一种喷油器选型方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种喷油器选型方法及装置，方法包括：从待选喷油器中选择一支作为对标喷油器，通过工况点试验确定对标喷油器的电控参数边界，记录每个工况点对应的试验结果；基于流体动力学原理建立对标喷油器的仿真模型，仿真模型用于反映喷油器参数、电控参数与发动机性能的对应关系；将电控参数边界作为输入，通过仿真模型预测每个工况点对应的仿真结果；根据试验结果和仿真结果之间的偏差修正仿真模型，直至偏差低于预设值；从电控参数边界内划分多个参数组，并将每支待选喷油器具有的喷油器参数作为输入，通过修正后的仿真模型预测各参数组所对应的仿真结果；比对每支待选喷油器的仿真结果确定出最优喷油器。如此就可实现喷油器的快速准确选型。
【专利说明】一种喷油器选型方法及装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种喷油器选型方法及装置。
【背景技术】
[0002]喷油器作为柴油机供油系统的重要部件，对柴油机的性能及排放起着决定性作用。
[0003]目前，喷油器选型大多依靠人工进行，通过逐个检测喷油器的方式从众多喷油器中选择出适合发动机的最佳喷油器，如此就使得现有的喷油器选型过程复杂，耗时长，且通过人工选型还存在选型结果受人为经验影响大的问题。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供一种喷油器选型方法及装置，通过仿真方式实现喷油器的快速准确选型。
[0005]为此，本发明实施例提供如下技术方案:
[0006]一种喷油器选型方法，所述方法包括:
[0007]从待选喷油器中选择一支作为对标喷油器，通过工况点试验确定所述对标喷油器的电控参数边界，并记录每个工况点对应的试验结果，所述电控参数包括EGR阀门开度、主喷提前角和轨压，所述试验结果包括氮氧化物值和烟度；
[0008]基于流体动力学原理建立所述对标喷油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映喷油器参数、电控参数与发动机性能的对应关系；
[0009]将所述电控参数边界作为输入，通过所述仿真模型预测每个工况点对应的仿真结果，所述仿真结果至少包括氮氧化物值、烟度；
[0010]根据电控参数对应的试验结果和仿真结果之间的偏差修正所述仿真模型，直至所述偏差低于预设值；
[0011]从所述电控参数边界内划分多个参数组，并将每支待选喷油器具有的喷油器参数作为输入，通过修正后的仿真模型预测各参数组所对应的每支待选喷油器的仿真结果；
[0012]比对每支待选喷油器的仿真结果，从中确定出最优喷油器。
[0013]优选的，所述基于流体动力学原理建立所述对标喷油器的仿真模型，包括:
[0014]采集发动机特定部位的特征参数，并利用所述特征参数建立带喷孔的燃烧室的三维模型，所述特定部位的特征参数包括:汽缸盖的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞头部的尺寸、喷油器头部的尺寸、喷油器头部伸入到气缸内的深度；
[0015]从所述三维模型中提取流体区域模型，对所述流体区域模型进行网格划分和计算处理，获得所述仿真模型。
[0016]优选的，所述方法还包括:
[0017]在建立所述三维模型之前，
[0018]对所述特征参数进行参数化处理,修改或剔除预设特征参数。[0019]优选的，所述根据电控参数对应的试验结果和仿真结果之间的偏差修正所述仿真模型，包括:
[0020]判断所述偏差是否低于所述预设值，如果否，则调整破裂时间修正系数，并重新进行计算处理，获得修正后的仿真模型；
[0021]通过修正后的仿真模型预测每个工况点对应的仿真结果，并计算该仿真结果与所述试验结果之间的偏差，继续执行判断所述偏差是否低于所述预设值的步骤，直至所述偏差低于所述预设值为止。
[0022]一种喷油器选型装置，所述装置包括:
[0023]试验结果获取单元，用于从待选喷油器中选择一支作为对标喷油器，通过工况点试验确定所述对标喷油器的电控参数边界，并记录每个工况点对应的试验结果，所述电控参数包括EGR阀门开度、主喷提前角和轨压，所述试验结果包括氮氧化物值和烟度；
[0024]模型建立单元，用于基于流体动力学原理建立所述对标喷油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映喷油器参数、电控参数与发动机性能的对应关系；
