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    重庆时时彩平台手机版: 一种工况点选择方法及装置.pdf

    关 键 词:
    一种 工况 选择 方法 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410054856.7

    申请日:

    2014.02.18

    公开号:

    CN103969048A

    公开日:

    2014.08.06

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01M 15/00申请日:20140218|||公开
    IPC分类号: G01M15/00 主分类号: G01M15/00
    申请人: 潍柴动力股份有限公司
    发明人: 张斌; 吴淑梅; 桑海浪
    地址: 261205 山东省潍坊市高新技术产业开发区福寿东街197号甲
    优先权:
    专利代理机构: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 王宝筠
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410054856.7

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.12.07|||2014.09.03|||2014.08.06

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明实施例提供一种工况点选择方法及装置,所述方法包括:根据发动机的设计外特性计算得到发动机的性能参量;提取标准试验中给定的归一化工况比例;利用所述性能参量和工况比例计算得到所述发动机在标准试验中的工况点;根据所述工况点生成可视图谱,从所述可视图谱中选取预设个数的预选工况点,所述预选工况点包括:带过渡工况的稳态试验循环WHSC工况点、瞬态试验循环WHTC工况点和不超出区域试验WNTE工况点,以优化所述预选工况点的性能,获得所述预选工况点对应的最优电控参数值,并通过插值获得电控参数的整张脉谱。如此,就可实现标准化、规范化的工况点选择,使实验设计的工况点选取更为合理,有利于后续的脉谱优化。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种工况点选择方法,其特征在于,所述方法包括:
    根据发动机的设计外特性计算得到发动机的性能参量;提取标准试验中给定的归一化工况比例;
    利用所述性能参量和工况比例计算得到所述发动机在标准试验中的工况点;
    根据所述工况点生成可视图谱,从所述可视图谱中选取预设个数的预选工况点,所述预选工况点包括:带过渡工况的稳态试验循环WHSC工况点、瞬态试验循环WHTC工况点和不超出区域试验WNTE工况点,以优化所述预选工况点的性能,获得所述预选工况点对应的最优电控参数值,并通过插值获得电控参数的整张脉谱。

    2.  根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述根据发动机的设计外特性计算得到发动机的性能参量,包括:
    根据发动机的设计外特性的功率拟合生成所述发动机的外特性功率曲线,计算获得如下性能参量:第一转速Nlo、第二转速Nhi;
    根据发动机的设计外特性的扭矩拟合生成所述发动机的外特性扭矩曲线,计算获得如下性能参量:第三转速Npref、第一扭矩Tmax;
    其中,Nlo为外特性功率曲线上最大功率55%的功率所对应的最低发动机转速;Nhi为所述最大功率70%的功率所对应的最高发动机转速;Npref为外特性扭矩曲线上全部扭矩积分的51%的最大的扭矩积分值所对应的发动机转速;Tmax为发动机的最大扭矩。

    3.  根据权利要求2所述方法,其特征在于,所述利用所述性能参量和归一化工况比例计算得到所述发动机在标准试验中的工况点,包括:
    所述归一化工况比例包括归一化转速s和归一化扭矩t;
    利用所述性能参量和归一化转速计算得到发动机在标准试验中的实际转速S=s*(0.45*Nlo+0.45*Npref+0.1*Nhi-Nidle)*2.0327+Nidle,其中,Nidle为发动机怠速;
    利用所述性能参量和归一化扭矩计算得到发动机在标准试验中的实际扭 矩T=t*Tmax;
    将WHSC和WHTC的归一化转速和归一化扭矩计算得出的对应实际转速和实际扭矩,作为工况点。

    4.  根据权利要求3所述方法,其特征在于,所述根据所述工况点生成可视图谱,包括:
    利用扭矩和转速建立坐标系,并根据所述实际转速和实际扭矩将所述工况点标记在所述坐标系中,将所述坐标系作为可视图谱。

