基于CNG双燃料汽车发动机的燃烧智能优化方法与流程

本技术涉及发动机燃烧优化，具体涉及基于cng双燃料汽车发动机的燃烧智能优化方法。

背景技术：

1、随着能源危急和环境污染问题的逐渐加重，传统的化石燃料已经不能满足当前的发展要求，因此寻找替代燃料显得非常重要。天然气以其储量丰富、经济清洁及能量密度高等优点，成为了最具竞争力的替代燃料，与传统的纯天然气火花点火发动机相比，基于cng压缩天然气的双燃料发动机相对原柴油机只进行了少量的改造，却具有更高的热效率。

2、但是单纯的改变燃料并没有完全解决环境污染、能源利用率低的问题，且在基于cng的双燃料发动机内，燃料的燃烧过程十分复杂，同时cng的燃烧速度相对较快，火焰传播速度较快，故对燃烧过程进行精准控制较为困难，因此需要对基于cng的双燃料发动机内燃料的燃烧过程进行优化。传统的优化算法，如ais人工免疫系统算法是一种生物启发算法，由于该算法随机性和免疫个体的多样性维护，使算法能够在全局进行搜索，避免陷入局部最优解，同时适应性较强，能够在动态环境中进行调整，但由于基于cng双燃料发动机内燃料的燃烧过程十分复杂，传统的目标函数难以适应双燃料发动机内复杂的燃烧过程，导致难以得到最佳的优化结果，造成燃料的燃烧效率降低，而燃料燃烧不充分可能会产生颗粒物、一氧化碳、氮氧化物等有害气体，出现资源浪费、环境污染等情况。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供基于cng双燃料汽车发动机的燃烧智能优化方法，以解决现有的问题。

2、本发明的基于cng双燃料汽车发动机的燃烧智能优化方法采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了基于cng双燃料汽车发动机的燃烧智能优化方法，该方法包括以下步骤：

4、采集双燃料发动机在各时刻的双燃料发动机数据，双燃料发动机数据包括：震动电压数据、转速数据、排气管温度和cng浓度数据；

5、根据各时刻之前预设数量个时刻的震动电压数据获得各时刻的近邻震动电压残差符号序列；根据近邻震动电压残差符号序列获得各时刻的发动机异震指数；根据各时刻的转速数据获得近邻转速频域振幅序列；根据近邻转速频域振幅序列获得各时刻的转速规整系数；根据各时刻的近邻转速序列中相邻元素的差异以及转速规整系数获得发动机共振增益系数；根据各时刻的发动机异震指数与发动机共振增益系数获得发动机爆震评估指数；根据各时刻的排气口温度和cng浓度数据获得爆震热影响指数；根据各时刻的发动机爆震评估指数、发动机异震指数与爆震热影响指数构建目标函数；

6、根据双燃料发动机数据和目标函数获得最优燃烧效率的cng浓度，对双燃料发动机进行控制。

7、进一步，所述根据各时刻之前预设数量个时刻的震动电压数据获得各时刻的近邻震动电压残差符号序列，包括：

8、将任一时刻记为待分析时刻，将待分析时刻之前预设数量个时刻的震动电压数据所组成的序列记为待分析时刻的近邻震动电压序列；对近邻震动电压序列使用三次样条插值法进行拟合，得到近邻震动电压序列中各时刻的震动电压数据对应的拟合值；

9、将所述各时刻的震动电压数据对应的拟合值与震动电压数据的差值记为各时刻的震动电压残差；当所述震动电压残差为负数，记震动电压残差的符号项为-1；当所述震动电压残差为正数，记震动电压残差的符号项为1；当所述震动电压残差为0，记震动电压残差的符号项为0；

10、将近邻震动电压序列中所有时刻的震动电压残差的符号项所组成的序列，记为待分析时刻的近邻震动电压残差符号序列。

11、进一步，所述根据近邻震动电压残差符号序列获得各时刻的发动机异震指数，包括：

12、对待分析时刻的近邻震动电压残差符号序列进行连通域分析，得到各连通域，统计连通域的数量；计算所述连通域的数量与所述预设数量的比值；

13、统计各连通域内元素的数量，记为各连通域的元素数；获取以自然常数为底数，以所述元素数为指数的指数函数；计算所述指数函数的倒数；获取所有连通域的所述倒数的和值；将所述和值与所述比值的乘积作为待分析时刻的发动机异震指数。