[0025]预测单元，用于将所述电控参数边界作为输入，通过所述仿真模型预测每个工况点对应的仿真结果，所述仿真结果至少包括氮氧化物值、烟度；
[0026]修正单元，用于根据电控参数对应的试验结果和仿真结果之间的偏差修正所述仿真模型，直至所述偏差低于预设值；
[0027]分组单元，用于从所述电控参数边界内划分多个参数组，并将每支待选喷油器具有的喷油器参数作为输入，通过修正后的仿真模型预测各参数组所对应的每支待选喷油器的仿真结果；
[0028]比对单元，用于比对每支待选喷油器的仿真结果，从中确定出最优喷油器。
[0029]优选的，所述模型建立单元包括:
[0030]采集单元，用于采集发动机特定部位的特征参数，所述特定部位的特征参数包括:汽缸盖的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞头部的尺寸、喷油器头部的尺寸、喷油器头部伸入到气缸内的深度；
[0031]三维模型建立单元，用于利用所述采集单元采集的特征参数建立带喷孔的燃烧室的三维模型；
[0032]模型建立子单元，用于从所述三维模型中提取流体区域模型，对所述流体区域模型进行网格划分和计算处理，获得所述仿真模型。
[0033]优选的，所述模型建立单元还包括:
[0034]处理单元，用于在所述三维模型建立单元建立三维模型之前，对所述特征参数进行参数化处理，修改或剔除预设特征参数。
[0035]优选的，所述修正单元，具体用于判断所述试验结果和仿真结果之间的偏差是否低于所述预设值，如果否，则调整破裂时间修正系数，并通知所述模型建立单元重新进行计算处理，获得修正后的仿真模型；
[0036]所述预测单元，还用于通过修正后的仿真模型预测每个工况点对应的仿真结果，并通知所述修正单元计算该仿真结果与所述试验结果之间的偏差，继续判断所述偏差是否低于所述预设值，直至所述偏差低于所述预设值为止。
[0037]本发明实施例喷油器选型方法及装置，基于流体动力学原理建立喷油器的仿真模型，并通过真实试验结果与预测仿真结果相比较的方式进行模型修正，保证仿真模型的准确性，如此就可实现喷油器的快速准确选型。与现有依靠人工逐个检测的选型方式相比，本发明方案节省了大量的时间、人力及物力，且选型结果更为准确客观。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0039]图1是本发明喷油器选型方法的流程图；
[0040]图2是本发明中本发明建模实施例2的流程图；
[0041]图3是本发明中三维模型的示意图；
[0042]图4是本发明中网格处理的示意图；
[0043]图5是本发明中本发明建模实施例2的流程图；
[0044]图6是本发明喷油器选型装置的示意图；
[0045]图7是本发明中模型建立单元实施例1的示意图；
[0046]图8是本发明中模型建立单元实施例2的示意图。
【具体实施方式】
[0047]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
[0048]参见图1，示出了本发明喷油器选型方法的流程图，可包括:
[0049]步骤101，从待选喷油器中选择一支作为对标喷油器，通过工况点试验确定所述对标喷油器的电控参数边界，并记录每个工况点对应的试验结果，所述电控参数包括EGR阀门开度、主喷提前角和轨压，所述试验结果包括氮氧化物值和烟度。
[0050]喷油器是整个燃油供给系统的终端部件，其作用是根据柴油机混合气形成的特点，将喷油泵供给的高压燃油雾化成细微的油滴，按一定要求喷入燃烧室。因此，喷油器的结构以及参数对于喷油过程、雾化质量、油束与燃烧室的配合，乃至整个混合气的形成与燃烧都有着重要的影响。
[0051]考虑到目前市场上针对同一款发动机可能存在不止一种型号的喷油器，为了快速准确的从中选择出性能最优的喷油器，本发明提供了一种基于建模仿真的选型方案。
[0052]为了保证模型的准确性，建模过程需要利用真实的试验数据验证并修正，为此，本发明可先从多支待选喷油器中任选一支作为对标喷油器，对该对标喷油器进行试验设计，获得真实试验数据，利用该试验数据验证修正模型。本步骤即是根据试验设计获得真实试验数据的过程。
[0053]如待选喷油器有A、B、C、D、E、F、G、H共计8支，则可选择喷油器A作为对标喷油器，并按以下方式记录试验数据:
