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结合新型燃料的先进燃烧技术与动力系统电驱动技术,是内燃动力系统节能减排的重要发展趋势。混合发动机是将新型燃料、先进燃烧与混合动力有效结合,面向未来车用动力系统的综合技术体系。本课题在混合发动机技术体系内,以汽油/柴油混合燃料的先进燃烧模式研究为核心,针对高负荷工况下污染物排放恶化、低负荷工况下燃烧过程循环波动大、冷机工况下高辛烷值燃料难以压缩着火等典型工况下先进燃烧技术的局限性,利用新型发动机控制手段,结合电驱动辅助,完成了燃烧模式优化,改善了汽柴油混合燃料燃烧特性,拓宽了先进燃烧负荷范围。首先,在发动机平台完成了废气再循环(EGR)技术、缸内加热技术、混合动力技术的升级改造,构建了混合发动机研究平台。基于发动机综合控制系统实现了EGR率闭环控制;基于缸压检测预热塞开发了缸内加热系统并实现了各缸独立预热塞辅助控制;基于混合动力系统设计并验证了电机高频主动转矩补偿控制算法。第二,使用汽油与柴油配置了汽柴油混合燃料G70D30与G50D50,利用燃油喷射系统与EGR控制实现了部分预混压燃(PPCI)与晚喷低温燃烧(L-LTC)两种低温燃烧模式。针对PPCI在高负荷因排放恶化而负荷范围受限的问题,提出了多模式组合燃烧的控制策略,使用L-LTC有效拓宽了清洁燃烧的高负荷边界。第三,为改善低负荷工况下PPCI模式燃烧不稳定的问题,基于缸内加热控制系统,提出并实现了适用于低负荷工况的燃烧模式:预热辅助压燃(GA-CI)。在GA-CI模式下,低负荷燃烧稳定性与燃烧效率均有效提升,颗粒物、碳氢化物和一氧化碳排放均下降明显。第四,针对冷机怠速工况下高辛烷值燃料难以压燃着火的问题,在并联混合动力系统上,应用了电机高频主动转矩补偿的辅助控制策略,有效改善了冷机工况下的汽柴油压燃过程的燃烧稳定性。最后,围绕低温燃烧模式下各缸燃烧状态不均衡的问题,为改善每一个气缸都装缸压传感器的方案成本高的缺点与传统的基于燃烧模型估计算法误差大的缺点,本课题将两种方法相结合,提出了一种基于单一缸压传感器的多缸燃烧始点估计的方法,该方法提升了燃烧始点的估计精度、降低了系统的成本。为改善多缸燃烧状态不一致性的现象,本课题分别利用电机主动转矩补偿控制与预热塞辅助控制两种手段提升了各缸燃烧状态的均衡性。