[发明专利]油门急速增加工况下电控柴油机冒烟限值的优化方法

说明书

本发明公开了一种油门急速增加工况下电控柴油机冒烟限值的优化方法，属于柴油机技术领域，特别是油门急速增加工况下电控柴油机冒烟限值的优化方法。本发明基于LSTM神经网络预测算法结合柴油机稳态试验和瞬态试验测试数据建立瞬变过程的循环进气量、循环燃烧效率和排放的预测模型，依据各个循环的动力需求量确定循环混合气浓度，再结合理论设计过渡路径，利用预测模型以循环燃烧效率稳定和排放低为目标逐一分析过渡路径，以得出最优过渡路径，结合柴油机状态参数形成瞬变过程的冒烟限制值MAP图，实现对冒烟限值的优化。

技术领域

本发明涉及柴油机技术领域，特别是油门急速增加工况下电控柴油机冒烟限值的优化方法。

背景技术

在实际生活中柴油机常常处于油门大幅突增的瞬变工况，如柴油车加速爬陡坡初期、推土机负载突增时、深耕机与泥土接触初期等。在此类工况下循环喷油量突然大幅增加，而进气响应滞后于喷油变化，致使柴油机的燃烧和排放性能大幅偏离稳态工况，往往出现恶化的倾向。所以目前许多国家都在柴油机和柴油车的经济性和排放性能试验标准中特别提出了瞬变工况测试项目。

为了应对油门急速增加工况的油耗高、排放恶化的问题，当前广泛使用的电控高压共轨柴油机采用冒烟限制控制策略，即在控制策略中增设一个冒烟限制值(Smoke_limit)，当柴油机油门的变化幅度大时，限制循环喷油量的最大值，防止循环燃烧过程出现混合气浓度过高，致使燃烧恶化、冒黑烟。而合理地设定和优化电控柴油机冒烟限制值，可以优化柴油机瞬变工况下的燃烧和排放性能。

因此，本申请将提出一种优化电控柴油机油门急速增加工况的冒烟限制值的方法。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供油门急速增加工况下电控柴油机冒烟限值的优化方法，结合理论设计过渡路径，利用预测模型以循环燃烧效率稳定和排放低为目标逐一分析过渡路径，以得出最优过渡路径，试验和理论相结合，实现对冒烟限值的优化。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

油门急速增加工况下电控柴油机冒烟限值的优化方法，包括以下内容，

步骤S10、依据各个加油门工况的转速、转矩、油门开度及油门开度变化率的试验参数，运用基于LSTM神经网络分别建立的多种加油门工况的瞬态模型，计算得到试验未测的加油门工况的转速及转矩的变化参数；其中，加油门工况包括定转速加油门工况、定转矩加油门工况及加速加油门工况；

步骤S20、根据试验测试获得的油门变化时间，以及转速的变化参数计算结果，计算得到过渡过程柴油机每个气缸经历的循环数；

步骤S30、根据Newton定律分析计算过渡过程中各个循环的转速变化引起的运动质量惯性矩变化，综合转速和转矩变化所需的能量，确定各个循环的动力需求量；

步骤S40、运用瞬变过程的循环进气量、循环燃烧效率和排放的预测模型，依据各个循环的动力需求量获得燃烧效率预测值及循环进气量预测值，再逆推各个循环的燃烧总放热量和循环喷油量，再结合循环进气量的预测值，得到循环混合气浓度；其中，瞬变过程的循环进气量、循环燃烧效率和排放的预测模型是基于LSTM神经网络预测算法结合柴油机稳态试验和瞬态试验测试数据建立；

步骤S50、采用前述瞬变过程的循环进气量、循环燃烧效率和排放的预测模型，以循环燃烧效率稳定和排放低为目标，逐一分析所设计的各个加油门工况的各个过渡路径，确定各个加油门工况的最优过渡路径；

步骤S60、分析获得各个加油门工况的最优路径的空燃比或过量空气系数，结合柴油机状态参数形成瞬变过程的冒烟限制值MAP图。

其中，步骤S10中，试验参数的获取过程如下：针对3种加油门工况，设计正交试验，开展不同初始转速、不同初始转矩、不同初始油门开度和不同油门开度变化率的试验，测试获得各个加油门工况的转速、转矩、油门开度及油门开度变化率的试验参数。