| 专利名称： | 一种电控柴油机参数敏感性分析方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Electric control diesel engine parameter sensitivity analysis method | ||
| 专利号： | CN201410794541.6 | 申请时间： | 20141218 |
| 公开号： | CN104535325A | 公开时间： | 20150422 |
| 申请人： | 东风康明斯发动机有限公司 | ||
| 申请地址： | 441004 湖北省襄樊市高新技术产业开发区 | ||
| 发明人： | 舒咏强; 刘利 | ||
| 分类号： | G01M15/00 | 主分类号： | G01M15/00 |
| 代理机构： | 武汉开元知识产权代理有限公司 42104 | 代理人： | 胡红林 |
| 摘要： | 本发明涉及一种电控柴油机参数敏感性分析方法，该方法包括：通过PreDoE计算出电控柴油机运行工况区内关键工况点；再以指定发动机参数对象及因子水平得到参数组合方案，对所述关键工况点指定所述参数组合方案中的参数组合，并结合台架试验对各参数组合进行数据采集，根据采集数据分析各参数敏感性，对于敏感参数，保留至后一阶段的开发方案中，对于非敏感参数可直接剔除。本发明方法适用于各类电控柴油机参数敏感性分析，在发动机性能开发前拟定参数组合方案，使后续发动机性能开发更具针对性，并节约开发时间及成本。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to an electric control diesel engine parameter sensitivity analysis method which comprises the steps that key working condition points in an electric control diesel engine operation working condition zone are computed through PreDoE; and then a parameter combination scheme is obtained through an appointed engine parameter object and a factor level, parameter combination in the parameter combination scheme is appointed for the key working condition points, data collecting is carried out on parameter combination with bench tests combined, according to collected data, parameter sensitivity is analyzed, sensitive parameters are reserved to a following-stage development scheme, and non-sensitive parameters are directly removed. The method is suitable for sensitivity analysis of various electric control diesel engine parameters, before engine performance development, parameter combination schemes are prepared, following engine performance development is targeted, and development time and cost are saved. | ||
1.一种电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于，包括： 通过PreDoE计算出电控柴油机运行工况区内关键工况点； 再以指定发动机参数对象及因子水平得到参数组合方案， 对所述关键工况点指定所述参数组合方案中的参数组合，并结合台架 试验对各参数组合进行数据采集，根据采集数据分析各参数敏感性，对于 敏感参数，保留至后一阶段的开发方案中，对于非敏感参数可直接剔除。
2.根据权利要求1所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于 所述指定的发动机参数对象为电控柴油机燃烧控制参数，包括预喷提前角 PIT、预喷油量PIF、后喷提前角POT、后喷油量POF以及EGR率。
3.根据权利要求2所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于： 所述6个电控柴油机燃烧控制参数根据需要自行指定，若参数被指定，则 同步对参数因子水平及值进行赋值，继而作为关键工况点燃烧控制参数。
4.根据权利要求3所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于： 各参数的因子水平乘积为kpn，对各关键工况点指定发动机参数时，该工况 点对应的试验方案总数为kpn，参数组合方式为完全正交分布。
