[發明專利]一種基于多目標優化的發動機性能優化方法

在審

• 申請號: 201410344113.3
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104102781A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 盧兆強;黃忠文;穆建華;黃建忠;張俊
• 申請（專利權）人: 上汽通用五菱汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F9/455;G06Q10/04
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 劉顯揚;黃曉笛

技術領域

本發明涉及發動機領域，尤其涉及一種基于多目標優化的發動機性能優化方法。

背景技術

發動機進氣歧管、進排氣凸輪型線、進排氣VVT角度對發動機的動力性和經濟性有著非常大的影響，需要優化的參數較多，傳統的優化方法主要是采用發動機性能仿真分析軟件對發動機工作過程進行數值仿真獲得其性能參數數據，同時基于已有的經驗知識通過反復地修改設計參數進行數值模擬這個過程來實現優化。然而，這種方法對于小型的設計或局部的修改尚可采用，面對復雜產品的大量參數時，顯然既耗費時間又耗費精力，而且對專業知識的要求也非常高，根本無法準確地確定最優的設計值，也無法保證質量穩定性。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷或不足，本發明所要解決的技術問題是：提供一種更加高效率的發動機性能優化方法，本方法基于計算機仿真分析，采用多目標優化算法與數值模擬技術相結合，實現了優化過程的自動化以提高開發效率，節省試驗成本。

本發明采取的技術方案為提供一種基于多目標優化的發動機性能優化方法，包括以下步驟：

(1)收集發動機參數和發動機試驗數據；

(2)建立發動機一維性能仿真模型；

(3)標定一維性能仿真模型；

(4)選取優化參數與范圍的設定；

(5)設定優化參數和優化目標；

(6)設計試驗并選擇優化算法；

(7)進行仿真迭代；

(8)使用響應面RSM決策工具進行結果分析。

作為本發明的進一步改進，步驟(1)中所述發動機參數包括發動機氣缸結構參數、進排氣道結構參數、進排氣歧管結構參數。

作為本發明的進一步改進，所述發動機進氣歧管參數、進氣道參數、排氣歧管參數、排氣道結果參數是根據三維數模運用GEM3D工具離散得來。

作為本發明的進一步改進，步驟(1)中所述發動機試驗數據包括功率、扭矩、油耗、充氣效率、摩擦功、缸壓、點火角、空燃比。

作為本發明的進一步改進，步驟(3)包括建立多目標優化軟件與一維仿真軟件的耦合計算模型，由多目標優化軟件來驅動一維仿真軟件運行，并讀取一維仿真軟件的計算結果。

作為本發明的進一步改進，步驟(3)包括對功率、扭矩、油耗、缸壓、充氣效率等參數的模擬值與試驗值誤差控制在4％以內。

作為本發明的進一步改進，步驟(4)中所述選取優化參數包括進氣歧管長度、進氣歧管容腔容積、進氣總管直徑、進氣凸輪持續期系數、進氣凸輪升程系數、排氣凸輪持續期系數、排氣凸輪升程系數、CA50、進排氣相位角度。

作為本發明的進一步改進，步驟(5)中所述優化目標包括充氣效率最大和油耗最小。

作為本發明的進一步改進，步驟(6)所述設計試驗并選擇優化算法包括：Sobol序列法、NSGAII遺傳算法。

作為本發明的進一步改進，步驟(7)中所述仿真迭代過程包括多目標優化軟件根據Sobol序列試驗設計方法所確定的優化方案逐步進行迭代計算。

本發明的有益效果是：本發明提供一種更加高效率的發動機性能優化方法，本方法基于計算機仿真分析，采用多目標優化算法與數值模擬技術相結合，實現了優化過程的自動化，大大節約了發動機開發后期的試驗成本和時間，極大提高了發動機的開發效率。

附圖說明

圖1是本發明一種基于多目標優化的發動機性能優化方法的流程圖；

圖2是本發明一種基于多目標優化的發動機性能優化方法的摩擦損失FMEP；

圖3是本發明一種基于多目標優化的發動機性能優化方法的進氣道流量系數；

圖4是本發明一種基于多目標優化的發動機性能優化方法的排氣道流量系數；

圖5是本發明一種基于多目標優化的發動機性能優化方法的優化前后扭矩對比圖。

具體實施方式

下面結合附圖說明及具體實施方式對本發明進一步說明。