一种基于多目标优化的发动机热力学仿真模型标定方法技术

本发明专利技术公开一种基于多目标优化的发动机热力学仿真模型标定方法，包括如下步骤：S101、获得发动机结构参数和发动机试验数据。S102、建立发动机一维热力学模型。S103、建立所述发动机一维热力学模型与多目标优化软件的耦合计算模型。S104、选取标定参数并设定其范围。S105、设定标定目标。S106、选择相应的试验设计与优化算法。S107、执行仿真迭代。S108、运用多目标优化软件中的决策工具进行结果分析。本发明专利技术基于计算机仿真分析，采用多目标优化算法与数值模拟技术相结合,实现了标定过程的自动化，能够快速标定出准确的模型，为发动机后续的开发提供支持，提高了开发效率，节约了开发成本，缩短了开发周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及发动机热力学仿真
，尤其设及一种基于多目标优化的发动机 热力学仿真模型标定方法。
技术介绍
在现代发动机开发中，计算机辅助工程（CA巧手段的运用，能够大大缩短开发周 期，节约开发成本。发动机热力学仿真可W快速评价发动机各个子系统的设计优劣，提出改 进意见，为各子系统的快速定型提供强有力的支持，但该些工作是基于发动机热力学模型 准确的前提之下，因此，发动机热力学模型的标定工作就是整个发动机热力学仿真过程中 的重中之重。由于发动机热力学模型中可调参数众多，与试验数据的对标耗时长，效率低， 且可能顾此失彼，很难把模型标定准确，需要相关专业人员有非常丰富的经验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过， 来解决W上
技术介绍
部分提到的问题。 为达此目的，本专利技术采用W下技术方案： -种基于多目标优化的发动机热力学仿真模型标定方法，其包括如下步骤： S101、获得发动机结构参数和发动机试验数据； S102、建立发动机一维热力学模型； S103、建立所述发动机一维热力学模型与多目标优化软件的禪合计算模型； S104、选取标定参数并设定其范围； S105、设定标定目标； S106、选择相应的试验设计与优化算法； S107、执行仿真迭代； S108、运用多目标优化软件中的决策工具进行结果分析。 特别地，所述步骤S101中发动机结构参数包括但不限于发动机缸体结构参数、进 排气道结构数据、进排气歧管结构数据、空滤系统结构数据、排气系统结构数据、气道流量 系数；所述发动机试验数据包括但不限于功率、扭矩、油耗、充气效率、摩擦功、缸压、点火 角、空燃比、排温、WT数据、进排气道压力波动曲线。 特别地，所述步骤S102具体包括；在发动机一维仿真软件平台上，根据发动机结 构参数建立发动机一维热力学模型，并把发动机结构参数输入到发动机一维热力学模型 中，对发动机一维热力学模型进行调试至能正常运行。 特别地，所述步骤S103具体包括；建立所述发动机一维热力学模型与多目标优化 软件的禪合计算模型，由多目标优化软件来驱动一维热力学仿真软件运行，并读取一维仿 真软件的计算结果。 特别地，所述步骤S104中标定参数包括但不限于进气歧管长度、进气歧管容腔容 积、进气总管直径、进气凸轮持续期系数、进气凸轮升程系数、排气凸轮持续期系数、排气凸 轮升程系数、CA50、进排气相位角度。 特别地，所述步骤S105中标定目标包括但不限于充气效率、扭矩、功率、进气量、 燃油消耗率。 特别地，所述步骤S106中试验设计与优化算法包括Sobol序列法、NSGAII遗传算 法。 特别地，所述步骤S106中优化算法选择NSGAII遗传算法。 特别地，所述步骤S107具体包括；多目标优化软件根据Sobol序列试验设计方法 所确定的优化方案逐步进行迭代计算。 特别地，所述步骤S108中决策工具包括响应面分析法巧SM)。 本专利技术提出的基于多目标优化的发动机热力学仿真模型标定方法基于计算机仿 真分析，采用多目标优化算法与数值模拟技术相结合，实现了标定过程的自动化，能够快 速标定出准确的模型，为发动机后续的开发提供支持，提高了开发效率，节约了开发成本， 缩短了开发周期。