5.根据权利要求4所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于： 所述的电控柴油机运行工况区包括排放控制区及整车运行工况区。
6.根据权利要求1～5任一项所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其 特征在于所述通过PreDoE计算电控柴油机运行工况区内关键工况点包括以 下步骤： 1)根据外特性扭矩曲线及附件功曲线插值计算ESC法规中A、B、C 转速n及对应的扭矩Tq，所得工况点以二维数组esc[i][j]存储； 2)根据车辆运行循环工况数据，以及划分的转速及负载区识别权重较 高的运行工况点，所得工况点以二维数组cycle[i][j]存储； 3)综合二维数组esc[i][j]、cycle[i][j]及指定输入的工况点ikp[i][j]输出 关键工况点，所得关键工况点以二维数组kp[i][j]存储。
7.根据权利要求6所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于 所述步骤1)包括以下步骤： 1)在PreDoE中输入外特性扭矩数据，数据按转速从小到大排列； 2)读入附件功数据，数据按转速从小到大排列，数据按转速从小到大 排列； 3)根据Pe＝Tq·n/9550计算外特性功率，除去附件功后得到外特性净功 率，并输出最大净功率Pnet； 4)计算Pnhi＝0.7*Pnet及Pnho＝0.5*Pnet，在外特性净功率曲线上反插值 得出nhi及nho，其中nhi取大，nho取小； 5)根据如下公式计算ESC对应的A、B及C转速， esca＝nho+0.25*(nhi-nho) escb＝nho+0.50*(nhi-nho) escc＝nho+0.75*(nhi-nho)； 6)在外特性扭矩曲线上插值得到A、B及C转速对应扭矩TQA、TQB 及TQC。
8.根据权利要求6所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于 所述步骤2)包括： 对于给定车辆运行循环工况数据，将数据点分布于由500～3000rpm及 外特性最大扭矩Tqmax组成的外特性扩展区域之上，并将外特性扩展区域 划分为若干单区，统计分布于单区之中数据点数，数据点数达到一定值时， 此单区被识别为运行权重较高工况区，继而输出权重较高的运行工况点。
1.一种电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于，包括： 通过PreDoE计算出电控柴油机运行工况区内关键工况点； 再以指定发动机参数对象及因子水平得到参数组合方案， 对所述关键工况点指定所述参数组合方案中的参数组合，并结合台架 试验对各参数组合进行数据采集，根据采集数据分析各参数敏感性，对于 敏感参数，保留至后一阶段的开发方案中，对于非敏感参数可直接剔除。
2.根据权利要求1所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于 所述指定的发动机参数对象为电控柴油机燃烧控制参数，包括预喷提前角 PIT、预喷油量PIF、后喷提前角POT、后喷油量POF以及EGR率。
3.根据权利要求2所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于： 所述6个电控柴油机燃烧控制参数根据需要自行指定，若参数被指定，则 同步对参数因子水平及值进行赋值，继而作为关键工况点燃烧控制参数。
4.根据权利要求3所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于： 各参数的因子水平乘积为kpn，对各关键工况点指定发动机参数时，该工况 点对应的试验方案总数为kpn，参数组合方式为完全正交分布。
5.根据权利要求4所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于： 所述的电控柴油机运行工况区包括排放控制区及整车运行工况区。
6.根据权利要求1～5任一项所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其 特征在于所述通过PreDoE计算电控柴油机运行工况区内关键工况点包括以 下步骤： 1)根据外特性扭矩曲线及附件功曲线插值计算ESC法规中A、B、C 转速n及对应的扭矩Tq，所得工况点以二维数组esc[i][j]存储； 2)根据车辆运行循环工况数据，以及划分的转速及负载区识别权重较 高的运行工况点，所得工况点以二维数组cycle[i][j]存储； 3)综合二维数组esc[i][j]、cycle[i][j]及指定输入的工况点ikp[i][j]输出 关键工况点，所得关键工况点以二维数组kp[i][j]存储。