    5.  根据权利要求4所述方法,其特征在于,所述从所述可视图谱中选取预设个数的预选工况点,包括:
    根据WHTC工况点在所述可视图谱中的分布位置确定WHTC的外包络线,并对WNTE区域进行分区;
    将WHSC工况点中的非怠速工况点作为WHSC预选工况点;
    根据WHTC工况点的分布密度选取预设个数的WHTC预选工况点;
    在WNTE区域中不含WHSC预选工况点和WHTC预选工况点的分区中选择预设个数的WNTE预选工况点。

    6.  根据权利要求5所述方法,其特征在于,所述方法还包括:
    对发动机的运行区域进行分区,并分别设定每个分区的排放限值;其中,不含工况点的分区不进行排放限定;
    若利用预选工况点插值时,在所述不含工况点的分区插入了工况点,则控制关掉该插入工况点的EGR阀门开度。

    7.  一种工况点选择装置,其特征在于,所述装置包括:
    性能参量计算单元,用于根据发动机的设计外特性计算得到发动机的性能参量;
    提取单元,用于提取标准试验中给定的归一化工况比例;
    工况点计算单元,用于利用所述性能参量和工况比例计算得到所述发动机在标准试验中的工况点;
    生成单元,用于根据所述工况点计算单元计算出的工况点生成可视图谱;
    预选单元,用于从所述可视图谱中选取预设个数的预选工况点,所述预选工况点包括:带过渡工况的稳态试验循环WHSC工况点、瞬态试验循环WHTC工况点和不超出区域试验WNTE工况点,以优化所述预选工况点的性能,获得所述预选工况点对应的最优电控参数值,并通过插值获得电控参数的整张脉谱。

    8.  根据权利要求7所述装置,其特征在于,所述性能参量计算单元包括:
    第一计算单元,用于根据发动机的设计外特性的功率拟合生成所述发动机的外特性功率曲线,计算获得如下性能参量:第一转速Nlo、第二转速Nhi;
    第二计算单元,用于根据发动机的设计外特性的扭矩拟合生成所述发动机的外特性扭矩曲线,计算获得如下性能参量:第三转速Npref、第一扭矩Tmax;
    其中,Nlo为外特性功率曲线上最大功率55%的功率所对应的最低发动机转速;Nhi为所述最大功率70%的功率所对应的最高发动机转速;Npref为外特性扭矩曲线上全部扭矩积分的51%的最大的扭矩积分值所对应的发动机转速;Tmax为发动机的最大扭矩。

    9.  根据权利要求8所述装置,其特征在于,所述工况点计算单元包括:
    实际转速计算单元,用于利用所述性能参量和归一化转速计算得到发动机在标准试验中的实际转速S=s*(0.45*Nlo+0.45*Npref+0.1*Nhi-Nidle)*2.0327+Nidle,其中,Nidle为发动机怠速;所述归一化工况比例包括归一化转速s和归一化扭矩t;
    实际扭矩计算单元,用于利用所述性能参量和归一化扭矩计算得到发动机在标准试验中的实际扭矩T=t*Tmax;
    工况点确定单元,用于将WHSC和WHTC的归一化转速和归一化扭矩计算得出的对应实际转速和实际扭矩,作为工况点。

    10.  根据权利要求9所述装置,其特征在于,所述生成单元包括:
    坐标系建立单元,用于利用扭矩和转速建立坐标系;
    标记单元,用于根据所述实际转速和实际扭矩将所述工况点标记在所述 坐标系中,将所述坐标系作为可视图谱。

    11.  根据权利要求10所述装置,其特征在于,所述预选单元包括:
    外包络线确定单元,用于根据WHTC工况点在所述可视图谱中的分布位置确定WHTC的外包络线;
    WNTE区域分区单元,用于对WNTE区域进行分区;
    选取子单元,用于将WHSC工况点中的非怠速工况点作为WHSC预选工况点;根据WHTC工况点的分布密度选取预设个数的WHTC预选工况点;在WNTE区域中不含WHSC预选工况点和WHTC预选工况点的分区中选择预设个数的WNTE预选工况点。

    12.  根据权利要求11所述装置,其特征在于,所述装置还包括:
    运行区域分区单元,用于对发动机的运行区域进行分区,并分别设定每个分区的排放限值;其中,不含工况点的分区不进行排放限定;
    控制单元,用于在利用预选工况点插值,且在所述不含工况点的分区插入了工况点,则控制关掉该插入工况点的EGR阀门开度。

