源車逐漸走上正軌的一個分水嶺了。我是做控制的，就我知道的方面講一講。
傳統汽油機有點火，我們知道火花塞一打火這氣缸裡頭就該著了；傳統柴油機有噴油，缸內已經高溫高壓了這油一進去肯定也就該著了。它們的燃燒開始時刻都是很容易控制的。HCCI就不一樣了：把油和氣一起扔進氣缸等著壓縮衝程到底，可誰知道它什麼時候著火呢？要知道，燒早了不太好，沒燒起來則更糟糕。
HCCI一度在學術領域很火，是因為這是一個很有挑戰性的控制問題：如何利用發動機上的各種執行機構當作控制輸入，來確保HCCI燃燒在每個循環都能穩定進行。具體一點，就是通過發動機上包括EGR、VGT、VGT等等執行機構，再加上傳統的噴油、節氣門等等，利用一切可能的溫度、壓力、氧含量感測器反饋信號，來控制缸內「燃燒應該開始」的那一刻的溫度、壓力、氧氣廢氣燃油含量等等，來確保燃燒按照預期的那樣開始並進行下去。
至於HCCI只能覆蓋部分工況，應該算是大家公認的事實了。只跑HCCI的發動機是沒辦法直接驅動車輛的：轉速區間有限，轉矩區間更有限。不過讓HCCI發動機跑傳統燃燒並不難，可難的是讓運轉著的發動機在HCCI和傳統燃燒方式之間自由切換。HCCI進行的時候，整個氣路的溫度壓力氧含量都和傳統燃燒的要求不一樣，而這些都不是可以「瞬間」變化的，這就導致了切換的控制是一個難點。
所以現在HCCI控制主要的研究方向，一個是繼續確保HCCI在能工作的時候燃燒要很穩定，另一個則是快速平順且經濟環保地在HCCI和常規燃燒方式之間切換。快速一般是指幾個循環到十幾個循環的樣子。
至於應用，我就不太懂了。不過我猜阻礙應用的無非就是這麼幾點：一是控制器不夠可靠。如果這些複雜華麗的控制方法最後沒有被改造成一系列繁雜但可靠的規則和PID，工業上是不太敢用的。二是新加的缸壓感測器之類的有成本，加上HCCI使用範圍有限，舊的尾氣後處理裝置不能取消，燃燒模式切換時可能還有額外油耗損失，最後算起來可能不夠划算。HCCI 意思是均質充量壓縮燃燒，基本特徵是：均質，壓燃，低溫火焰燃燒HCCI被譽為是新一代的高效，清潔燃燒方式，HCCI燃燒為稀燃混合氣低溫下的著火燃燒。均質充量的燃燒避免黑煙和PM的生成，燃燒持續期的縮短與燃燒在較低溫度下進行可有效抑制NOx生成，因此，柴油機HCCI能夠同時抑制碳煙和NOx的生成。Key Point：均質，壓燃，低溫均質意味著混合氣混合均勻，不會出現局部過濃與局部過稀區域，避免碳煙生成，碳煙生成條件是高溫缺氧區域。均質低溫使得NOx的生成減少，因為NOx的生成條件是高溫富氧。壓燃，意味著這種燃燒方式基本上只能在柴油機上實現，汽油機火花塞點火不適用。壓燃更說明的是沒有火焰傳播。HCCI特點：大夥想想，混合氣混合均勻，壓燃，所以，混合氣在壓縮上止點附近，當達到起燃溫度的時候，混合氣同時著火，也就是說HCCI燃燒方式放熱非常集中，這樣就帶來一個問題，在壓縮上止點附近，「嘭」，混合氣同時爆炸，帶來的衝擊波可想而知，因此這種燃燒方式爆震傾向特別大，這也就是他至今不能商用化的原因。發動機以HCCI方式運行，負荷上不去，缸內溫度稍微高點就會爆震。
所以HCCI燃燒方式前景 仍然在實驗室。。。。
有些公司，如大眾，大眾公司的CCS複合燃燒系統在較小的轉速和負載範圍內能夠實現均質燃燒。各位前輩不吝賜教！謝謝！馬自達SPCCI技術
車迷們，你們要的二代skyctive-x的解密文章來了！【一】
@劉堯，謝邀，實在不懂，斗膽瞎答，只說說自己所知道的那一點點，如有謬誤還請諸位指正。個人認為最好的方式應該是稀薄燃燒，在汽油機上的表現方式是分層燃燒，大眾做到了，但是考慮到國內的汽油含硫太多可能會腐蝕部件而沒有引入國內。均質，應該只是由於還做不到稀薄燃燒。考慮到壓燃沒有火花塞的助陣，在溫度較低的情況下達成稀薄燃燒似乎更難。以上，純屬個人見解，如有大神還請指教。
目前還是呆在試驗室里。
2005年，同班同學來交大做燃燒的博士，HCCI，7年，不知所終......現在人都找不到了......福特有一款HCCI的發動機，不過可能是部分使用HCCI......
