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均质压缩燃烧(Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI)方式具有可以同时降低油耗和排放的优势,得到了内燃机界的广泛研究,并日趋成为一个新的燃烧方式。但其还存在着火时刻控制、变工况控制及其控制系统等方面的难点。本文主要是围绕着HCCI发动机的这一系列控制问题展开了研究。针对基于全可变气门机构的汽油HCCI发动机,为满足HCCI发动机的闭环反馈控制的研究需要,提出了基于单片机和CAN总线的分布式HCCI控制体系结构。同时为了保证控制策略的实时性和简化控制参量之间的耦合关系,提出了HCCI分层闭环管理的思想。将控制系统划分为负荷控制、燃烧相位控制和机构控制等三个层次,三个层次均采用相应的闭环控制。系统结构清晰,易于实现,而且具有较高的鲁棒性。本文开发了基于分布式控制系统的HCCI发动机管理单元、喷油点火控制单元、全可变气门机构控制单元以及缸压采集分析单元等基本功能模块。采用基于神经元自适应PID控制策略,实现了对全可变气门机构的精确、有效控制,为实现HCCI发动机运行控制奠定了基础。开发了缸压采集及实时分析算法,解决了燃烧信息在线反馈问题。开发了基于动态递归神经网络的进气量预测算法,有效解决了空燃比准确、快速控制问题。采用基于模型的优化方法和试验相结合,研究了HCCI发动机稳态运行时的气门控制规律。提出了利用经典PID控制和前馈控制相结合的办法,实现了HCCI燃烧下的IMEP和燃烧相位CA50的闭环控制,该策略实时性强,可以实现基于循环的控制。研究开发了基于混合放热率管理的HCCI/SI模式过渡闭环控制策略。试验表明,所提出建立的分层闭环控制策略可以实现有效的HCCI运行控制。建立了HCCI虚拟车辆仿真平台,结合发动机工作循环仿真和道路运行仿真,在整车的NEDC工作循环下评价了控制策略,并预测了HCCI发动机在NEDC循环下的性能。