    说明书

    说明书一种工况点选择方法及装置
    技术领域
    本发明涉及发动机技术领域,特别涉及一种工况点选择方法及装置。
    背景技术
    欧6法规是欧盟第六阶段开始实施的一套重型车排放标准。针对新的法规,车辆的性能标准乃至设计和测试均需要做出适应性的调整。所以如何针对欧6法规进行脉谱优化,就成为了一个亟待解决的问题。如需根据欧6法规实现脉谱优化,首要的问题在于依据欧6法规的标准选择测试的工况点,进而利用所述工况点进行脉谱优化测试。
    所谓工况点,也就是指发动机的状态处于指定转速与指定扭矩之下。工况点的选择,需要依照欧6法规中的三种具体的标准试验,即带过渡工况的稳态试验循环(WHSC)、瞬态试验循环(WHTC)和不超出区域试验(WNTE)。工况点的选择是否合理,将直接的影响到脉谱优化的效果。不过在现阶段,对于工况点的选择依然是依据经验进行选择,所以效果并不能够得到保障。当前还不存在一种规范的方法和策略,可以实现工况点合理的选择。
    发明内容
    有鉴于此,本发明的目的在于提供一种工况点选择方法及装置,将三种试验中的工况点制作为可视图谱,进而按照选取策略从可视图谱中进行工况点的选择,使工况点的选择更加合理,更有利于后续的脉谱优化。
    为实现上述目的,本发明有如下技术方案:
    一种工况点选择方法,所述方法包括:
    根据发动机的设计外特性计算得到发动机的性能参量;提取标准试验中给定的归一化工况比例;
    利用所述性能参量和工况比例计算得到所述发动机在标准试验中的工况点;
    根据所述工况点生成可视图谱,从所述可视图谱中选取预设个数的预选工况点,所述预选工况点包括:带过渡工况的稳态试验循环WHSC工况点、瞬态试验循环WHTC工况点和不超出区域试验WNTE工况点,以优化所述预选工况点的性能,获得所述预选工况点对应的最优电控参数值,并通过插值获得电控参数的整张脉谱。
    优选的,所述根据发动机的设计外特性计算得到发动机的性能参量,包括:
    根据发动机的设计外特性的功率拟合生成所述发动机的外特性功率曲线,计算获得如下性能参量:第一转速Nlo、第二转速Nhi;
    根据发动机的设计外特性的扭矩拟合生成所述发动机的外特性扭矩曲线,计算获得如下性能参量:第三转速Npref、第一扭矩Tmax;
    其中,Nlo为外特性功率曲线上最大功率55%的功率所对应的最低发动机转速;Nhi为所述最大功率70%的功率所对应的最高发动机转速;Npref为外特性扭矩曲线上全部扭矩积分的51%的最大的扭矩积分值所对应的发动机转速;Tmax为发动机的最大扭矩。
    优选的,所述利用所述性能参量和归一化工况比例计算得到所述发动机在标准试验中的工况点,包括:
    所述归一化工况比例包括归一化转速s和归一化扭矩t;
    利用所述性能参量和归一化转速计算得到发动机在标准试验中的实际转速S=s*(0.45*Nlo+0.45*Npref+0.1*Nhi-Nidle)*2.0327+Nidle,其中,Nidle为发动机怠速;
    利用所述性能参量和归一化扭矩计算得到发动机在标准试验中的实际扭矩T=t*Tmax;
    将WHSC和WHTC的归一化转速和归一化扭矩计算得出的对应实际转速和实际扭矩,作为工况点。
    优选的,所述根据所述工况点生成可视图谱,包括:
    利用扭矩和转速建立坐标系,并根据所述实际转速和实际扭矩将所述工 况点标记在所述坐标系中,将所述坐标系作为可视图谱。
    优选的,所述从所述可视图谱中选取预设个数的预选工况点,包括:
    根据WHTC工况点在所述可视图谱中的分布位置确定WHTC的外包络线,并对WNTE区域进行分区;
    将WHSC工况点中的非怠速工况点作为WHSC预选工况点;
    根据WHTC工况点的分布密度选取预设个数的WHTC预选工况点;
    在WNTE区域中不含WHSC预选工况点和WHTC预选工况点的分区中选择预设个数的WNTE预选工况点。
