Cette thèse a été développé grâce à une Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE). Cette convention fait partie d’un programme de l’Association nationale de la recherche et de la technologie (ANRT), coordonné par le Centre nationale de la recherche scientifique (CNRS). L’accord CIFRE subventionne les entreprises françaises qui engagent un thésard pour conduire un projet scientifique dans l’entreprise, en partenariat avec un laboratoire publique de recherche. Pour cette thèse, l’accord CIFRE a été signé par Renault et les laboratoires GIPSA Lab de Grenoble et PRISME d’Orléans.Cette thèse se focalise sur la modélisation 0D, en particulier sur une description plus détaillé du processus de la combustion et l’estimation des masses enfermées dans la chambre de combustion d’un moteur à allumage commandé (Spark Ignited (SI) engine). Les principaux développements comportent des points suivants :- L’impact flamme parois pendant la combustion : un nouveau modèle pour prendre en compte ce phénomène dans le cadre d’un modèle de combustion 0D à deux zones a été développé. Ce modèle permet de prendre en compte la géométrie de la chambre de combustion et la proportion de flamme que brûle proche des parois du cylindre. Plusieurs études ont montré qu’une grand proportion (20% au 30%) du mélange frais brûle dans ce mode de combustion ce qui montre l’importance de prendre en compte ce phénomène. - L’estimation de la mass totale enfermée dans la chambre de combustion après la fermeture des soupapes est un phénomène très intéressant qui présente un Challenger pour les chercheurs motoristes. Une estimation plus précise de la mass enfermée dans la chambre de combustion permet d’avoir un meilleur contrôle de l’injection du carburant et une amélioration dans le traitement des polluants.- Le dernier point à traiter dans cette thèse est la commande d’un système d’injection “common rail”. Ce point a pour but de compléter la modélisation de la combustion en ajoutant une thématique liée à l’injection, lequel est un paramètre crucial dans le processus de la combustion. L’objectif d’un système d’injection common rail est de contrôler l’avance de l’injection, la durée et la pression, de façon indépendante dans chaque cylindre, pour avoir un meilleur contrôle de la combustion, en dépendant des conditions d’opération. Cette injection permet de réguler le carburant en quantités très petites, ce qu’aide à réduire la consommation, les émissions polluantes, et aussi à améliorer la performance du moteur. / This thesis has been developed thanks to a Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE)1 agreement, that is a program of the french agency Association nationale de la recherche et de la Technologie(ANRT), coordinated by the Centre nationale de la recherche scientifique (CNRS). The CIFRE program grants the Franch companies who engage a PhD student to carry out a research project of the company within a public research lab. For this thesis, a CIFRE agreement has been accorded between the automobile company Renault France and the scientific laboratories Gipsa Lab in Grenoble and PRISME in Orléans.This thesis is focused on the modeling of a detailed description of the 0D combustion process and the estimation of the enclosed mass in the combustion chamber for a Spark Ignited (SI) engine. The main developments are summarized as follows:- The combustion process is frequently modeled as growing flame inside of the combustion chamber. Many 0D thermodynamical Engine models mostly focus on the laminar characteristics of such a free developing ame, but they lack of a suitable approximation of the combustion when the ame reaches the cylinder walls. In this thesis, a flame-wall interaction model is proposed as a complement of a 0D two zones thermodynamical model.- The estimation of the total mass enclosed in the combustion chamber is an interesting and challenging task for the engine control community. In this thesis, two nonlinear observers are synthesized for the enclosed mass estimation: a classical nonlinear high gain observer and an extended linear parameter varying (LPV) high gain observer.- A controller for a common rail injection system is developed in this thesis. First, an input state linearization of a common rail model is performed, in order to overcome the strong nonlinearities and build a virtual linear model. Using the virtual model, two linear control strategies are implemented to regulate the common rail pressure: an optimal linear quadratic regulator LQR with integral action and an optimal LQR tracking (feedforward) with integral action strategy.

