[发明专利]自识别单双韦伯燃烧规则经验参数自动校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种内燃机燃烧参数校准方法。

背景技术

为了解决日益严重的环境污染问题，国际排放法规越来越苛刻，限制发动机的有害排放物，致使生产厂家，对发动机的排放控制看得尤为重要。而柴油机的排放特性与缸内燃烧过程有着密切的联系，因此实现对燃烧过程的实时控制对发动机的排放控制具有重要意义。随着计算机技术的迅猛发展，计算机仿真技术拥有了蓬勃的生命力，通过对现实系统的抽象模仿，抽象出系统模型，人们在计算机上对这样的模型进行模拟试验研究，既降节约了科研和生产成本，降低了风险，也提高了科研效率。那么系统模型的可靠性和准确性，直接决定仿真结果的可靠性和准确性。在内燃机领域，基于韦伯(Wiebe)燃烧规则的零维燃烧模型形式简单，建模难度小，同时在一定的工况范围内具备一定的仿真精度。以此韦伯Wiebe)燃烧模型为基础，众多研究者们成功的对直喷，非直喷，二冲程柴油机进行了缸内压力和温度的预测。韦伯Wiebe)燃烧规则的经验参数会直接影响韦伯(Wiebe)燃烧模型的准确性，有文献对韦伯(Wiebe)燃烧模型的经验参数如何校准进行了研究，比如代数分析方法和最小二乘算法，但是代数分析方法和最小二乘算法各有优缺点。前者稳定性好，不需要给定初值，但不能保证校准参数的最优性；后者可保证校准参数的局部最优性，但是收敛性和校准结果依赖于给定的初值。因此有必要考虑将两种方法进行结合，使两者优缺点互补，最终实现快速且精确地校准韦伯燃烧规则经验参数。研究表明，单韦伯(Wiebe)燃烧规则只适用于一种燃烧相位或者带有轻微混合的两种燃烧相位的燃烧过程仿真，而对于明显两种燃烧相位掺混的燃烧过程不能实现较好仿真。双韦伯(Wiebe)燃烧规则可以对两种燃烧相位掺混的燃烧过程进行较好仿真，但是校准难度较高，因此单双韦伯(Wiebe)方程个数的选择需要在校准难度和精度之间权衡折中。对于给定的燃烧过程，如何自动识别所需采用的韦伯(Wiebe)方程个数并自动校准得出韦伯(Wiebe)方程经验参数十分关键。

发明内容

本发明的目的在于提供以已燃分数试验数据为依托快速而精确地自动校准参数的自识别单双韦伯燃烧规则经验参数自动校准方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明自识别单双韦伯燃烧规则经验参数自动校准方法，其特征是：

(1)对柴油机进行燃烧试验，收集试验数据序列其中为曲轴转角，x_b为和对应的已燃分数，燃烧拟合起始角取为1％的已燃分数对应的曲轴转角，燃烧拟合终点角取为99％的已燃分数对应的曲轴转角；

(2)将试验数据序列线性化：根据已燃分数试验数据序列首先计算得出和的初步估计值和其中为已燃分数为零时对应的曲轴转角，如果已燃分数试验数据始终大于零，以数据始点对应曲轴转角作为将单韦伯方程进行线性化，令实现将试验数据序列的线性化，线性化后的数据序列为

(3)确定韦伯方程个数：预设为对数据序列进行线性拟合，得出拟合精度R²，设定单双韦伯识别度E，若R²≥E，韦伯方程个数识别为1；若R²＜E，韦伯方程个数识别为2；

(4)针对确定的韦伯方程个数采用相应的韦伯参数自动校准方法，得出韦伯方程参数校准结果：

韦伯方程个数识别为1时，根据已燃分数试验值，首先得出和的初步估计值和其中为已燃分数为零时对应的曲轴转角，如果已燃分数试验数据始终大于零，以数据始点对应曲轴转角作为然后对数据序列进行线性拟合，得出拟合斜率A，由m₀＝A-1计算得出m₀，其中m₀为燃烧指数的初始值；然后由计算出燃烧效率因数a；以作为待拟合方程，以m₀、和分别作为m、和的迭代初值，采用非线性最小二乘算法拟合得出m、和的最终估计值；