[发明专利]一种基于数字孪生的气助雾化喷射优化系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的气助雾化喷射优化系统，其特征在于，包括喷雾试验台架实体、驱动回路实体和计算机，喷雾试验台架实体包括定容弹、激光粒径分析仪和气助雾化喷嘴，激光粒径分析仪的发射端与接收端在定容弹两侧水平对称布置，气助雾化喷嘴设置于定容弹内；

所述驱动回路实体包括喷油嘴电磁阀驱动回路和喷气嘴电磁阀驱动回路，将这两路驱动回路通过参数建模映射到计算机中，构建对应驱动回路数字孪生模型；所述激光粒径分析仪采集并计算定容弹内喷雾颗粒的SMD数据；

所述计算机处理接收到的SMD数据，然后根据驱动回路数字孪生模型进行喷射优化，不断进行寻优计算并更新驱动控制过程中的时间变量，更新完成后将新时间变量发送至驱动回路，驱动回路利用新时间变量不断驱动气助雾化喷嘴进行喷射；

上述喷射优化是指计算机以自适应遗传算法对气助雾化喷射进行在线优化，获取最佳时间变量组合，使喷雾的SMD达到最小值。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的气助雾化喷射优化系统，其特征在于，所述喷雾试验台架实体还包括分别与气助雾化喷嘴相连的气路和油路，油路上依次设置有油箱、油泵、燃油加热器和燃油压力表，气路上设置有辅助气体气瓶，油路和气路之间连接有油气压力调节装置；所述气助雾化喷嘴中还设有油气轨；所述定容弹底部设有空气压缩机、排气阀和压力表，定容弹上还设有加热器和温度传感器；所述激光粒径分析仪通过定容弹的可视窗获取喷雾颗粒的SMD数据。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的气助雾化喷射优化系统，其特征在于，所述喷油嘴电磁阀驱动回路和喷气嘴电磁阀驱动回路采用相同结构的峰值-保持电流型驱动回路，峰值-保持电流型驱动回路的驱动控制过程中有三路驱动信号：高侧高压驱动信号、高侧低压驱动信号以及低侧驱动信号，其中低侧驱动信号的脉宽与喷射脉宽的大小相等，在整个控制喷嘴喷射过程中都处于高电平；三路驱动信号驱动各自对应的MOS管，当驱动信号处于高电平时，MOS管导通，驱动信号处于低电平时，MOS管截止；

驱动控制过程中，喷油嘴先开始驱动，经过时长为油气喷射间隔变量t_interval的延迟后，喷气嘴开始驱动；所述峰值-保持电流型驱动回路在驱动过程中形成4种不同驱动回路；将驱动控制过程中的喷油嘴驱动时间变量、喷气嘴驱动时间变量以及油气喷射间隔变量t_interval作为驱动回路数字孪生模型喷射优化的驱动参数；

喷油嘴驱动时间变量包括喷油嘴驱动第一阶段持续时间t_HSH1，喷油嘴驱动第二阶段PWM波持续时间t_HSH2，喷油嘴驱动第三阶段持续时间t_delay和喷油嘴驱动第四阶段PWM波持续时间t_HSL；

喷气嘴驱动时间变量包括喷气嘴驱动第一阶段持续时间T_HSH1，喷气嘴驱动第二阶段PWM波持续时间T_HSH2，喷气嘴驱动第三阶段持续时间T_delay和喷气嘴驱动第四阶段PWM波持续时间T_HSL。