Cette thèse a été développé grâce à une Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE). Cette convention fait partie d'un programme de l'Association nationale de la recherche et de la technologie (ANRT), coordonné par le Centre nationale de la recherche scientifique (CNRS). L'accord CIFRE subventionne les entreprises françaises qui engagent un thésard pour conduire un projet scientifique dans l'entreprise, en partenariat avec un laboratoire publique de recherche. Pour cette thèse, l'accord CIFRE a été signé par Renault et les laboratoires GIPSA Lab de Grenoble et PRISME d'Orléans.Cette thèse se focalise sur la modélisation 0D, en particulier sur une description plus détaillé du processus de la combustion et l'estimation des masses enfermées dans la chambre de combustion d'un moteur à allumage commandé (Spark Ignited (SI) engine). Les principaux développements comportent des points suivants :- L'impact flamme parois pendant la combustion : un nouveau modèle pour prendre en compte ce phénomène dans le cadre d'un modèle de combustion 0D à deux zones a été développé. Ce modèle permet de prendre en compte la géométrie de la chambre de combustion et la proportion de flamme que brûle proche des parois du cylindre. Plusieurs études ont montré qu'une grand proportion (20% au 30%) du mélange frais brûle dans ce mode de combustion ce qui montre l'importance de prendre en compte ce phénomène. - L'estimation de la mass totale enfermée dans la chambre de combustion après la fermeture des soupapes est un phénomène très intéressant qui présente un Challenger pour les chercheurs motoristes. Une estimation plus précise de la mass enfermée dans la chambre de combustion permet d'avoir un meilleur contrôle de l'injection du carburant et une amélioration dans le traitement des polluants.- Le dernier point à traiter dans cette thèse est la commande d'un système d'injection "common rail". Ce point a pour but de compléter la modélisation de la combustion en ajoutant une thématique liée à l'injection, lequel est un paramètre crucial dans le processus de la combustion. L'objectif d'un système d'injection common rail est de contrôler l'avance de l'injection, la durée et la pression, de façon indépendante dans chaque cylindre, pour avoir un meilleur contrôle de la combustion, en dépendant des conditions d'opération. Cette injection permet de réguler le carburant en quantités très petites, ce qu'aide à réduire la consommation, les émissions polluantes, et aussi à améliorer la performance du moteur.

Purpose: The purpose of this study is to compare the legal requirements for Euro VI and CARB regarding OBD certification in order to identify the challenges that may come for a manufacturer’s move from Euro VI classified heavy-duty engines to engines that meet the requirements of CARB. Furthermore, the study also aims to identify the effects that these challenges will have on the organisation. Research question: What type of challenges arise for a manufacturing company when developing an OBD certification process according to the requirements from CARB compared to Euro VI and how do these challenges affect the organisation? Method: The nature of this study was qualitative with a deductive method as an approach, where theories and empirical findings interacts. The theoretical framework is divided into two parts, in which the first part is obtained from scientific articles and books and the second part from legislations. The empirical data was gathered from interviews at a case study company and the information was thematically analysed. Conclusion: This study concludes that the movement from Euro VI to CARB standards will result in comprehensive changes for a company’s OBD process itself as well as organisational changes within the company. There will be a need to establish new processes and new ways of working within the organisation which can lead to comprehensive coordination difficulties that should be taken into consideration. In conclusion, it is as important to consider the effects of the changes that this movement will bring on the company and the actors within, as it is with the implementation of the process itself. / Syfte: Syftet med denna studie är att jämföra lagkraven för Euro VI och CARB angående OBD certifieringen och därmed identifiera de utmaningar som kan uppstå i och med övergången från Euro VI klassificerade motorer till motorer som uppfyller kraven från CARB. Vidare syftar studien även till att undersöka hur dessa utmaningar påverkar organisationen. Forskningsfråga: Vilka utmaningar uppstår för ett tillverkande företag vid utveckling av en OBD certifieringsprocess enligt lagkrav från CARB i jämförelse med Euro VI och hur påverkar dessa utmaningar organisationen? Metod: Denna studie är av en kvalitativ karaktär som är baserad på en deduktiv forskningsmetod. Den teoretiska referensramen är uppdelat i två sektioner, vari den första är baserad på vetenskapliga artiklar och böcker och den andra från lagkrav. Empiriska data har samlats från intervjuer på fallstudieföretaget och metoden som har använts för att analysera materialet är tematisk analys. Slutsats: Denna studie konkluderar att övergången från Euro VI till CARB lagkrav resulterar i omfattande förändringar för företagets OBD process och bringar organisationsförändringar inom företaget. Det kommer att finnas ett behov av att etablera nya processer och nya arbetssätt inom organisationen som kan leda till omfattande samordningsproblem som bör has i åtanke. Sammanfattningsvis är det av yttersta vikt att ta hänsyn till de organisationsförändringarna som förväntas uppstå i och med denna förändring och inte enbart fokusera på att implementera en ny process.

