[发明专利]一种电控柴油发动机单点工况优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及柴油机的优化方法，具体地说是一种电控柴油发动机单点工况优化方法。

背景技术

随着社会的不断发展和进步，“节能环保”概念日益重要，在越来越多的场合和技术领域中都在强调，发动机的开发过程亦不例外。排放法规的升级，对电控柴油机燃油经济性优化提出严峻挑战，如何在满足相关排放法规及可靠性指标等要求的同时，提升燃油经济性是电控柴油机行业一直需要倾注大量资源和时间的一件大事。

电控柴油机有众多指标要求，包括动力性、经济性、可靠性及排放，使得发动机开发过程需关注多输入多输出，其工作量之大及寻优困难一直是开发者头疼的关键环节。传统的开发方法，主要依靠人为经验，对电控柴油发动机燃烧控制参数进行组合。电控柴油发动机燃烧控制参数包括提前角、轨压、预喷提前角、预喷油量、后喷提前角、后喷油量、EGR率或EGR阀开度及VG开度等，因参数较多，依靠人工经验进行组合亦较为困难，需耗费大量时间及台架资源，且不易找出最佳参数组合方案。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种电控柴油发动机单点工况优化方法，该方法根据输入的外特性曲线、转速扭矩定义的工况区以及指定的燃烧控制参数关键因子自动生成设计试验样本的软件Cobra，于台架采集设计试验样本数据后在Cobra中建立基于多元分析的回归模型，结合输入的自变量、因变量的约束条件，由软件Cobra自动输出最佳参数组合方案的单点工况优化方法。

实现本发明方法采用的技术方案是一种电控柴油发动机单点工况优化方法，该方法包括：通过Cobra生成关键因子设计试验方案，再以该方案采集的台架试验数据作为输入建立基于多元分析的回归模型，在指定参数范围条件下对单点工况进行优化，从而得到最优参数组合及对应的优化结果。

在上述技术方案中，所述关键因子设计试验方案由Cobra生成，包括如下步骤：

1)定义所需的关键因子，包括提前角SOI、轨压PRS、预喷油量PIF、预喷提前角PIT、后喷油量POF、后喷提前角POT、EGR率或EGR阀开度、可变截面开度VGP，关键因子个数为ivs-2，ivs为回归模型自变量iv_i的个数，试验样本数N，N大于m，其中m为建立多元回归模型最小数据点数；

2)输入外特性扭矩曲线，其中转速按升序排列；

3)通过指定转速范围及负荷范围定义工况区；

4)指定工况区四顶点的各关键因子取值及幅动范围；

5)通过Cobra识别各关键因子在工况区内幅动范围，在此区域内随机分布试验点，试验点各关键因子在区域取值范围内非重复性的随机分布。

在上述技术方案中，通过Cobra生成的关键因子设计试验方案，在台架进行数据采集后，作为建立回归模型源数据，回归模型为基于多元分析的多元回归模型，包括以下步骤：

1)从源数据中定义回归模型的自变量ivi，包括转速speed、扭矩torque以及指定的关键因子，自变量个数为ivs；从源数据中定义回归模型的因变量dv，包括喷油量total_fueling、油耗fuel_rate及其他性能排放参数，因变量个数为dvs；

2)建立回归模型，其模型表达式为

y(dv1,dv2,dv3,…dvdvs)＝f(iv1,iv2,iv3,…ivivs)

其中自变量有各自取值范围

ivimin<ivi<ivimax

3)N组试验数据为回归模型观测矩阵，模型表示为

y(dv1i,dv2i,dv3i,…dvdvsi)＝f(iv1i,iv2i,iv3i,…ivivsi)，其中0<i<N+1。

在上述技术方案中，建立的多元回归模型，针对此区域内需优化的单点工况，在指定约束条件下进行寻优求解，指定约束条件包括极大值、极小值及区间值三种类型，所述用作约束条件的参数包括比油耗BSFC、烟度smoke、氮氧化物NOx、颗粒fsDPM、爆压PCP、增压器转速TCS、涡前排温TIT、压气机出口温度COT及其他限值参数。

在上述技术方案中，颗粒fsDPM由AVL415烟度转化而得。

进一步地，结合约束条件后建立的多元回归模型表达式为：

所建立的多元回归模型，通过回归整理得到因变量与自变量关系式，指向优化的单点工况(kps,kpt)后，在此点进行展开得到优化目标函数为