    优选的,所述方法还包括:
    对发动机的运行区域进行分区,并分别设定每个分区的排放限值;其中,不含工况点的分区不进行排放限定;
    若利用预选工况点插值时,在所述不含工况点的分区插入了工况点,则控制关掉该插入工况点的EGR阀门开度。
    一种工况点选择装置,所述装置包括:
    性能参量计算单元,用于根据发动机的设计外特性计算得到发动机的性能参量;
    提取单元,用于提取标准试验中给定的归一化工况比例;
    工况点计算单元,用于利用所述性能参量和工况比例计算得到所述发动机在标准试验中的工况点;
    生成单元,用于根据所述工况点计算单元计算出的工况点生成可视图谱;
    预选单元,用于从所述可视图谱中选取预设个数的预选工况点,所述预选工况点包括:带过渡工况的稳态试验循环WHSC工况点、瞬态试验循环WHTC工况点和不超出区域试验WNTE工况点,以优化所述预选工况点的性能,获得所述预选工况点对应的最优电控参数值,并通过插值获得电控参数的整张脉谱。
    优选的,所述性能参量计算单元包括:
    第一计算单元,用于根据发动机的设计外特性的功率拟合生成所述发动 机的外特性功率曲线,计算获得如下性能参量:第一转速Nlo、第二转速Nhi;
    第二计算单元,用于根据发动机的设计外特性的扭矩拟合生成所述发动机的外特性扭矩曲线,计算获得如下性能参量:第三转速Npref、第一扭矩Tmax;
    其中,Nlo为外特性功率曲线上最大功率55%的功率所对应的最低发动机转速;Nhi为所述最大功率70%的功率所对应的最高发动机转速;Npref为外特性扭矩曲线上全部扭矩积分的51%的最大的扭矩积分值所对应的发动机转速;Tmax为发动机的最大扭矩。
    优选的,所述工况点计算单元包括:
    实际转速计算单元,用于利用所述性能参量和归一化转速计算得到发动机在标准试验中的实际转速S=s*(0.45*Nlo+0.45*Npref+0.1*Nhi-Nidle)*2.0327+Nidle,其中,Nidle为发动机怠速;所述归一化工况比例包括归一化转速s和归一化扭矩t;
    实际扭矩计算单元,用于利用所述性能参量和归一化扭矩计算得到发动机在标准试验中的实际扭矩T=t*Tmax;
    工况点确定单元,用于将WHSC和WHTC的归一化转速和归一化扭矩计算得出的对应实际转速和实际扭矩,作为工况点。
    优选的,所述生成单元包括:
    坐标系建立单元,用于利用扭矩和转速建立坐标系;
    标记单元,用于根据所述实际转速和实际扭矩将所述工况点标记在所述坐标系中,将所述坐标系作为可视图谱。
    优选的,所述预选单元包括:
    外包络线确定单元,用于根据WHTC工况点在所述可视图谱中的分布位置确定WHTC的外包络线;
    WNTE区域分区单元,用于对WNTE区域进行分区;
    选取子单元,用于将WHSC工况点中的非怠速工况点作为WHSC预选工况点;根据WHTC工况点的分布密度选取预设个数的WHTC预选工况点;在 WNTE区域中不含WHSC预选工况点和WHTC预选工况点的分区中选择预设个数的WNTE预选工况点。
    优选的,所述装置还包括:
    运行区域分区单元,用于对发动机的运行区域进行分区,并分别设定每个分区的排放限值;其中,不含工况点的分区不进行排放限定;
    控制单元,用于在利用预选工况点插值,且在所述不含工况点的分区插入了工况点,则控制关掉该插入工况点的EGR阀门开度。
    通过以上技术方案可知,本发明存在的有益效果是:通过将标准试验的工况点制作为可视图谱,并利用可视图谱中工况点的分布规律设置选取策略,进而实现了标准化、规范化的工况点选择,使实验设计的工况点选取更为合理,有利于后续的脉谱优化。
    附图说明
    为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
    图1为本发明工况点选择方法的流程图;
