一種基于仿真的高壓共軌柴油機高海拔標定方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于發動機技術領域，涉及一種基于仿真的高壓共軌柴油機高海拔標定方法。
【背景技術】
[0002]隨著排放法規和燃油消耗標準的不斷嚴格，以及對整車駕駛性和舒適性要求的不斷提高，發動機電子控制技術不斷應用，發動機控制參數不斷增加，電控發動機標定工作量也成指數地增加。傳統的標定手段和標定方法均無法滿足標定要求。如采用全因子標定試驗方法對一個采用最新技術的發動機進行標定，可能需要上百年的時間才能完成，傳統的標定方法已不能勝任現代發動機的標定要求。對我國而言世界上海拔2000m以上的地域占全球陸地總面積的13.2%，而海拔2000m以上的地區，占我國陸地總面積的33%，同時還有大量的高寒和高溫地區。特殊的“三高環境”對電控柴油機的高原標定提出了特殊要求，特別是表現在實地試驗的試驗成本高、試驗周期長，試驗難度大，嚴重制約著整機的開發進程，基于仿真的電控柴油機高海拔標定成為一種有效的標定手段，該標定方法能夠為高原實地標定提供基礎脈譜，有利于減少標定工作量、縮短開發周期、降低開發成本，但尚未有相關研究進行報道。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就在于提供一種基于仿真的高壓共軌柴油機高海拔標定方法，該方法在電控柴油機高原工作過程模型的基礎上，綜合采用試驗設計、模型構建、參數優化和脈譜生成的方法進行電控柴油機的高原環境標定。
[0004]如上構思，本發明的技術方案是:一種基于仿真的高壓共軌柴油機高海拔標定方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0005]①模型建立:利用發動機性能仿真軟件仿真建立發動機高原工作過程模型，該模型作為基于仿真的標定的基礎，充當“虛擬發動機”;
[0006]②試驗設計:將試驗設計因子設為三層，第一層為海拔高度，第二層為包括轉速和負荷的工況參數，第三層為噴油參數，包括循環噴油量、共軌壓力和噴油定時；
[0007]③模型構建:將海拔高度單獨提出，建立海拔、負荷不同層次，全局模型和局部模型結合的高壓共軌柴油機高海拔響應模型，即采用多層次多階模型構建方法，將噴油定時作為局部變量，構建局部模型；以轉速、共軌壓力和循環噴油量為全局變量，建立全局模型，并且將全負荷和部分負荷建立不同的模型單獨進行優化；
[0008]④數據優化:根據步驟③建立的不同海拔和工況下的高壓共軌柴油機高海拔輸入輸出響應模型利用遺傳算法數學方法優化得到不同海拔、不同工況下最佳噴油參數；
[0009]⑤脈普生成:通過將由數據優化得到的不同工況下的最佳值采用插值的方法得到脈譜節點數據。
[0010]上述步驟②第一層海拔高度選定為3km、4km、4.5km和5.5km作為標定海拔。
[0011]上述步驟②第二層轉速體現在標定轉速和最大轉矩轉速、排放控制轉速和低轉速，負荷直接可以分為全負荷和部分負荷兩種工況。
[0012]上述步驟②第三層噴油參數直接利用傳統的空間填充試驗設計進行。
[0013]本發明該基于仿真的高壓共軌柴油機高海拔標定方法能夠減少標定工作量，將原本需要在高原實地或高原模擬試驗臺架上進行的試驗利用仿真模型進行，并提供了柴油機高原工作過程模型建立、試驗設計、模型構建、參數優化和脈譜生成在內的一整套標定方法。試驗設計由傳統的采用同一種的試驗設計方法變成根據試驗設計因子的不同進行的分層試驗設計方法。模型構建由傳統的構建單級模型或二級模型變成建立海拔、負荷等不同層次，全局模型和局部模型結合的高壓共軌柴油機高海拔響應模型。為提高高壓共軌柴油機高海拔下的瞬態性能，在脈譜生成考慮了對脈譜梯度的控制。本發明能夠為高原實地標定提供基礎脈譜，有利于減少標定工作量、縮短開發周期、降低開發成本，標定工作量和開發成本能夠降低50%以上。
【附圖說明】
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[0014]圖1是本發明的工作流程圖；
[0015]圖2是分層試驗設計示意圖；
[0016]圖3是模型構建示意圖；
[0017]圖4是脈普生成示意圖。
【具體實施方式】
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[0018]如圖所示:一種基于仿真的高壓共軌柴油機高海拔標定方法，包括發動機高原工作過程模型建立、試驗設計、模型構建、參數優化和脈譜生成五個步驟。具體步驟如下:
[0019](1)發動機高原工作過程模型建立，利用發動機性能仿真軟件仿真建立發動機高原工作過程模型，該模型作為基于仿真的標定的基礎，充當“虛擬發動機”。
[0020](2)試驗設計
[0021 ] 試驗設計技術是減少電控發動機標定工作量的有效技術之一，可以用更少的試驗點獲得更多的試驗信息。古典設計方法、空間填充設計方法、最優設計方法等都是試驗設計常用的方法，以上三種方法又有各自的不同分類，如古典試驗設計方法包括中心復合試驗設計、Box-Behnken試驗設計方法等。但上述試驗設計方法均將試驗設計因子一視同仁地視為同一水平，均勻地去進行試驗設計，但在高原環境標定中，涉及的可變參數多，包括環境參數(大氣壓力)、工況參數(轉速和負荷)、噴油參數，不同試驗設計因子對結果的影響不同。
[0022]根據不同因子的特點及對響應等的影響不同，將試驗設計因子設為三層，如附圖2所示。第一層為海拔高度，第二層為工況參數(包括轉速和負荷)，第三層為噴油參數，包括循環噴油量、共軌壓力和噴油定時。由于在3km以下海拔范圍內柴油機高海拔性能受到影響較小，故高壓共軌柴油機高海拔標定，主要考慮3km以上海拔和車用柴油機運行的極限海拔(5500m)之間，按照