随着世界能源紧张和环境恶化问题日益严重,节能与环保成为汽车行业,特别是内燃机研究领域最为紧迫的任务。传统柴油机虽然具有燃烧效率高,燃油消耗低和输出动力大的优点,但其排放问题始终难以得到解决。新型HCCI燃烧技术的兴起和替代燃料的推广,为柴油机的发展开辟了一条可行的道路,然而这两项技术在实用化过程中均面临燃烧状态控制问题,传统开环控制方式难以满足控制要求。针对这一情况,本课题设计开发了基于缸压信号反馈的柴油机燃烧闭环控制系统,并应用在一台HCCI-CI双燃烧模式原型发动机机上,通过对比试验研究探索燃烧闭环控制对于提高发动机性能的价值。燃烧闭环控制系统在柴油机电控平台基础上二次开发得到,采用量产型电热塞式缸压传感器作为各缸反馈信号源。系统为分布式结构,分为负责反馈的缸内燃烧状态解析单元(iCAT)和负责控制的发动机控制单元(ECU)两大部分,互相通过CAN总线交换数据。iCAT为全新开发的信号处理单元,通过软硬件设计,实现了对4缸缸压信号不间断地采集和处理,每循环燃烧状态指标都可在下一循环燃烧开始前计算完成并发送给ECU,且与研究专用的燃烧分析仪(CAS)的计算结果基本一致。ECU在原电控平台硬件基础上,增加了闭环控制逻辑,它以各缸燃烧的平均指示压力(IMEP)和放热中点(CA50)作为反馈变量,循环喷油量和喷油正时作为控制变量,有效地改善了各缸燃烧均衡性。将燃烧闭环控制系统应用到原型发动机上进行试验,结果表明:CI燃烧模式下,燃烧闭环控制对发动机排放性能无明显改善作用;HCCI燃烧模式下,燃烧闭环控制在中低负荷时可有效避免燃烧不完全、不稳定现象,降低碳氢和一氧化碳的排放,在高负荷时可避开导致碳烟大量生成的CA50位置,降低碳烟排放;当使用GTL作为燃料时,燃烧闭环控制可以保证在相同的转速和油门位置,原型机的动力输出与使用柴油时保持一致。