    图2为本发明中可视图谱的示意图;
    图3为本发明工况点选择装置的构成示意图。
    具体实施方式
    为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例?;诒痉⒚髦械氖凳├?,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明?;さ姆段?。
    欧6法规的三种标准试验分别为:带过渡工况的稳态试验循环(WHSC)、 瞬态试验循环(WHTC)和不超出区域试验(WNTE)。每种标准试验中均给定若干归一化工况比例,所谓归一化工况比例即扭矩和转速的比例,且比例式的两项之和等于1。
    WHSC中共给定13个归一化工况比例,涵盖了发动机一系列的典型运行状态。WHTC中给定1800个归一化工况比例,用于试验发动机逐秒变化的瞬间状态。WNTE中则随机的给定3个区域,每区域5点共计15个归一化工况比例,用于测量其各自排放并计算15工况的排放平均值。
    本发明中将三种试验中的工况点制作为可视图谱,进而按照选取策略从可视图谱中进行工况点的选择。参见图1所示,本发明所述方法具体包括以下步骤:
    步骤101、根据发动机的设计外特性计算得到发动机的性能参量;提取标准试验中给定的归一化工况比例。
    本步骤可谓是所述方法中的一个预处理步骤。因为标准试验中所给定的仅仅是归一化的工况比例,也就是扭矩和转速二者的比例,并非是真正的工况点。所谓工况点包括两部分信息:实际扭矩和实际转速。将扭矩和转速的归一化比例转换为实际扭矩和实际转速,还需要结合特定发动机的具体性能,也就是所述的性能参量。
    所谓性能参量取决于发动机本身的特性,并通过相应的计算得到,具体为:将发动机设计外特性的功率和扭矩,线性化离散后拟合得到外特性功率曲线和外特性扭矩曲线,具体可参见图2所示示意图;根据外特性功率曲线和外特性扭矩曲线计算得到发动机的性能参量。性能参量可包括:
    第一转速Nlo,外特性功率曲线上最大功率55%的功率所对应的最低发动机转速;
    第二转速Nhi,外特性功率曲线上最大功率70%的功率所对应的最高发动机转速;
    第三转速Npref,外特性扭矩曲线上全部扭矩积分的51%的最大的扭矩积分值所对应的发动机转速;
    第一扭矩Tmax,发动机的最大扭矩。
    步骤102、利用所述性能参量和工况比例计算得到所述发动机在标准试验中的工况点。
    所述归一化工况比例包括归一化转速(以s表示)和归一化扭矩(以t表示)。
    则所述计算得到实际工况点具体为:
    利用所述性能参量和归一化转速计算得到发动机在标准试验中的实际转速;该计算过程可参考以下公式:S=s*(0.45*Nlo+0.45*Npref+0.1*Nhi-Nidle)*2.0327+Nidle;其中S代表实际转速,Nidle代表发动机怠速。
    利用所述性能参量和归一化扭矩计算得到发动机在标准试验中的实际扭矩;该计算过程可参考以下公式:T=t*Tmax;其中T代表实际扭矩。
    由一个归一化工况比例中的s和t计算得到的一组对应的实际转速和实际扭矩,即可作为所述的工况点。
    需要说明的是,反归一化得到的三种类型的所有工况点均可体现在可视图谱上,当然,为了简化后续计算过程,还可剔除其中的负扭矩对应的工况点,仅输出非负扭矩工况点用于建立可视图谱。这主要是因为,发动机真实运行过程中若出现负扭矩,不会产生排放,故可剔除负扭矩工况点。
    步骤103、根据所述工况点生成可视图谱。
    计算得到工况点中包括的实际转速和实际扭矩之后,便可以利用扭矩和转速建立坐标系,并根据工况点中的实际转速和实际扭矩,将所述工况点标记在所述坐标系中,将所述坐标系作为可视图谱。
    将WHSC、WHTC、WNTE三种标准试验的工况点标注在所述可视图谱当中,就可以获悉诸多工况点分布的规律和形态,明确不同工况点之间的联系;以便于根据工况点的分布情况进行选点。