【附图说明】 图1为本专利技术实施例提供的基于多目标优化的发动机热力学仿真模型标定方法 流程图； 图2为本专利技术实施例提供的最终的标定结果曲线图。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。可W理解的是，此处所描述的具 体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描 述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。 请参照图1所示，图1为本专利技术实施例提供的基于多目标优化的发动机热力学仿 真模型标定方法流程图。 本实施例中基于多目标优化的发动机热力学仿真模型标定方法具体包括如下步 骤： S101、获得发动机结构参数和发动机试验数据。实际应用中，发动机结构参数包括 但不限于发动机缸体结构参数、进排气道结构数据、进排气歧管结构数据、空滤系统结构数 据、排气系统结构数据、气道流量系数。其中，进气歧管、进气道、排气歧管、排气道是根据= 维数模运用GEM3D工具离散得来，保证了计算模型的精度。所述发动机试验数据包括但不 限于功率、扭矩、油耗、充气效率、摩擦功、缸压、点火角、空燃比、排温、WT数据、进排气道压 力波动曲线。由于摩擦功包括了累气损失，因此需要减掉累气损失后从使用。 S102、建立发动机一维热力学模型。在发动机一维仿真软件平台上，根据发动机结 构参数建立发动机一维热力学模型，进气道、排气道、进气歧管、排气歧管采用离散得来的 一维模型，把模型搭建完整，并把发动机结构参数输入到发动机一维热力学模型中，对发动 机一维热力学模型进行调试至能正常运行。其中，试验无法获取的数据需要相关人员根据 经验进行调整。 燃烧模型，采用VIBE燃烧模型，VIBE燃烧模型的S个燃烧参数，起始角、持续期、 形状因子，各自对燃烧放热规律有不同的影响。传热模型，本计算模型采用Woschnil978 传热模型。对于循环模拟计算，工质与气缸内壁之间的换热过程不仅影响气缸内部过程的 进行，而且也影响受热零件的热负荷和散热冷却介质的热量，为此必须研究燃气侧的换热 系数及内表面温度。对于传热系数的计算，采用式： 进排气口流量系数，流量系数即为流过气道的实际流量与理论流量的比值，范围 在0-1之间。流量系数是衡量流通能力的重要指标，流量系数越大，说明流通能力大，流体 通过时的压力损失小。本实施例张采用ML推荐的公式进行计算：其中表示实际流量比g/s]，示理论流量比g/s] 理论流量计算公式如下：，dy表示气口座内圈直径虹]，P m表示气体平均密 度比g/m3, P表示缸内气体密度比g/m3]，P。表示环境气体密度比g/m3]，P。表示环境压力 ，AP表示进出口压差。其他参数的定义，除了 W上主要参数W外，进排气压力、 温度，气口正时、进气系统压降、排气背压等参数根据试验数据进行了调整。 S103、建立所述发动机一维热力学模型与多目标优化软件的禪合计算模型。建立 所述发动机一维热力学模型与多目标优化软件的禪合计算模型，由多目标优化软件来驱动 一维热力学仿真软件运行，并读取一维仿真软件的计算结果。 S104、选取标定参数并设定其范围。于本实施例中所述标定参数包括但不限于进 气歧管长度、进气歧管容腔容积、进气总管直径、进气凸当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多目标优化的发动机热力学仿真模型标定方法，其特征在于，包括如下步骤：S101、获得发动机结构参数和发动机试验数据；S102、建立发动机一维热力学模型；S103、建立所述发动机一维热力学模型与多目标优化软件的耦合计算模型；S104、选取标定参数并设定其范围；S105、设定标定目标；S106、选择相应的试验设计与优化算法；S107、执行仿真迭代；S108、运用多目标优化软件中的决策工具进行结果分析。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢兆强，赵霄鹏，孟令群，洪进，
申请(专利权)人：无锡沃尔福汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32