The more and more stringent emissions regulations, together with the greater fuel economy demanded by vehicle users, impose a clear objective to researchers and engine manufacturers: look for the maximum efficiency with the minimum pollutant emissions levels. The conventional diesel combustion is a highly efficient process, but also leads to high levels of NOx and soot emissions that require using aftertreatment systems to reduce the final levels released to the environment. Since these systems incur in higher costs of acquisition and operation of the engine, the scientific community is working on developing alternative strategies to reduce the generation of these pollutants during the combustion process itself. The literature shows that the new combustion modes based on promoting low temperatures during this process, offer high efficiency and very low NOx and soot levels simultaneously. However, after years of investigation, it can be concluded that these techniques cannot be applied in the whole engine operating range due to, among others, factors like the low control of the combustion process. In recent years, it has been demonstrated that the dual-fuel combustion technique allows to overcome this limitation thanks to the additional degree of freedom provided by the capacity of modulating the fuel reactivity depending on the engine operating conditions. This characteristic, together with the near-zero NOx and soot levels obtained with this technique, has encouraged the scientific community to deeply investigate the dual-fuel combustion. In this sense, former works confirm the advantages previously described, concluding that still exist some limitations to be tackled, as well as some margin for improving the potential of this combustion concept. The general objective of the present Doctoral Thesis is to contribute to the understanding of the dual-fuel combustion mode, with the particular aim of exploring different ways to improve its efficiency. For this purpose, it has been experimentally evaluated different options such as the modification of the engine operating parameters, specific designs of the piston geometry or the use of alternative fuels. With the aim of answering some of the questions found in the literature, the first part of each study has been dedicated to perform a detailed analysis of the influence of each particular strategy on the dual-fuel operation at low load. Later, it has been checked the ability of each option to extend the dual-fuel operating range towards higher engine loads. It is interesting to note that the analysis of some results has been supported by CFD calculations, which have allowed to understand some local phenomena occurring during the dual-fuel combustion process, which cannot be confirmed only from the experimental point of view. Finally, taking into account the knowledge acquired during the different studies performed, the last chapter of results has been devoted to evaluate the ability of the dual-fuel concept to operate over the whole engine map, as well as to identify the possible limitations that this technique presents from the technological point of view. / Las cada vez más restrictivas normativas anticontaminantes, junto con la demanda de motores con menor consumo de combustible por parte de los usuarios, imponen un claro objetivo a investigadores y fabricantes de motores: la búsqueda de la máxima eficiencia con los mínimos niveles de emisiones contaminantes. La combustión diésel convencional ofrece una alta eficiencia, pero a su vez da lugar a elevadas emisiones de NOx y hollín que requieren del uso de sistemas de postratamiento para reducir los niveles finales emitidos al ambiente. Dado que estos sistemas incurren en mayores costes de adquisición y operación del motor, la comunidad científica está trabajando en el desarrollo distintas estrategias para reducir la generación de estos contaminantes durante el propio proceso de combustión. La literatura demuestra que los nuevos modos de combustión basados en promover bajas temperaturas durante este proceso, ofrecen simultáneamente una elevada eficiencia y muy bajos niveles de NOx y hollín. Sin embargo, tras años de investigación, se puede llegar a la conclusión de que estas técnicas no pueden ser aplicadas en todo el rango de operación del motor debido a, entre otros, factores como el escaso control sobre el proceso de combustión. En los últimos años, se ha demostrado que la técnica de combustión dual-fuel permite superar esta limitación gracias al grado de libertad adicional que supone la capacidad de modular la reactividad del combustible en función de las condiciones de operación del motor. Esta característica, junto con los casi nulos niveles de NOx y hollín que proporciona, ha despertado un gran interés sobre la comunidad científica. En este sentido, trabajos precedentes confirman las ventajas que este modo de combustión ofrece, demostrando a su vez que aún existen una serie de limitaciones por abordar, así como cierto margen por explotar para mejorar el potencial de este concepto. La presente Tesis Doctoral plantea como objetivo general el contribuir a la comprensión del modo de