    参见图2所示,其中,标号为1~13的工况点为WHSC工况点;分布最多,且以十字形状表示的为WHTC工况点(图中示出的为非负扭矩工况点);米字形状表示的为最终选取出的22个(即预设个数为22)预选工况点。
    步骤104、从所述可视图谱中选取预设个数的预选工况点,所述预选工况点包括:带过渡工况的稳态试验循环WHSC工况点、瞬态试验循环WHTC工况点和不超出区域试验WNTE工况点,以优化所述预选工况点的性能,获得所述预选工况点对应的最优电控参数值,并通过插值获得电控参数的整张脉谱。
    对于不同类型的工况点,本发明提供不同的选取策略,现简述如下:
    1.为了简化处理,本发明暂不考虑怠速工况,故可将WHSC工况点中的非怠速工况点作为WHSC预选工况点,参见图2所示,标号为1和13的工况点为怠速点,剔除这2个点之后,共计11个WHSC预选工况点。
    2.根据WHTC工况点的分布密度选取预设个数的WHTC预选工况点。一般情况下,在分布较为密集的区域多选择一些工况点,但为了保证插值的准确性,分布较为稀疏的区域也应选择一些工况点,使预选WHTC工况点基本覆盖整个WHTC区域,保证预选工况点的代表性。另外,需要说明的是,如果某个区域已选择了其它类型的工况点(如以存在WHSC预选工况点),则可在该区域少选或不选WHTC预选工况点。
    3.为了保证选点的完整性,还应选择预设个数的WNTE预选工况点,具体过程为:
    首先,根据发动机的最大转速对WNTE区域进行分区,如最大转速小于3000rpm时,将WNTE区域划分为9个区域;在最大转速大于3000rpm时,将WNTE区域划分为12个区域。
    分区方式为:
    (1)确定WNTE区域,即确定上下左右四个边界,其中,
    上边界为设计外特性功率曲线;
    左边界用N30表示,为WHTC的转速频率累计为30%时对应的转速,N30=0.316*(0.45*Nlo+0.45*Npref+0.1*Nhi-Nidle)*2.0327+Nidle;
    右边界用Nhi表示,与前文所做介绍相同,此处不再赘述;
    下边界由一条直线和一条曲线相交而成,其中,直线恒为设计外特性扭 矩曲线上30%最大扭矩值(常数值);曲线为设计外特性功率曲线上30%最大功率时刻所对应的扭矩值,也就是说,曲线上每个点的功率都等于30%*最大功率(常数值),扭矩是随转速而变化的,曲线上的扭矩=30%*最大功率*9550/转速。
    (2)上下左右四个边界确定出WNTE区域后,以生成9个分区为例,将各个边界进行3等分,然后进行网格连线,形成图2所示分区示意图。
    其次,在WNTE区域中不含WHSC预选工况点和WHTC预选工况点的分区中选择预设个数的WNTE预选工况点。如图2所示示意图,WNTE分区最左边的3个分区中已存在WHSC预选工况点和WHTC预选工况点,此时,优选不在这3个分区内选择WNTE预选工况点,而是在其余的6个分区内选取,如从每个分区的中心附近任意位置选取至少一个WNTE工况点作为WNTE预选工况点。
    按照以上策略选取出预设个数的预选工况点之后,即可进行工况点优化,获取这些点的各电控参数最佳值,并通过插值得到生成电控参数脉谱所需的工况点,以坐标轴为16*16的脉谱为例,需要通过上文预选出的22个工况点优化后的电控参数最优值通过插值处理得到256个工况点的最优电控参数,进而生成电控参数脉谱。在本发明中,电控参数主要指:主喷提前角、轨压、EGR阀门开度、预喷提前角、预喷油量。
    下面对本发明中优化预选工况点性能的过程进行解释说明。
    1.循环优化,主要针对WHSC预选工况点。
    (1)找到WHSC预选工况点对应的电控参数(EGR开度、轨压、主喷提前角)边界值
