一种基于仿真的高压共轨柴油机高海拔标定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发动机技术领域，涉及一种基于仿真的高压共轨柴油机高海拔标定方法。
【背景技术】
[0002]随着排放法规和燃油消耗标准的不断严格，以及对整车驾驶性和舒适性要求的不断提高，发动机电子控制技术不断应用，发动机控制参数不断增加，电控发动机标定工作量也成指数地增加。传统的标定手段和标定方法均无法满足标定要求。如采用全因子标定试验方法对一个采用最新技术的发动机进行标定，可能需要上百年的时间才能完成，传统的标定方法已不能胜任现代发动机的标定要求。对我国而言世界上海拔2000m以上的地域占全球陆地总面积的13.2%，而海拔2000m以上的地区，占我国陆地总面积的33%，同时还有大量的高寒和高温地区。特殊的“三高环境”对电控柴油机的高原标定提出了特殊要求，特别是表现在实地试验的试验成本高、试验周期长，试验难度大，严重制约着整机的开发进程，基于仿真的电控柴油机高海拔标定成为一种有效的标定手段，该标定方法能够为高原实地标定提供基础脉谱，有利于减少标定工作量、缩短开发周期、降低开发成本，但尚未有相关研究进行报道。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就在于提供一种基于仿真的高压共轨柴油机高海拔标定方法，该方法在电控柴油机高原工作过程模型的基础上，综合采用试验设计、模型构建、参数优化和脉谱生成的方法进行电控柴油机的高原环境标定。
[0004]如上构思，本发明的技术方案是:一种基于仿真的高压共轨柴油机高海拔标定方法，其特征在于:包括如下步骤:
[0005]①模型建立:利用发动机性能仿真软件仿真建立发动机高原工作过程模型，该模型作为基于仿真的标定的基础，充当“虚拟发动机”;
[0006]②试验设计:将试验设计因子设为三层，第一层为海拔高度，第二层为包括转速和负荷的工况参数，第三层为喷油参数，包括循环喷油量、共轨压力和喷油定时；
[0007]③模型构建:将海拔高度单独提出，建立海拔、负荷不同层次，全局模型和局部模型结合的高压共轨柴油机高海拔响应模型，即采用多层次多阶模型构建方法，将喷油定时作为局部变量，构建局部模型；以转速、共轨压力和循环喷油量为全局变量，建立全局模型，并且将全负荷和部分负荷建立不同的模型单独进行优化；
[0008]④数据优化:根据步骤③建立的不同海拔和工况下的高压共轨柴油机高海拔输入输出响应模型利用遗传算法数学方法优化得到不同海拔、不同工况下最佳喷油参数；
[0009]⑤脉普生成:通过将由数据优化得到的不同工况下的最佳值采用插值的方法得到脉谱节点数据。
[0010]上述步骤②第一层海拔高度选定为3km、4km、4.5km和5.5km作为标定海拔。
[0011]上述步骤②第二层转速体现在标定转速和最大转矩转速、排放控制转速和低转速，负荷直接可以分为全负荷和部分负荷两种工况。
[0012]上述步骤②第三层喷油参数直接利用传统的空间填充试验设计进行。
[0013]本发明该基于仿真的高压共轨柴油机高海拔标定方法能够减少标定工作量，将原本需要在高原实地或高原模拟试验台架上进行的试验利用仿真模型进行，并提供了柴油机高原工作过程模型建立、试验设计、模型构建、参数优化和脉谱生成在内的一整套标定方法。试验设计由传统的采用同一种的试验设计方法变成根据试验设计因子的不同进行的分层试验设计方法。模型构建由传统的构建单级模型或二级模型变成建立海拔、负荷等不同层次，全局模型和局部模型结合的高压共轨柴油机高海拔响应模型。为提高高压共轨柴油机高海拔下的瞬态性能，在脉谱生成考虑了对脉谱梯度的控制。本发明能够为高原实地标定提供基础脉谱，有利于减少标定工作量、缩短开发周期、降低开发成本，标定工作量和开发成本能够降低50%以上。
【附图说明】
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[0014]图1是本发明的工作流程图；
[0015]图2是分层试验设计示意图；
[0016]图3是模型构建示意图；
[0017]图4是脉普生成示意图。
【具体实施方式】
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[0018]如图所示:一种基于仿真的高压共轨柴油机高海拔标定方法，包括发动机高原工作过程模型建立、试验设计、模型构建、参数优化和脉谱生成五个步骤。具体步骤如下:
[0019](1)发动机高原工作过程模型建立，利用发动机性能仿真软件仿真建立发动机高原工作过程模型，该模型作为基于仿真的标定的基础，充当“虚拟发动机”。
[0020](2)试验设计
[0021 ] 试验设计技术是减少电控发动机标定工作量的有效技术之一，可以用更少的试验点获得更多的试验信息。古典设计方法、空间填充设计方法、最优设计方法等都是试验设计常用的方法，以上三种方法又有各自的不同分类，如古典试验设计方法包括中心复合试验设计、Box-Behnken试验设计方法等。但上述试验设计方法均将试验设计因子一视同仁地视为同一水平，均匀地去进行试验设计，但在高原环境标定中，涉及的可变参数多，包括环境参数(大气压力)、工况参数(转速和负荷)、喷油参数，不同试验设计因子对结果的影响不同。
[0022]根据不同因子的特点及对响应等的影响不同，将试验设计因子设为三层，如附图2所示。第一层为海拔高度，第二层为工况参数(包括转速和负荷)，第三层为喷油参数，包括循环喷油量、共轨压力和喷油定时。由于在3km以下海拔范围内柴油机高海拔性能受到影响较小，故高压共轨柴油机高海拔标定，主要考虑3km以上海拔和车用柴油机运行的极限海拔(5500m)之间，按照