HCCI

Homogeneous charge compression ignition ׁ(בראשי תיבות: HCCI) היא טכנולוגיה שמאפשרת תערובת אחידה בהצתת דחיסה ותהליך בעירה חדשני למנוע בעירה פנימית.

הצורך והתהליך של HCCI

בתהליך זה דלק ואוויר (בדרך כלל חמצן) נדחסים לנקודת ההצתה העצמית כמו צורות בעירה. התגובה האקסותרמית משחררת אנרגיה כימית, המתועלת במנוע לעבודה וחום.

HCCI משלב מאפיינים של מנוע דיזל ושל מנוע בנזין. בדומה למנוע בנזין, האוויר נכנס במהלך פעימת היניקה והדלק נכנס יחד איתו או במהלך פעימת הדחיסה, ויחדיו הם יוצרים תערובת הומוגנית; בדומה למנוע דיזל, ההצתה נגרמת כתוצאה מהגעת התערובת לנקודת ההצתה העצמית של הדלק.

HCCI פועל למעשה לפי מחזור אוטו (Otto cycle), כלומר הוספת חום בנפח קבוע.

בקרת התהליך מורכבת, ודורשת הבנה פיזיקלית של תהליך ההצתה. בעוד במנוע בנזין תזמון ההצתה נקבע לפי תזמון הפעלת המצת, ובמנוע דיזל תזמון ההצתה נקבע לפי תזמון הזרקת הדלק, אך במנוע HCCI אין אף לא אחד משני הכלים הללו. לכן התהליך דורש יכולת לתזמן את ההצתה בדרכים אחרות.

יתרונות מרכזיים

• נצילות תרמודינמית גבוהה בדומה למנוע דיזל.
• רמות זיהום נמוכות של תחמוצות חנקן (NOx) ללא שימוש בממיר קטליטי ושל חומר חלקיקי.
• התערובת ההומוגנית גורמת בעירה נקייה יותר.
• ביחס למנוע בנזין, טמפרטורת הבעירה נמוכה יותר, מה שמפחית היווצרות של NOx.
• מנוע HCCI מסוגל לעבוד עם דלקים שונים, כולל דלקים חלופיים.
• למנוע HCCI אין הפסדי מצערת, מה שמשפר את הנצילות.

חסרונות מרכזיים

• החיסרון הבולט הוא הקושי לתזמן את ההצתה. חיסרון זה הוא המכשול המרכזי להפיכתו של מנוע HCCI למסחרי.
• הנעה קרה - מפני שהצתה עצמית דורשת טמפרטורה גבוהה יחסית, וכאשר מניעים את המנוע הוא עדיין קר, יש קושי לגרום להצתה עצמית.
• קצב שחרור חום ועליית לחץ גבוהים, מה שעלול להביא לפגיעה מכנית במנוע.
• טווח פעולה מוגבל - גבולות בעירה מגבילים את עבודת המנוע בעומסים נמוכים, ועבודה בעומסים גבוהים מוגבלת על ידי הלחץ הגבוה המתפתח בצילינדר.
• פליטה גבוהה יחסית למנוע בנזין של פחמן חד-חמצני ושל פחמימנים - הודות לשריפה המהירה בתהליך HCCI תהליך השריפה לא מושלם, מה שמשאיר פחמימנים שלא נשרפו ופחמן חד-חמצני שלא התחמצן לגמרי.