Dado el intrincado proceso de combustión y la multitud de parámetros de control inherentes al motor de doble combustible diésel/gas natural de inyección directa a alta presión (HPDI), lograr un control preciso de la combustión representa un desafío significativo. Es imperativo desarrollar un modelo de motor de alta precisión e integrarlo con algoritmos de control avanzados para lograr una estrategia de combustión óptima. En este estudio, se desarrolló un modelo de planta de motor a nivel de sistema con alta precisión y rendimiento en tiempo real utilizando un método de modelado modular a través de la calibración de datos experimentales y la simplificación de cálculos del modelo. En este modelo, el error relativo de la simulación del modelo se controla para que sea inferior al 5%, y el factor de tiempo real (RTF) es inferior a 1. El proceso de combustión en múltiples etapas se parametrizó realizando un ajuste lineal por tramos de la curva de tasa de liberación de calor, y se estableció la relación entre los parámetros de inyección y los parámetros de combustión utilizando análisis de regresión múltiple. Sobre esta base, se diseñó y verificó un algoritmo de control predictivo del modelo (MPC) en la plataforma construida de modelo en el bucle (MiL). Los resultados demuestran que el algoritmo MPC diseñado puede rastrear con precisión la fase de combustión CA50 y los objetivos de presión media efectiva indicada (IMEP) con un error máximo de 0.0624 grados y 0.046% dentro de 6 y 8 ciclos, asegurando al mismo tiempo la estabilidad del proceso de control. La plataforma MiL no solo cumple con los requisitos actuales de control de combustión, sino que también proporciona una base general para el desarrollo de estrategias de control múltiple de motores posteriores y la optimización del control cooperativo.