7.根据权利要求6所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于 所述步骤1)包括以下步骤： 1)在PreDoE中输入外特性扭矩数据，数据按转速从小到大排列； 2)读入附件功数据，数据按转速从小到大排列，数据按转速从小到大 排列； 3)根据Pe＝Tq·n/9550计算外特性功率，除去附件功后得到外特性净功 率，并输出最大净功率Pnet； 4)计算Pnhi＝0.7*Pnet及Pnho＝0.5*Pnet，在外特性净功率曲线上反插值 得出nhi及nho，其中nhi取大，nho取小； 5)根据如下公式计算ESC对应的A、B及C转速， esca＝nho+0.25*(nhi-nho) escb＝nho+0.50*(nhi-nho) escc＝nho+0.75*(nhi-nho)； 6)在外特性扭矩曲线上插值得到A、B及C转速对应扭矩TQA、TQB 及TQC。
8.根据权利要求6所述电控柴油机参数敏感性分析方法，其特征在于 所述步骤2)包括： 对于给定车辆运行循环工况数据，将数据点分布于由500～3000rpm及 外特性最大扭矩Tqmax组成的外特性扩展区域之上，并将外特性扩展区域 划分为若干单区，统计分布于单区之中数据点数，数据点数达到一定值时， 此单区被识别为运行权重较高工况区，继而输出权重较高的运行工况点。
翻译：技术领域
本发明涉及电控柴油机参数的分析，具体地指一种电控柴油机参数敏 感性分析方法，用于电控柴油发动机的燃烧控制参数敏感性分析。
背景技术
在电控发动机开发过程中，如何通过众多发动机参数组合及优化来实 现排放、燃油经济性、动力性及可靠性目标一直是核心课题，此部分工作 既是电控发动机开发关键环节，亦是难点环节。在常规开发流程中，通常 使用经验判断或大量DoE试验，对工程技术背景及试验成本要求较高，且 不易找出最优方案。其缘由在于电控柴油发动机燃烧控制参数包括预喷提 前角、预喷油量、后喷提前角、后喷油量及EGR率等参数，各参数取值范 围宽窄不一，参数组合数量庞大，若无先期一定敏感性分析判断，开发环 节将耗费大量时间，且DoE试验不充足时易遗漏最优方案。
电控柴油机开发环节前进行必要的参数敏感性分析至关重要，可先期 确立参数组合方案，缩小参数范围，并基于各参数对发动机燃烧影响敏感 性不同，有针对性进行参数调整，从而实现排放、燃油经济性、动力性及 可靠性目标。因此，有必要研究一种电控柴油机参数敏感性分析方法，以 助于电控柴油机的开发。
发明内容
本发明目的采用的技术方案是一种电控柴油机参数敏感性分析方法， 该方法根据输入扭矩曲线、附件功曲线及车辆运行循环工况等数据自动识 别和计算关键工况点，在此基础上制定参数因子水平及组合方案，进而输 出参数敏感性分析用设计试验方案，最后通过处理设计试验采集数据得出 参数敏感性。
实现本发明目的采用的技术方案是一种电控柴油机参数敏感性分析方 法，该方法包括：
通过PreDoE计算出电控柴油机运行工况区内关键工况点；
再以指定发动机参数对象及因子水平输出参数组合方案；
对所述关键工况点指定所述参数组合方案中的参数组合，并结合台架 试验对各参数组合进行数据采集；
根据采集数据分析各参数敏感性，对于敏感参数，保留至后一阶段的 开发方案中；对于非敏感参数可直接剔除。
在上述技术方案中，所述指定的发动机参数对象为电控柴油机燃烧控 制参数，包括预喷提前角PIT、预喷油量PIF、后喷提前角POT、后喷油量 POF以及EGR率。
进一步地，所述6个电控柴油机燃烧控制参数根据需要自行指定，若 参数被指定，则同步对参数因子水平及值进行赋值，继而作为关键工况点 燃烧控制参数。
进一步地，各参数的因子水平乘积为kpn，对各关键工况点指定发动机 参数时，该工况点对应的试验方案总数为kpn，参数组合方式为完全正交分 布。
进一步地，所述的电控柴油机运行工况区包括排放控制区及整车运行 工况区。
在上述技术方案中，所述通过PreDoE计算电控柴油机运行工况区内关 键工况点包括以下步骤：
1)根据外特性扭矩曲线及附件功曲线插值计算ESC法规中A、B、C 转速n及对应的扭矩Tq，所得工况点以二维数组esc[i][j]存储；
2)根据车辆运行循环工况数据，以及划分的转速及负载区识别权重较 高的运行工况点，所得工况点以二维数组cycle[i][j]存储；
3)综合二维数组esc[i][j]、cycle[i][j]及指定输入的工况点ikp[i][j]输出 关键工况点，所得关键工况点以二维数组kp[i][j]存储。
本发明具有以下优点：
(1)通过PreDoE软件自动计算得到发动机在特定车辆运行循环工况下 的运行权重高的工况点；
(2)通过PreDoE软件可自定义燃烧控制参数，方便快捷的定义各工况 的参数组合方案，由此迅速输出用于参数敏感性分析用的设计试验方案， 有针对性的提高了电控柴油机性能开发的效率。
附图说明
图1为本发明电控柴油机参数敏感性分析方法的流程示意图。
图2为PreDoE计算ESC工况点的流程图。
图3为运行权重高的工况点计算流程图。
图4为参数组合方案输出流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明电控柴油机参数敏感性分析方法，包括以下步骤：
S100、通过PreDoE计算出电控柴油机运行工况区内关键工况点，其中， 本发明电控柴油机运行工况区包括排放控制区及整车运行工况区。关键工 况点的计算过程具体包括以下步骤：
S101、根据外特性扭矩曲线及附件功曲线插值计算ESC法规中A、B、 C转速n及对应的扭矩Tq，所得工况点以二维数组esc[i][j]存储。
S102、根据车辆运行循环工况数据，以及划分的转速及负载区识别权 重较高的运行工况点，所得工况点以二维数组cycle[i][j]存储。
