LTC燃烧是一种压缩着火过程,是HCCI、PPCI等燃烧模式实现高效清洁燃烧的本质。然而LTC燃烧在冷机和小负荷工况下,由于循环喷油量少致使整体的空燃比较大,加之缸壁传热损失,很难实现稳定的压燃,同时出现热效率和排放恶化等问题。本课题利用开发的缸内加热控制平台以及构建的电热塞加热控制算法,在一台1.9L高压共轨柴油机上,对LTC燃烧冷机和小负荷工况下的发动机性能进行了优化。首先,构建了针对低温燃烧发动机的缸内加热控制平台,实现了基于燃烧状态和发动机运行工况的缸内加热闭环控制。其中本课题开发了具有大电流电阻性负载驱动能力的电热塞控制器,通过CAN通讯与发动机电控单元进行信息交互,实现各气缸的独立加热控制。构建了基于电压电流测量值的电热塞温度和功率的控制算法。电热塞表面温度的开环控制算法基于查表,目标温度与占空比对应。闭环控制算法引入温度反馈,并建立了线性的电阻-温度模型及集总电容温度模型。鉴于温度控制在精度以及响应速度上的局限性,进一步采用了PID控制器对电热塞的加热功率进行闭环控制。闭环控制系统截止频率20Hz,具有较快的响应速度,能够消除稳态误差。在缸内加热控制平台与电热塞功率闭环控制算法的基础上,本课题选取了汽油体积占比为70%的汽柴油混合燃料,在冷机和小负荷工况下对LTC燃烧发动机进行性能优化。实验结果表明,缸内加热从燃烧相位、效率、稳定性和排放等多个方面,提升了发动机的性能。在冷机工况下,缸内加热使IMEP循环波动率由12%-37%的范围降低到10%左右;燃烧效率提升约2%,最高燃烧效率超过99%,指示效率最高提升8%;虽然NOx排放出现小幅恶化,但大多数实验点满足国V法规要求,PM、CO和HC排放大幅降低。在小负荷工况下,IMEP循环波动率由3%-15%改善到5%以内,部分实验点甚至好于3%;指示效率由35%-50%提升到45%-51%,燃烧效率由88%-93%提升到92%-99%。在排放上,除NOx排放有所增加外,其余所有排放物排放水平均下降,如PM排放平均降低幅度超过85%,CO排放平均降低幅度超过45%,THC排放降低幅度超过75%。