[0054](I)首先，在开发机型上对喷油器A进行ESC工况点试验，确定喷油器A的DOE边界(即本发明中的电控参数边界，可包括EGR阀门开度、主喷提前角、轨压三个电控参数，确定DOE边界的过程可以理解为确定上述三个参数的可用范围的过程)，具体地，DOE边界可体现为EGR阀门开度的上下边界、主喷提前角的上下边界、轨压的上下边界。
[0055]确定DOE边界的过程可体现为:首先，确定发动机排放(主要指氮氧化物NOx)、性能(主要指烟度FSN或者PM值)的优劣，具体可参见标准规定，以欧四法规为例，要求NOx低于3.5g/kw.h，FSN或PM低于0.02g/kw.h。其次，在DOE经验值的基础上依次调整EGR阀门开度、主喷提前角、轨压，使发动机排放和性能达到最优或劣，并将对应的DOE值确定为DOE上下边界。
[0056]需要说明的是，根据以往经验，各支喷油器的DOE边界相差不大，故可将本步骤确定的对标喷油器A的DOE边界作为其它7支喷油器的DOE边界使用(具体主要是在后续DOE分组时使用，此处暂不解释说明)。
[0057](2)因为ESC具有13个工况点(每个工况点对应一个转速和扭矩，如工况点I对应转速700r/min、扭矩200N.m)，上述步骤中需要确定出每个工况点下喷油器A的DOE边界，然后从各个确定好的DOE边界内选取一些采样点(一个采样点对应一个EGR阀门开度、主喷提前角、轨压参数组合)，导入台架进行试验数据采集，获得每个工况点下的排放和性能试验结果。
[0058]步骤102，基于流体动力学原理建立所述对标喷油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映喷油器参数、电控参数与发动机性能的对应关系。
[0059]本发明的仿真模型主要是基于流体动力学原理所建立，下面对建模过程进行解释说明。
[0060]参见图2，示出了本发明建模实施例1的流程图，可包括:
[0061]步骤201，采集发动机特定部位的特征参数，所述特定部位的特征参数包括:汽缸盖的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞头部的尺寸、喷油器头部的尺寸、喷油器头部伸入到气缸内的深度。
[0062]步骤202，利用所述特征参数建立带喷孔的燃烧室的三维模型。
[0063]直接建立流体区域模型较为困难，因此本发明优选先建立带喷油器的燃烧室的三维模型，然后再从中提取流体区域模型。具体地，需要提取反映燃烧室特征的特征参数，主要包括汽缸盖的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞头部的尺寸、喷油器头部的尺寸、喷油器头部伸入到气缸内的深度，然后运用三维软件(如CAR技术)，建立带有喷油器的燃烧室的三维模型，具体可参见图3所示示意图。
[0064]步骤203，从所述三维模型中提取流体区域模型，对所述流体区域模型进行网格划分和计算处理，获得所述仿真模型。
[0065]基于流体动力学以及有限体积法原理，对燃烧室内部的流体运动区域进行网格划分，并进行网格处理，得到仿真模型，具体可参见图4所示示意图，建模过程可体现为:
[0066]按照一定数量、一定体积划分流体区域，得到若干小体积，对每个小体积进行计算，其中，
[0067](I)初始输入参数主要涉及喷油器参数和DOE电控参数两类，其中，喷油器参数可包括缸体温度、进气压力、进气温度、喷雾锥角、加电时间、喷空直径、涡流比、发动机转速等，DOE电控参数包括主喷提前角、轨压、EGR开度。
[0068](2)计算过程中涉及动量守恒方程、能量守恒方程、质量守恒方程、化学成分守恒方程等方程，每个方程可视为一个参数项，每个参数项都具有对应的系数，具体可体现为:
[0069](a)组分连续方程(即组分质量守恒方程)
[0070]
【权利要求】
1.一种喷油器选型方法，其特征在于，所述方法包括: 从待选喷油器中选择一支作为对标喷油器，通过工况点试验确定所述对标喷油器的电控参数边界，并记录每个工况点对应的试验结果，所述电控参数包括EGR阀门开度、主喷提前角和轨压，所述试验结果包括氮氧化物值和烟度； 基于流体动力学原理建立所述对标喷油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映喷油器参数、电控参数与发动机性能的对应关系； 将所述电控参数边界作为输入，通过所述仿真模型预测每个工况点对应的仿真结果，所述仿真结果至少包括氮氧化物值、烟度； 根据电控参数对应的试验结果和仿真结果之间的偏差修正所述仿真模型，直至所述偏差低于预设值； 