combustión dual-fuel, y de manera particular explorar distintas vías con objeto de mejorar su eficiencia. Para ello, se han evaluado de manera experimental diferentes opciones que van desde la modificación de los parámetros de operación del motor, hasta diseños específicos de la geometría del pistón o el uso de combustibles alternativos. Tratando de responder algunas de las cuestiones encontradas en la literatura, en cada uno de los estudios se ha realizado un análisis detallado de la influencia del parámetro en cuestión sobre la operación del motor a baja carga, y a su vez se ha comprobado la capacidad de cada una de estas opciones de extender la operación del motor hacia cargas más elevadas. Cabe destacar que el análisis de ciertos resultados se ha apoyado en cálculos numéricos CFD, los cuales han permitido entender ciertos fenómenos locales que ocurren durante el proceso de combustión dual-fuel, y que no pueden ser confirmados únicamente desde el punto de vista experimental. Finalmente, teniendo en cuenta el conocimiento adquirido en los diferentes estudios realizados, el último capítulo de resultados se ha dedicado a evaluar la capacidad de operación del concepto dual-fuel en todo el rango de funcionamiento del motor, así como a identificar las posibles limitaciones que esta técnica presenta desde el punto de vista tecnológico. / Les cada vegada més restrictives normatives anticontaminants, juntament amb la demanda de motors amb menor consum de combustible per part dels usuaris, imposen un clar objectiu a investigadors i fabricants de motors: la cerca de la màxima eficiència amb els mínims nivells d'emissions contaminants. La combustió dièsel convencional ofereix una alta eficiència, però al seu torn dóna lloc a elevades emissions de NOx i sutge que requereixen de l'ús de sistemes de postractament per a reduir els nivells finals emesos a l'ambient. Aquests sistemes incorren en majors costos d'adquisició i operació del motor, per la qual cosa de forma paral·lela, la comunitat científica està treballant en el desenvolupament de diferents estratègies per a reduir la generació d'aquests contaminants durant el propi procés de combustió. La literatura demostra que les noves tècniques de combustió basades a promoure baixes temperatures durant aquest procés, ofereixen simultàniament una elevada eficiència i molt baixos nivells de NOx i sutge. No obstant açò, després d'anys de recerca, es pot arribar a la conclusió que aquestes tècniques no poden ser aplicades en tot el rang d'operació del motor a causa de, entre uns altres, factors com l'escàs control sobre el procés de combustió. En els últims anys, s'ha demostrat que la tècnica de combustió dual-fuel permet superar aquesta limitació gràcies al grau de llibertat addicional que suposa la capacitat de modular la reactivitat del combustible en funció de les condicions d'operació del motor. Aquesta característica, juntament amb els quasi nuls nivells de NOx i sutge que proporciona, ha despertat un gran interès sobre la comunitat científica. En aquest sentit, treballs precedents confirmen els avantatges que aquesta tècnica de combustió ofereix, demostrant al seu torn que encara existeixen una sèrie de limitacions per abordar, així com cert marge per explotar per a millorar el potencial d'aquest concepte. La present Tesi Doctoral planteja com a objectiu general el contribuir a la comprensió de la tècnica de combustió dual-fuel, i de manera particular explorar diferents vies a fi de millorar la seua eficiència. Per a açò, s'han avaluat de manera experimental diferents opcions que van des de la modificació dels paràmetres d'operació del motor, fins a dissenys específics de la geometria del pistó o l'ús de combustibles alternatius. Tractant de respondre algunes de les qüestions trobades en la literatura, en cadascun dels estudis s'ha realitzat una anàlisi detallada de la influència del paràmetre en qüestió sobre l'operació del motor a baixa càrrega, i al seu torn s'ha comprovat la capacitat de cadascuna d'aquestes opcions d'estendre l'operació del motor cap a càrregues més elevades. Cal destacar que l'anàlisi de certs resultats s'ha recolzat en càlculs numèrics CFD, els quals han permès entendre certs fenòmens locals que ocorren durant el procés de combustió dual-fuel, i que no poden ser confirmats únicament des del punt de vista experimental. Finalment, tenint en compte el coneixement adquirit en els diferents estudis realitzats, l'últim capítol de resultats s'ha dedicat a avaluar la capacitat d'operació del concepte dual-fuel en tot el rang de funcionament del motor, així com a identificar les possibles limitacions que aquesta tècnica presenta des del punt de vista tecnològic. / Monsalve Serrano, J. (2016). Dual-fuel compression ignition: towards clean, highly efficient combustion [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/75109 / TESIS

