随着能源形势的急剧变化和污染问题的日益严重,全球能源问题和汽车排放问题越来越受到国际社会的广泛关注。在能源结构变化和环境保护双重呼唤下,内燃一直线发电集成动力系统应运而生,它本身所具有的特点能够实现汽车的节能环保,可以作为下一代混合动力车辆的动力源。本论文依据系统中自由活塞发动机对控制系统的实时性要求和适用原则,主要完成了下述研究工作:研发了自由活塞发动机样机的喷油模块和点火模块及其控制器,主要包括ECU及其附属电路、各传感器信号采集处理电路、喷油模块及点火模块电路设计。设计开发了喷油器流量特性测试装置及测控界面,测定了不同燃油的电控喷油器流量特性,通过修正非线性段的流量值,在喷油器动态流量范围内,给出了指定脉宽下的喷油量计算公式。研究了自由活塞发动机稀薄燃烧控制策略,采用缸内燃烧压力传感器检测燃烧压力信息,通过软计算控制方法,设计了虚拟氧传感器,利用其对空燃比进行调节,控制自由活塞发动机的燃烧过程,达到减少污染和节约能源的双重目的。设计了点火时刻控制方案并对其进行了仿真计算,在点火时刻控制策略中应用缸内燃烧压力信息和活塞位移信号计算发动机指示功,实时修正发动机点火时刻。仿真结果表明了该控制策略的可行性和有效性。