S103、综合二维数组esc[i][j]、cycle[i][j]及指定输入的工况点ikp[i][j] (即用户手动输入工况点，是PreDoE中的自定义工况点，)输出关键工况 点，所得关键工况点以二维数组kp[i][j]存储。
其中，上述步骤S101的操作流程如图2所示，包括以下具体步骤：
S1011、在PreDoE中输入外特性扭矩数据，数据按转速从小到大排列， 需包含低怠速转速、拐点转速及高怠速转速；
S1012、读入附件功数据，数据按转速从小到大排列，数据按转速从小 到大排列，需包含低怠速转速、拐点转速及高怠速转速；
S1013、根据Pe＝Tq·n/9550计算外特性功率，除去附件功后得到外特性 净功率，并输出最大净功率Pnet；
S1014、计算Pnhi＝0.7*Pnet及Pnho＝0.5*Pnet，在外特性净功率曲线上反 插值得出nhi及nho，其中nhi取大，nho取小；
S1015、根据如下公式计算ESC对应的A、B及C转速，
esca＝nho+0.25*(nhi-nho)
escb＝nho+0.50*(nhi-nho)
escc＝nho+0.75*(nhi-nho)；
S1016、在外特性扭矩曲线上插值得到A、B及C转速对应扭矩TQA、 TQB及TQC，继而A转速100％负荷点为(A，TQA)，B转速100％负 荷点为(B，TQB),C转速100％负荷点为(C，TQC)，由此可得到各转 速对应75％、50％及25％负荷工况点。
S102、根据车辆运行循环工况数据，以及划分的转速及负载区识别权 重较高的运行工况点，所得工况点以二维数组cycle[i][j]存储。对于给定车 辆运行循环工况数据，将数据点分布于由500～3000rpm及外特性最大扭矩 Tqmax组成的外特性扩展区域之上，并将外特性扩展区域划分为若干单区， 统计分布于单区之中数据点数，数据点数达到一定值时，此单区被识别为 运行权重较高工况区，继而输出权重较高的运行工况点。具体操作如图3 所示，包括以下步骤：
S1021、外特性数据传递，以及输入整车运行工况数据；
S1022、读入车辆运行循环工况中转速及扭矩，存入二维数组DCPT[i][j] 中，数据点总数为k；
S1023、根据外特性传递数据划分单区，以转速200rpm，扭矩100N.m 定义外特性扩展曲线包围下的区域，单区编号为fn[i]，单区总数为fnk；
单区详细定义如下：
4-1)从外特性中识别最大扭矩分别为Tqmax，外特性扩展区域由左转 速600rpm、右转速3000rpm及最大扭矩Tqmax包围区域组成；
4-2)以转速200rpm，扭矩100N.m定义单区，单区编号为fn[i]，区域 纵向单元个数为fnk1＝12，横向单元个数为fnk2＝[Tqmax/100],单区总数 fnk＝12*fnk2，其中[]为取整。fn[i]其上下左右四个顶点分别为：
左上顶点：转速500+200*(i-j*fnk1)-200扭矩0+j*100
右上顶点：转速500+200*(i-j*fnk1)扭矩0+j*100
左下顶点：转速500+200*(i-j*fnk1)-200扭矩0+j*100-100
右下顶点：转速500+200*(i-j*fnk1)扭矩0+j*100-100
单区中心：转速500+200*(i-j*fnk1)-100扭矩0+j*100-50
其中j＝fnk2；
S1024、对数组DCPT[i][j]中转速、扭矩值逐一判断是否处于单区fn[i]， 统计单区数据组数fnp[i]；
S1025、若fnp[i]>fnk/k，则此单区识别为关键单区，单区中心点输出为 fnc[i][j]；若fnp[i]>fnk/k，则此单区识别为非关键单区，单区中心点输出为 fnc[i][j]＝[00]；
S1026、将统计完之后的中心点排除[00]后输出至二维数组cycle[i][j]。
S200、以指定发动机参数对象及因子水平得出参数组合方案，本发明 指定的发动机参数对象为电控柴油机燃烧控制参数，包括预喷提前角PIT、 预喷油量PIF、后喷提前角POT、后喷油量POF以及EGR率，上述6个发 动机参数可根据需要自行指定，若参数被指定，需同步对参数因子水平(参 数因子水平范围为0～3)及值进行赋值，继而作为关键工况点燃烧控制参 数。本实施例以指定上述6个发动机参数为例，具体过程如图4所示，包 括以下具体步骤：
S201、读入各参数，包括预喷油量因子水平piff、预喷提前角因子水平 pitf、后喷油量因子水平poff、后喷提前角因子水平potf、EGR率因子水平 egrf。
S202、计算总参数组合kpn＝piff*pitf*poff*potf*egr；各参数的因子水平 乘积为kpn，对各关键工况点指定发动机参数时，该工况点对应的试验方案 总数为kpn，参数组合方式为完全正交分布。
S203、参数组合矩阵pa[m][n]定义，其中m＝1～kpn；n＝0～5。
S204、以完全正交方式逐一输出参数组合至excel。
S300、对所述关键工况点指定所述参数组合方案中的参数组合，并结 合台架试验对各参数组合进行数据采集；根据采集数据分析各参数敏感性， 即根据参数组合方案采集而得数据，针对某关键工况点，观察指定因子水 平的各参数对排放、燃油经济性等量影响，若影响有限，则判定为非敏感 参数，若影响显著则判定为敏感参数。
对于敏感参数，需保留至后一阶段的开发方案中，并逐步细化；非敏 感参数可直接剔除，减小后续开发时间及资源消耗。