14、进一步，所述根据各时刻的转速数据获得近邻转速频域振幅序列，包括：

15、对于待分析时刻的转速数据，采用与近邻震动电压序列相同的方法，得到待分析时刻的近邻转速序列；对待分析时刻的近邻转速序列进行离散傅里叶变换，获得所述近邻转速序列在频域上的各频率对应的振幅，将所有所述频率对应的振幅组成的序列，记为待分析时刻的近邻转速频域振幅序列。

16、进一步，所述根据近邻转速频域振幅序列获得各时刻的转速规整系数，包括：

17、对于待分析时刻的近邻转速频域振幅序列中的第f个元素，计算所述第f个元素与第f-1个元素的差值绝对值，获取所述差值绝对值与预设调和因子的和值；计算所述近邻转速频域振幅序列中的最大值与所述和值的比值；将待分析时刻的近邻转速频域振幅序列中包含的所有元素的所述比值的和值作为待分析时刻的转速规整系数。

18、进一步，所述根据各时刻的近邻转速序列中相邻元素的差异以及转速规整系数获得发动机共振增益系数，包括：

19、对于待分析时刻的近邻转速序列中第d个元素，计算所述第d个元素与第d-1个元素的差值绝对值，记为第一差值绝对值；获取第一差值绝对值与所述预设调和因子的和值，记为第一和值；计算第一和值的倒数，获取待分析时刻的近邻转速序列中包含的所有元素的所述倒数的和值，记为第二和值；将待分析时刻的转速规整系数与第二和值的乘积作为待分析时刻的发动机共振增益系数。

20、进一步，所述根据各时刻的发动机异震指数与发动机共振增益系数获得发动机爆震评估指数，包括：

21、将各时刻的发动机异震指数与发动机共振增益系数的比值作为各时刻的发动机爆震评估指数。

22、进一步，所述根据各时刻的排气口温度和cng浓度数据获得爆震热影响指数，包括：

23、将待分析时刻之前所述预设数量个时刻的排气口温度所组成的序列记为待分析时刻的近邻排出温度序列；将待分析时刻之前所述预设数量个时刻的cng浓度数据所组成的序列记为待分析时刻的近邻cng浓度序列；

24、对于待分析时刻的近邻排出温度序列中的第e个时刻，计算第e个时刻的排气口温度与第e-1个时刻的排气口温度的差值绝对值，获取所述差值绝对值与所述近邻cng浓度序列中第e个时刻的cng浓度数据的和值；获取所述和值的倒数，将待分析时刻的近邻排出温度序列中所有时刻的所述倒数的和值作为待分析时刻的爆震热影响指数。

25、进一步，所述根据各时刻的发动机爆震评估指数、发动机异震指数与爆震热影响指数构建目标函数，包括：

26、计算各时刻的发动机爆震评估指数与发动机异震指数的和值；将各时刻的爆震热影响指数与所述和值的比值作为各时刻的目标函数值。

27、进一步，所述根据双燃料发动机数据和目标函数获得最优燃烧效率的cng浓度，对双燃料发动机进行控制，包括：

28、将各时刻的双燃料发动机数据、目标函数值、预设相关参数输入人工免疫系统算法，获得最优燃烧效率的cng浓度，将最优燃烧效率的cng浓度传输到汽车的电子控制单元中，对双燃料发动机进行控制。

29、本发明至少具有如下有益效果：

30、本发明通过分析双燃料发动机缸内的爆震特征构建发动机异震指数，反映发动机缸内出现异常震动的程度；通过分析发动机共振与爆震特征的差异性构建发动机共振增益系数，并结合发动机异震指数构建发动机爆震评估指数，反映发动机缸内出现爆震现象的程度，避免对正常的震动进行误判，提高爆震现象的识别率；基于发动机爆震评估指数结合发动机排气管的温度变化构建爆震热影响指数，反映双燃料发动机缸内燃料的燃烧效率；结合发动机异震指数、发动机爆震评估指数、爆震热影响指数构建人工免疫系统算法中的目标函数，能够更准确的反映出基于cng双燃料发动机内燃料的燃烧情况，进而提高燃烧效率。