从所述电控参数边界内划分多个参数组，并将每支待选喷油器具有的喷油器参数作为输入，通过修正后的仿真模型预测各参数组所对应的每支待选喷油器的仿真结果； 比对每支待选喷油器的仿真结果，从中确定出最优喷油器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于流体动力学原理建立所述对标喷油器的仿真模型，包括: 采集发动机特定部位的特征参数，并利用所述特征参数建立带喷孔的燃烧室的三维模型，所述特定部位的特征参数包括:汽缸盖的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞头部的尺寸、喷油器头部的尺寸、喷油器头部伸入到气缸内的深度； 从所述三维模型中提取流体区域模型，对所述流体区域模型进行网格划分和计算处理，获得所述仿真模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 在建立所述三维模型之前， 对所述特征参数进行参数化处理，修改或剔除预设特征参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电控参数对应的试验结果和仿真结果之间的偏差修正所述仿真模型，包括: 判断所述偏差是否低于所述预设值，如果否，则调整破裂时间修正系数，并重新进行计算处理，获得修正后的仿真模型； 通过修正后的仿真模型预测每个工况点对应的仿真结果，并计算该仿真结果与所述试验结果之间的偏差，继续执行判断所述偏差是否低于所述预设值的步骤，直至所述偏差低于所述预设值为止。
5.一种喷油器选型装置，其特征在于，所述装置包括: 试验结果获取单元，用于从待选喷油器中选择一支作为对标喷油器，通过工况点试验确定所述对标喷油器的电控参数边界，并记录每个工况点对应的试验结果，所述电控参数包括EGR阀门开度、主喷提前角和轨压，所述试验结果包括氮氧化物值和烟度； 模型建立单元，用于基于流体动力学原理建立所述对标喷油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映喷油器参数、电控参数与发动机性能的对应关系； 预测单元，用于将所述电控参数边界作为输入，通过所述仿真模型预测每个工况点对应的仿真结果，所述仿真结果至少包括氮氧化物值、烟度； 修正单元，用于根据电控参数对应的试验结果和仿真结果之间的偏差修正所述仿真模型，直至所述偏差低于预设值； 分组单元，用于从所述电控参数边界内划分多个参数组，并将每支待选喷油器具有的喷油器参数作为输入，通过修正后的仿真模型预测各参数组所对应的每支待选喷油器的仿真结果； 比对单元，用于比对每支待选喷油器的仿真结果，从中确定出最优喷油器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述模型建立单元包括: 采集单元，用于采集发动机特定部位的特征参数，所述特定部位的特征参数包括:汽缸盖的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞头部的尺寸、喷油器头部的尺寸、喷油器头部伸入到气缸内的深度； 三维模型建立单元，用于利用所述采集单元采集的特征参数建立带喷孔的燃烧室的三维模型； 模型建立子单元，用于从所述三维模型中提取流体区域模型，对所述流体区域模型进行网格划分和计算处理，获得所述仿真模型。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模型建立单元还包括: 处理单元，用于在所述三维模型建立单元建立三维模型之前，对所述特征参数进行参数化处理，修改或剔除预设 特征参数。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于， 所述修正单元，具体用于判断所述试验结果和仿真结果之间的偏差是否低于所述预设值，如果否，则调整破裂时间修正系数，并通知所述模型建立单元重新进行计算处理，获得修正后的仿真模型； 所述预测单元，还用于通过修正后的仿真模型预测每个工况点对应的仿真结果，并通知所述修正单元计算该仿真结果与所述试验结果之间的偏差，继续判断所述偏差是否低于所述预设值，直至所述偏差低于所述预设值为止。
【文档编号】G06F17/50GK103729508SQ201310721926
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】谢凤, 李通通, 薛雷, 李云华, 王培起, 刘翀 申请人:潍柴动力股份有限公司