一种缸内直喷发动机喷油策略的优化方法与流程

1.本发明涉及发动机设计技术领域，具体涉及缸内直喷发动机喷油策略的优化方法。


背景技术：

2.为了高效完成全新缸内直喷发动机开发，抢占市场，需要对发动机开发过程中的每个环节进行极效研发，缩短周期。其中喷油策略优化是一个复杂且耗时的工程，主要原因有两点：一是面对日益严苛的油耗和排放要求，发动机需要采用多次喷油策略，涉及的喷油策略参数多、维度广，通过台架标定寻优组合多，导致开发周期长。二是台架喷油策略参数寻优范围的设计可能存在偏差，若参数水平设置不合理，不仅无法寻得最佳电喷策略，还可能造成发动机破坏。因此，为了缩短电喷策略开发周期，需要开发一种高效的喷油策略优化方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种缸内直喷发动机喷油策略的优化方法，其能够避免破坏发动机样机，降低开发成本，缩短开发周期。
4.本发明所述的缸内直喷发动机喷油策略优化方法，其包括如下步骤：
5.步骤一，将发动机运行工况map简化为minimap；
6.步骤二，提取minimap中处于预设喷油阶段的缸内平均压力和平均温度，在提取的平均压力和平均温度条件下对喷油器进行喷雾特性测试；
7.步骤三，根据喷雾特性测试条件和测试数据，对仿真工具的喷雾模型进行修正；
8.步骤四，对喷油策略参数进行doe设计，采用仿真工具模拟缸内油气混合过程，根据发动机运行工况对油气分布的要求，得到minimap中每个工况的理论最优喷油策略；
9.步骤五，对理论喷油策略进行台架验证及标定，若验证合格，则以仿真工具的理论最优喷油策略为对应运行工况下的最优喷油策略，若验证不合格，则重新进行步骤二至步骤五，以此完成minimap的喷油策略优化；
10.步骤六，参考标定工况的喷油策略，采取就近原则，对发动机其他运行工况进行台架验证及标定，以台架标定数据为准，完成发动机运行工况map的喷油策略优化。
11.进一步，所述步骤一种的简化原则为：对发动机运行工况map中的转速和平均有效压力进行等间距提取，转速间距为1000rpm，平均有效压力间距为4～5bar，形成矩阵式网格minimap；所述minimap的外特性工况包括最低转速扭矩点和功率点。
12.进一步，简化时增加发动机喷油策略优化的关注工况，所述关注工况包括排放、油耗和爆震的权重工况，当矩阵式网格minimap与关注工况相近，即转速差异小于300rpm或平均有效压力差异小于2bar，将发动机关注工况作为minimap。
13.进一步，所述步骤二中喷雾特性测试得到的数据包括喷雾贯穿距、喷雾锥角和喷雾粒径。
14.进一步，所述喷油策略参数包括喷油压力、喷油次数、喷油比例和喷油时刻。
15.进一步，所述步骤四中进行doe设计时，每个喷油策略参数至少设置三个水平。
16.本发明与现有技术相比具有如下有益效果。
17.1、本发明根据喷油器的喷雾特性测试条件和测试数据对仿真工具的喷雾模型进行修正，确保了仿真结果的准确性。采用修正后的仿真工具模拟缸内油气混合过程，对喷油策略参数开展doe的系统分析，保证了理论喷油策略参数的合理性，能够有效指导喷油策略参数的优化，避免了因喷油策略参数设置不合理导致发动机样机损坏，降低了优化成本，提升了工作效率，缩短了优化周期。
18.2、本发明先对由发动机运行工况map简化得到的minimap的喷油策略进行优化，再采取就近原则逐步扩展到整个map，提升了缸内直喷发动机喷油参数优化的效率和准确度。
附图说明
19.图1是本发明的流程示意图；
20.图2是本发明所述minimap示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作详细说明。
22.参见图1，所示的缸内直喷发动机喷油策略优化方法，其包括如下步骤：
23.步骤一，参见图2，将发动机运行工况map简化为minimap，简化原则为：对发动机运行工况map中的转速和平均有效压力进行等间距提取，转速间距为1000rpm，平均有效压力间距为4～5bar，形成矩阵式网格minimap；所述minimap的外特性工况包括最低转速扭矩点i和功率点ii。简化时增加发动机喷油策略优化的关注工况，所述关注工况包括排放、油耗和爆震的权重工况，当矩阵式网格minimap与关注工况相近，即转速差异小于300rpm或平均有效压力差异小于2bar，将发动机关注工况作为minimap。
24.步骤二，提取minimap中处于预设喷油阶段的缸内平均压力和平均温度，在提取的平均压力和平均温度条件下对喷油器进行喷雾特性测试，获取燃油喷入燃烧室后的雾化和空间分布形态，测试数据包括喷雾贯穿距、喷雾锥角和喷雾粒径。
25.步骤三，根据喷雾特性测试条件和测试数据，对仿真工具的喷雾模型进行修正，确保仿真结果的准确性。
26.步骤四，对喷油策略参数进行doe设计，所述喷油策略参数包括喷油压力、喷油次数、喷油比例和喷油时刻，以四次喷油策略的doe设计作为实施例，四次喷油策略需要doe设计的喷油参数有八个：喷油压力a，第一次喷油比例b，即第一次喷油质量与总喷油量的比值，其他喷油比例设置方法与之相同，第二次喷油比例c，第三次喷油比例d，第一次喷油开始时刻e，第二次喷油开始时刻f，第三次喷油开始时刻g，第四次喷油结束时刻h。参见表1和表2，为探求到每个喷油参数的变化规律，doe设计时每个喷油策略参数至少设置三个水平。
27.表1四次喷油策略参数的设置
28.喷油策略参数水平一水平二水平三喷油压力aa1a2a3第一次喷油比例bb1b2b3
第二次喷油比例cc1c2c3第三次喷油比例dd1d2d3第一次喷油开始时刻ee1e2e3第二次喷油开始时刻ff1f2f3第三次喷油开始时刻gg1g2g3第四次喷油结束时刻hh1h2h3
29.表2喷油策略参数doe设计
30.a1b1c1d1e1f1g1h1a2b1c1d1e1f1g1h1
……
a3b1c1d1e1f1g1h1a1b2c1d1e1f1g1h1
……
a1b3c1d1e1f1g1h1a1b1c2d1e1f1g1h1
……
a1b1c3d1e1f1g1h1a1b1c1d2e1f1g1h1
……
a1b1c1d3e1f1g1h1a1b1c1d1e2f1g1h1
……………………
31.采用修正后的仿真工具模拟缸内油气混合过程，根据发动机运行工况对油气分布的要求，得到minimap中每个工况的理论最优喷油策略。采用修正后的仿真工具模拟缸内油气混合过程，对喷油策略参数开展doe的系统分析，保证了理论喷油策略参数的合理性，能够有效指导喷油策略参数的优化，避免了因喷油策略参数设置不合理导致发动机样机损坏，降低了优化成本，提升了工作效率，缩短了优化周期。
32.步骤五，对理论喷油策略进行台架验证及标定，若验证合格，则以仿真工具的理论最优喷油策略为对应运行工况下的最优喷油策略，若验证不合格，则重新进行步骤二至步骤五，以此完成minimap的喷油策略优化；
33.步骤六，参考标定工况的喷油策略，采取就近原则，对发动机其他运行工况进行台架验证及标定，以台架标定数据为准，完成发动机运行工况map的喷油策略优化。
34.本发明先对minimap的喷油策略进行优化，再采取就近原则逐步扩展到整个map，提升了缸内直喷发动机喷油参数优化的效率和准确度。
35.以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。