HCCI，亦稱可控自燃著火(CAI，ControlledAutoIgnition)，它是指大量燃料和稀釋物(空氣和再循環(huán)廢氣等)在進(jìn)氣過(guò)程中預(yù)先混合成均質(zhì)混合氣，當(dāng)壓縮行程活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)附近時(shí)，均質(zhì)混合氣自燃著火的一種燃燒過(guò)程。
HCCI燃燒方式結(jié)合了柴油機(jī)壓燃和汽油機(jī)均質(zhì)混合氣點(diǎn)火燃燒的特點(diǎn)，基本特征是均質(zhì)、壓燃和低溫火焰燃燒。與傳統(tǒng)的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，它取消了節(jié)氣門(mén)，泵氣損失小，混合氣多點(diǎn)同時(shí)著火，燃燒持續(xù)期短，可以得到與壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)妮^高熱效率；與傳統(tǒng)柴油機(jī)相比，由于混合氣是均質(zhì)的，燃燒反應(yīng)幾乎是同步進(jìn)行，沒(méi)有火焰前鋒面，燃燒火焰溫度低(低于2000K)，NOx排放很低，幾乎沒(méi)有PM排放。傳統(tǒng)的柴油機(jī)采用擴(kuò)散燃燒，化學(xué)反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于燃料和空氣的混合與擴(kuò)散速率，燃燒快慢由混合擴(kuò)散速率決定。在這種類型的燃燒中，混合氣和溫度分布都極不均勻，擴(kuò)散火焰外殼的高溫區(qū)易產(chǎn)生NOx，內(nèi)部高溫缺氧區(qū)易產(chǎn)生PM。而HCCI通過(guò)提高壓縮比、采用廢氣再循環(huán)、進(jìn)氣加熱和增壓等手段提高缸內(nèi)混合氣的溫度和壓力，促使混合氣壓縮自燃，在缸內(nèi)形成多點(diǎn)火核，有效維持了著火燃燒的穩(wěn)定性，并減少了火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒持續(xù)期。它的燃燒速率只與本身的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)有關(guān)。
大多數(shù)燃料的HCCI燃燒表現(xiàn)出獨(dú)特的二階段放熱：第一階段放熱和主放熱階段。第一階段放熱與低溫動(dòng)力學(xué)反應(yīng)有關(guān)，此時(shí)是冷焰、藍(lán)焰。在第一階段放熱和主放熱之間有一個(gè)時(shí)間延遲，延遲時(shí)間主要由這些反應(yīng)的負(fù)溫度系數(shù)現(xiàn)象（NTCR，NegativeTemperatureCoefficientRegime，即溫度升高，反應(yīng)變慢）來(lái)決定。用光學(xué)診斷的方法來(lái)研究HCCI的燃燒過(guò)程發(fā)現(xiàn)第二階段燃燒即主放熱階段是多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行的，一旦著火，混合氣迅速燃燒，沒(méi)有可視火焰?zhèn)鞑ィ话阏J(rèn)為HCCI的完全燃燒僅由化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制，沒(méi)有一般燃燒中的流動(dòng)，但由于局部仍存在不均勻物質(zhì)，從而也有局部波動(dòng)現(xiàn)象。
HCCI燃燒方式的出現(xiàn)，有效地解決了傳統(tǒng)均質(zhì)稀混合氣燃燒速度慢的缺點(diǎn)，是有別于傳統(tǒng)的汽油機(jī)均質(zhì)點(diǎn)燃預(yù)混燃燒、柴油機(jī)非均質(zhì)壓燃擴(kuò)散燃燒和GDI發(fā)動(dòng)機(jī)分層稀薄燃燒方式的第四種燃燒方式。HCCI燃燒方式可以同時(shí)保持較高的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，不受燃油和氧化物分離面混合比的限制，也沒(méi)有點(diǎn)火式燃燒的局部高溫反應(yīng)區(qū)，因此可以同時(shí)降低NOX和PM；另外由于HCCI燃燒只與本身的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，它的著火和燃燒速率只受燃料氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制，受缸內(nèi)流場(chǎng)影響較小，同時(shí)均質(zhì)預(yù)混的混合氣組織也比較簡(jiǎn)單，因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)施HCCI燃燒模式可以簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。HCCI的優(yōu)點(diǎn)還包括它的燃料靈活性高，它能使用包括汽油、柴油、天然氣、液化石油氣(LPG)、甲醇、乙醇、二甲醚以及混合燃料等多種燃料，而柴油HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)能夠繼續(xù)利用現(xiàn)有的加油和服務(wù)設(shè)施，無(wú)需增加新型燃料的加注設(shè)施，因此，以柴油為燃料的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用正逐漸受到國(guó)外汽車企業(yè)的高度重視。如前面提到的曼、斯堪尼亞等商用車巨頭，都在投巨資研發(fā)HCCI技術(shù)以應(yīng)對(duì)歐Ⅵ法規(guī)的到來(lái)。