供參考GDI技術與HCCI技現在17年了 大家的回答都比較專業，3年過去了，這個技術還沒有量產， 特別理想的估計 1-2年 一般的 4-5年
即便是出來了依然前途堪憂啊 。發動機的節油技術只是單獨的一個方面。
相比北京而言 鋒范高速上5.0的油耗確實犀利 但是北京的市區 確實8-9 夏天我媳婦的開法已經9-10升了 。平均速度只有7-8公里每小時。 這數據已經化石級的1.6畢加索油耗一樣了，而後者更老，更重。
所以還是要現實一點，實際的使用中 會有很多不必要負載 不必要的燃燒 而你問的是燒燃問題 。
就算是在先進一點 雙VVT 可變壓縮比，混合噴射，加上均值燃燒 或者分層燃燒，依然無法逃離堵車的巨大油耗，而這些技術對於怠速油耗和頻繁啟停油耗的實際提升有。但是大嘛？至少VVT和直噴實際很一般
就想我的極老的畢加索和新一點鋒范二者在堵車的油耗 依然十分的接近
所以嘛 實際老百姓的省油技術應該是 堵車的時候最好發動機不工作 頻繁短距離挪動的時候 發動機最好不工作。只要工作不管發動機熱效率多高依然是耗油，
所以類似豐田本田混動一樣，換一個玩法和理念
比如說 最好安裝一個電機 堵車 等紅燈 空調 挪車 這些都不要發動機工作，發動機一工作就是最佳效率模式。
要知道這些技術都是提高發動機熱效率的，而熱效率不是何種狀態都是最高的。恆定的！
所以這個技術的技術現狀就是馬自達一直在堅持。而馬自達那股子偏執的精神氣可能會讓它實現。而萬一實現後的前景 還需要進一步驗證。
而理想的前景，那就是等於為混合動力提供了一個更加高效率的心臟。哪怕不混動也是具有時代性的。
馬自達是近期一直在研究的的企業，也是近期最有可能，希望最大的企業。但是馬自達能做好這個東西嘛？很擔憂，馬自達就是一個悲情的英雄。或許交給豐田，或者聯合豐田一塊玩才能HAPPY剛好今天問道HCCI的問題，看到說兩句吧。HCCI是一個非常不錯的技術，相對於傳統的機器僅僅憑藉提高壓縮比、縮短燃燒時間這兩點就可以知道，一旦這個技術真的成熟，對於效率的提升還是很明顯的。不過現在還不成熟，未來也沒什麼前景，因為過不了十幾年陸陸續續全球都開始禁止燒石油的內燃機了，就看看軍用上會不會繼續深入研究。未來肯定是電動和燃料電池的天下了，這已經成為了不可扭轉的趨勢。
很多資料都提出均質壓燃技術的最大難點在於如何精準的控制汽油開始燃燒的時刻。
以下介紹一種想法，個人認為可以較精確的控制汽油開始燃燒的時間點，原理為通過控制活塞在上止點附近時氣缸的容積（控制壓縮比）來控制氣缸內氣體的溫度，從而控制汽油開始燃燒的時刻，具體控制為：
1衝程：活塞往下運行，進氣氣門打開油氣混合物進入氣缸（採用進氣歧管噴油）
2衝程：活塞往上運行壓縮油氣混合物，當活塞運行至上止點時，上面的小活塞迅速往下移動，這時候汽油被壓燃。（設計當活塞運行到上止點時的壓縮比為11左右，汽油不會燃燒，當小活塞移動到底部時壓縮比為20左右，汽油被壓燃）
3衝程：壓燃的汽油推動活塞做功
4衝程：排氣氣門打開，活塞往上運行排出廢氣
由於該裝置每四個衝程動作一次（和氣門一樣），故可通過增加一根凸輪軸即可控制，現階段可變氣門正時已經可以控制的很好了，所以通過類似的連續可變氣門正時機構控制此裝置，可以對汽油燃燒開始點實現比較精確的控制。
說明
1壓縮比，壓縮比取11和20是估計著取的（本人並專業人士），主要目的是為了做到活塞運行到上止點時汽油不會壓然，而小活塞下行後讓最終壓縮比大於汽油壓燃所需的壓縮比，從而壓燃汽油。
2動作控制，凸輪軸控制小活塞只是列舉的實現該功能的一種方式，其他可以實現這一功能的控制方式也都可以，比如觀致qamfree的電液控制等
3小活塞不一定非要設計成類似活塞形狀，任何方式的可以改變壓縮比的裝置都可以，關鍵是能實現該功能並且經濟可靠
4小活塞的的往複動作可以通過很多方式實現，之所以圖示設計為彈簧驅使小活塞往下是因為均質燃燒時，燃燒產生的爆震可能會對機構壽命和舒適度有影響，這樣當汽油爆燃時由於壓力很大，會將小活塞往上推動一定距離，以減少爆震，而小活塞需要處於上部時時用機械或電氣方法使其處於上部（不知道這樣的想法是否合理）
5如果該設想能實現的話，該原理應該也可以適用於柴油機，解決柴油機的問題，如果較難實現，那麼如果實現對小活塞的位置控制，是否可以實現發動機可變壓縮比
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