Elevada eficiencia térmica y mínimas emisiones contaminantes impuestas por las restrictivas normativas anticontaminación en motores alternativos representan el principal objetivos de los fabricantes de motores. La estrategia de combustión diésel convencional es ampliamente utilizada en el mundo gracias a su excelente economía en el consumo de carburante. Esta estrategia permite operar con mezclas pobres de combustible y aire proporcionando elevada eficiencia térmica. Además, este tipo de combustión puede ser aplicada desde motores tanto para vehículos ligeros como en motores marinos. Sin embargo, este proceso de combustión conlleva a la generación de elevadas emisiones de NOx y emisiones de partículas (comúnmente llamado hollín en los diésel), siendo imposible reducir ambos contaminantes de forma simultánea. Por tanto, los fabricantes han incorporado sistemas de post-tratamiento con el objetivo de cumplir con las normativas de emisiones, cuya intención es la de proveer emisiones más limpias y elevada eficiencia. Por el contrario, este tipo de sistemas para mitigar las emisiones contaminantes incrementan la complejidad del motor dado el complejo proceso llevado a cabo durante el post-tratamiento y una aumento en los costes tanto de producción como operativos a lo largo del ciclo de vida del motor. La comunidad científica continua desarrollando soluciones alternativas a la combustión diésel convencional manteniendo los beneficios de este proceso de combustión mientras que las emisiones son reducidas (principalmente NOx y hollín). La comunidad científica ha encontrado en las estrategias de combustión de baja temperatura un proceso de combustión capaz de proporcionar elevada eficiencia térmica y emisiones ultra bajas de NOx y humo. En este sentido, la revisión bibliográfica dice que estos tipos de combustión permiten la reducción simultánea de ambas emisiones, rompiendo así el tradicional "trade-off" existente en la combustión diésel convencional. Sobre todas las estrategias, la que muestra un potencial superior es la estrategia conocida como combustión dominada por la reactividad del combustible. Este proceso de combustión se caracteriza por emplear dos combustibles, siendo capaz de solucionar los principales problemas de las estrategias de baja temperatura tales como el fasado de la combustión. Sin embargo, esta estrategia de combustión también presenta algunos inconvenientes como el elevado nivel de monóxido de carbono e hidrocarburos inquemados a baja carga y elevado gradiente de presión y presión en cámara a elevada carga que limitan el rango de operación. El objetivo general de la presente investigación es proveer de una estrategia de combustión "dual-fuel" capaz de operar sobre todo el rango de operación de un motor proporcionando igual o mejores eficiencia térmica que el diésel convencional y emisiones ultra bajas de NOx y humos. Adicionalmente, esta investigación implica una exploración delas emisiones de las partículas del concepto de combustión ya que el número de partículas se encuentra actualmente regulado por la normativa anticontaminante. El proceso de combustión que responde a este objetivo es "Dual-Mode Dual-Fuel". Este concepto de combustión emplea dos combustibles y cambia de combustión premezclada a baja carga a combustión de naturaleza difusiva a plena carga. Con el deseo de explorar las capacidades de la estrategia de combustión, se han empleado dos configuraciones de "hardware" y se ha realizado un estudio de la distribución por tamaños de las partículas. Finalmente, considerando los principales resultados de la investigación, el último capítulo pretende resumir las principales bondades del concepto de combustión así como sus limitaciones y trabajos futuros. / Elevada eficiència tèrmica i mínimes emissions contaminants impostes per les normatives anticontaminants en motores alternatius representen el principal objectiu dels fabricants de motors. La estratègia de combustió diésel convencional es àmpliament utilitzada per tot el mon gracies al excel·lent consum de carburant. Esta estratègia permet operar el motor amb dosatges pobres que resulten en elevada eficiència tèrmica. A més, aquest tipus de combustió pot ser aplicada tant a els motor mes lleugers con als motor per aplicacions marines. No obstant això, aquest procés de combustió implica la generació de elevats nivells de emissió de NOx i sutja, que no es poden reduir simultàniament. Per tant, els fabricants han incorporat sistemes de post-tractament amb el objectiu de acomplir les normatives anticontaminació, que pretenen obtindre motors en emissions mes netes i mes eficients. Per el contrari, aquest tipus de sistemes per a reduir les emissions incrementen la complexitat del motor i els costos tant de producció com operatius al llarg del cicle de vida del motor. La comunitat científica continua desenvolupant solucions alternatives a la combustió dièsel mantenint els beneficis d¿aquest tipus de combustió però reduint les emissions (principalment NOx i sutja). La comunitat científica ha trobat a les estratègies de combustió de baixa temperatura un procés de combustió que te elevada eficiència tèrmica i extremadament baixes emissions de NOx y partícules. En aquest sentit, la revisió bibliogràfica constata que aquests tipus de combustions permeten la reducció simultània dels contaminants NOx i sutja, trencant el tradicional "trade-off" existent a la combustió dièsel. De entre totes les estratègies proposades de baixa