    首先将每个工况点对应的EGR阀门开度设定在50%左右,变化EGR阀门开度,当NOx的跟随性不明显时(一般情况下,变化EGR开度,NOx值肯定会随之变化,当变化较小甚至不变化时,认为NOx跟随性不明显),固定EGR开度,然后调整主喷提前角、轨压,使NOx值达到目标值(由法规规定,如欧六法规中目标值被规定为3.5g/kw.h)附近,将此时的EGR阀门开度、主喷提前角和轨压作为工况点的基本点值。
    以上述的NOx目标值作为中间值,确定出可接受的NOx值上下边界,如此就可根据该上下边界找到各个电控参数的边界值,即上文中的参数可用范围。作为本步骤的一个示例,可以目标值为中间值,上下幅度为2~4确定NOx边界值,如上文示例的3.5g/kw.h,对应的边界可为2~6g/kw.h。
    依次调节EGR阀门开度、主喷提前角、轨压,使NOx从中间值变化到上边界(如上述示例中的6g/kw.h),确定出EGR阀门开度的最小值、主喷提前角的最大值、轨压的最大值;或者,依次调节上述三个参数,使NOx从中间值变化到下边界(如上述示例中的2g/kw.h),确定出EGR阀门开度的最大值、主喷提前角的最小值、轨压的最小值。至此,就得到了上述3个电控参数的边界值。
    (2)找到WHSC预选工况点对应的预喷提前角、预喷油量的边界值
    预喷提前角的边界值:最小值为各WHSC预选工况点下500μs加电时间所对应的曲轴转角,最大值为最小值加10度曲轴转角。
    预喷油量的边界值:范围一般为3mg-5mg。
    (3)利用V优选法或D优选法对各WHSC预选工况点进行试验设计,获得各工况点对应的采样电控参数组合,将所述采样电控参数组合导入台架获得试验数据,并利用所述试验数据建立电控参数模型。
    (4)设定循环优化的目标极限值,如氮氧化物NOx在3.5g/kw.h内,烟度FSN在1.0内,油耗最小。利用每个WHSC预选工况点的对应权重和建立的电控参数模型进行循环仿真优化计算,找到满足设定循环优化的目标极限值时对应的各电控参数值。
    需要说明的是,除了上述目标极限值之外,还应使各WHSC预选工况点对应的发动机缸压、排温等低于发动机技术要求的极限值。
    2.单点优化,主要针对WHTC预选工况点和WNTE预选工况点。
    单点优化的设计排放限值依据为:根据法规要求预设发动机不同区域拟达到的污染物控制范围。
    (1)先对发动机的运行区域进行分区,划分出排放区和经济区,参见图2所示,在运行区域中划分出5个区域,其中,区域1、2为排放区,分布着较多工况点;区域3、4、5为经济区,分布工况点较少,且其中的区域4、5 中不含任何工况点。各分区的排放目标可设定如下:
    区域1的工况点原机排放目标设为NOx<3.5g/kW.h,FSN<1.0;
    区域2的工况点原机排放目标设为NOx<3.5g/kW.h,FSN<0.5;
    这两个区域存在WHSC工况点,且是WHTC工况点的出现高频率区,要求NOx排放限值严格一些。
    区域3的工况点原机排放目标设为NOx<4g/kW.h,FSN<0.5;
    该区域内不存在WHSC工况点,且WHTC工况点出现的频率很低,可以将NOx排放限值放大一些,多考虑经济性,即考虑油耗。
    区域4、5不存在工况点,故可对工况点排放不做要求,使经济性达到最优,即最省油。
    (2)根据预选工况点所在分区,找到每个预选工况点对应的目标极限值,然后利用各个预选工况点对应的NOx、FSN的目标极限值,目标油耗最小,基于建立的电控参数模型进行单点仿真优化计算,找到满足设定单点优化的目标极限值时对应的各电控参数值。
    经过上述循环优化和单点优化处理之后,即可确定每个预选工况点对应的最佳电控参数值(具体体现为包含主喷提前角、轨压、EGR阀门开度、预喷提前角、预喷油量的电控参数组合),在每个电控参数的基础上进行插值处理,仍以16*16的脉谱为例,可得到256个电控参数组合,对应有256个工况点。
