[发明专利]一种基于多目标优化的发动机性能优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种基于多目标优化的发动机性能优化方法。

背景技术

发动机进气歧管、进排气凸轮型线、进排气VVT角度对发动机的动力性和经济性有着非常大的影响，需要优化的参数较多，传统的优化方法主要是采用发动机性能仿真分析软件对发动机工作过程进行数值仿真获得其性能参数数据，同时基于已有的经验知识通过反复地修改设计参数进行数值模拟这个过程来实现优化。然而，这种方法对于小型的设计或局部的修改尚可采用，面对复杂产品的大量参数时，显然既耗费时间又耗费精力，而且对专业知识的要求也非常高，根本无法准确地确定最优的设计值，也无法保证质量稳定性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种更加高效率的发动机性能优化方法，本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，实现了优化过程的自动化以提高开发效率，节省试验成本。

本发明采取的技术方案为提供一种基于多目标优化的发动机性能优化方法，包括以下步骤：

(1)收集发动机参数和发动机试验数据；

(2)建立发动机一维性能仿真模型；

(3)标定一维性能仿真模型；

(4)选取优化参数与范围的设定；

(5)设定优化参数和优化目标；

(6)设计试验并选择优化算法；

(7)进行仿真迭代；

(8)使用响应面RSM决策工具进行结果分析。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)中所述发动机参数包括发动机气缸结构参数、进排气道结构参数、进排气歧管结构参数。

作为本发明的进一步改进，所述发动机进气歧管参数、进气道参数、排气歧管参数、排气道结果参数是根据三维数模运用GEM3D工具离散得来。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)中所述发动机试验数据包括功率、扭矩、油耗、充气效率、摩擦功、缸压、点火角、空燃比。

作为本发明的进一步改进，步骤(3)包括建立多目标优化软件与一维仿真软件的耦合计算模型，由多目标优化软件来驱动一维仿真软件运行，并读取一维仿真软件的计算结果。

作为本发明的进一步改进，步骤(3)包括对功率、扭矩、油耗、缸压、充气效率等参数的模拟值与试验值误差控制在4％以内。

作为本发明的进一步改进，步骤(4)中所述选取优化参数包括进气歧管长度、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。

作为本发明的进一步改进，步骤(5)中所述优化目标包括充气效率最大和油耗最小。

作为本发明的进一步改进，步骤(6)所述设计试验并选择优化算法包括：Sobol序列法、NSGAII遗传算法。

作为本发明的进一步改进，步骤(7)中所述仿真迭代过程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。

本发明的有益效果是：本发明提供一种更加高效率的发动机性能优化方法，本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，实现了优化过程的自动化，大大节约了发动机开发后期的试验成本和时间，极大提高了发动机的开发效率。

附图说明

图1是本发明一种基于多目标优化的发动机性能优化方法的流程图；

图2是本发明一种基于多目标优化的发动机性能优化方法的摩擦损失FMEP；

图3是本发明一种基于多目标优化的发动机性能优化方法的进气道流量系数；

图4是本发明一种基于多目标优化的发动机性能优化方法的排气道流量系数；

图5是本发明一种基于多目标优化的发动机性能优化方法的优化前后扭矩对比图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。