temperatura, la estratègia combustió dominada per la reactivitat del combustible presenta mes potencial que les altres. Aquest procés de combustió es caracteritza per utilitzar dos combustibles, lo que li permet solventar els principals problemes que han aparegut al llarg de la investigació de les estratègies de baixa temperatura com el control de la combustió. No obstant, aquest concepte de combustió també presenta algunes limitacions com el excessiu nivell de monòxid de carbó e inquemats a baixa càrrega i el elevat gradient de pressió i elevada pressió en càmera a elevada càrrega que limiten el rang de operació del motor. El objectiu de la investigació es proposar un concepte de combustió "dual-fuel" que puga operar en tot el rang de operació de un motor proporcionant el mateix o millorant la eficiència tèrmica que el dièsel amb emissions ultra baixes de NOx y partícules. A més, aquesta investigació també implica realitzar una exploració de les partícules emitides per el concepte ja que actualment està regulat per les normatives anticontaminants. El procés de combustió que compleix el objectiu es diu "Dual-Mode Dual-Fuel". Aquest concepte de combustió utilitza dos combustibles de diferent reactivitat y modifica la combustió de totalment premesclada a baixa càrrega a combustió de natura difusiva a plena càrrega. Amb el desig de explorar les capacitats del concepte, s¿han arribat a provar dos configuracions de pistons diferent per a adequar la relació de compressió i també un anàlisi per tamanys de les partícules. Finalment, considerant els principals resultats obtinguts, el últim capítol pretén resumir les principals avantatges del concepte ací com les principals limitacions y , per tant, els treballs futurs. / High thermal efficiency coupled to minimum pollutants emissions imposed by the stringent standard emissions limitations in reciprocating engines represent the main target of the engine manufacturers industry. Conventional diesel combustion strategy is widely used worldwide due to its excellent fuel economy. This combustion strategy allows operating under lean mixtures of fuel and air that provide high thermal efficiency. In addition, this type of combustion can be applied from light-duty engines to large bore marine engines. However, the combustion process leads to high NOx and particle matter emissions, being impossible to reduce both pollutants simultaneously. Hence, manufactures have incorporated aftertreatment systems in order to meet the imposed standard emissions limitations, which are aimed to provide cleaner emissions and high efficiency. By contrast, these systems required for the emissions mitigation result in a very complex processes and an increase in the engine production and operational costs. The research community continues developing alternative solutions to the conventional diesel combustion concept keeping the benefits of this combustion process while the emissions are reduced (mainly focused on NOx and soot). Research community have found in the low temperature combustion strategies the combustion process able to provide excellent high thermal efficiency and ultra-low NOx and smoke emissions. In this sense, the literature review states that this types of combustion processes allow the simultaneous reduction of NOx and smoke, breaking the traditional trade-off found in diesel engines. Amongst others, the most promising strategy is the reactivity controlled compression ignition. This combustion process is characterized by using two fuels and is able to solve the main challenges of the low temperature combustion processes such as combustion phasing control. Nonetheless, the reactivity controlled strategy also presents some challenges such as excessive carbon monoxide and unburned hydrocarbons during low load operation and high pressure rise rate and in-cylinder pressure that limit the engine range operation. The general objective of this investigation is to provide a dual-fuel strategy able to operate over the whole range providing similar or better thermal efficiency that the conventional diesel combustion and ultra-low values of NOx and smoke. In addition, the investigation also explores the particle emissions of the concept since it is regulated by the standard emissions. The combustion process that responds to the target provided at the general objective is the Dual-Fuel Dual-Mode concept. This concept uses two fuels and switches from a dual-fuel fully premixed strategy (based on the RCCI concept) during low load operation to a diffusive nature during high load operation. In order to explore the capabilities of the concept, two hardware configurations are used and a particle size distribution exploration is performed. Finally, considering the main findings of the investigation, the last chapter is aimed to provide the benefits of the combustion process developed as well as the main limitations or future works of the concept. / Boronat Colomer, V. (2018). Dual-Fuel Dual-Mode combustion strategy to achieve high thermal efficiency, low NOx and smoke emissions in compression ignition engines [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113413 / TESIS