    需要说明的是,在插值过程中,可能会在不含工况点的分区中插入工况点,如在图2所示的区域4、5中插入工况点,因工况点已经过优化,故插入到这两个区域的工况点也是被优化过的,也就是说,工况点的排放和油耗均符合标准要求。但是,通过上文所做介绍可知,区域4、5对排放并不做要求,故为了降低代价,使经济最大化,可控制关掉在这些区域中插入的工况点对应的EGR阀门开度,实现降低油耗的目的。
    参见图3所示,为本发明工况点选择装置的具体实施例,该装置用以实现图1所示工况点选择方法,所述装置可包括:
    性能参量计算单元201,用于根据发动机的设计外特性计算得到发动机的性能参量;
    提取单元202,用于提取标准试验中给定的归一化工况比例;
    工况点计算单元203,用于利用所述性能参量和工况比例计算得到所述发动机在标准试验中的工况点;
    生成单元204,用于根据所述工况点计算单元计算出的工况点生成可视图谱;
    预选单元205,用于从所述可视图谱中选取预设个数的预选工况点,所述预选工况点包括:带过渡工况的稳态试验循环WHSC工况点、瞬态试验循环WHTC工况点和不超出区域试验WNTE工况点,以优化所述预选工况点的性能,获得所述预选工况点对应的最优电控参数值,并通过插值获得电控参数的整张脉谱。
    其中,所述性能参量计算单元可进一步包括:
    第一计算单元,用于根据发动机的设计外特性的功率拟合生成所述发动机的外特性功率曲线,计算获得如下性能参量:第一转速Nlo、第二转速Nhi;
    第二计算单元,用于根据发动机的设计外特性的扭矩拟合生成所述发动机的外特性扭矩曲线,计算获得如下性能参量:第三转速Npref、第一扭矩Tmax;
    其中,Nlo为外特性功率曲线上最大功率55%的功率所对应的最低发动机转速;Nhi为所述最大功率70%的功率所对应的最高发动机转速;Npref为外特性扭矩曲线上全部扭矩积分的51%的最大的扭矩积分值所对应的发动机转速;Tmax为发动机的最大扭矩。
    所述工况点计算单元可包括:
    实际转速计算单元,用于利用所述性能参量和归一化转速计算得到发动机在标准试验中的实际转速S=s*(0.45*Nlo+0.45*Npref+0.1*Nhi-Nidle) *2.0327+Nidle,其中,Nidle为发动机怠速;所述归一化工况比例包括归一化转速s和归一化扭矩t;
    实际扭矩计算单元,用于利用所述性能参量和归一化扭矩计算得到发动机在标准试验中的实际扭矩T=t*Tmax;
    工况点确定单元,用于将WHSC和WHTC的归一化转速和归一化扭矩计算得出的对应实际转速和实际扭矩,作为工况点。
    所述生成单元可包括:
    坐标系建立单元,用于利用扭矩和转速建立坐标系;
    标记单元,用于根据所述实际转速和实际扭矩将所述工况点标记在所述坐标系中,将所述坐标系作为可视图谱。
    所述预选单元可包括:
    外包络线确定单元,用于根据WHTC工况点在所述可视图谱中的分布位置确定WHTC的外包络线;
    WNTE区域分区单元,用于对WNTE区域进行分区;
    选取子单元,用于将WHSC工况点中的非怠速工况点作为WHSC预选工况点;根据WHTC工况点的分布密度选取预设个数的WHTC预选工况点;在WNTE区域中不含WHSC预选工况点和WHTC预选工况点的分区中选择预设个数的WNTE预选工况点。
    为了进一步降低油耗,本发明的选点装置还可包括:
    运行区域分区单元,用于对发动机的运行区域进行分区,并设定每个分区的排放限值;其中,不含工况点的分区不进行排放限定;
    控制单元,用于在利用预选工况点插值,且在所述不含工况点的分区插入了工况点,则控制关掉该插入工况点的EGR阀门开度。
    以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的?;し段??!  ∧谌堇醋宰ɡ鴚ww.www.4mum.com.cn转载请标明出处

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