CN111241649B - 发动机瞬态响应能力的分析方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种发动机瞬态响应能力的分析方法及装置，该发动机瞬态响应能力的分析包括：根据待分析增压器的参数，获取与待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型；调整待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对瞬态模型进行稳态仿真计算，并使得稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值；基于调整后的瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取待分析指标的瞬态响应时间。本发明的发动机瞬态响应能力的分析方法及装置，可准确、全面的分析发动机匹配不同增压器的各种指标的瞬态响应能力，并可节约试验成本及时间。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种发动机瞬态响应能力的分析方法及装置。
背景技术
发动机瞬态响应能力对整车的加速性能有重要影响。
相关技术中，通常采用台架测试技术对发动机瞬态响应能力进行试验研究，主要记录发动机扭矩随时间的响应过程，将其作为发动机瞬态响应能力。但台架测试为个人操作，在操作流程上存在主观性，因此导致试验存在一定的误差，且该方法通常无法对增压器的各项指标进行全面分析。另外，瞬态响应速度快，对各传感器采样频率要求高，且当发动起匹配不同增压器时，需要物理样机的存在，导致试验成本高，试验周期长。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种发动机瞬态响应能力的分析方法，通过建立、调整发动机的瞬态模型，并基于调整后的发动机瞬态模型进行瞬态仿真计算，得出发动机的瞬态响应时间，可准确、全面的分析发动机匹配不同增压器的各种指标的瞬态响应能力，并可节约试验成本及时间。
本发明的第二个目的在于提出发动机瞬态响应能力的分析装置。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种发动机瞬态响应能力的分析方法，包括：
根据待分析增压器的参数，获取与所述待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型；
调整所述待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对所述瞬态模型进行稳态仿真计算，并使得所述稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值；
基于调整后的所述瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取所述待分析指标的瞬态响应时间。
本发明实施例提出的发动机瞬态响应能力的分析方法，首先，根据待分析增压器的参数，获取与待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型，接着，调整待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对瞬态模型进行稳态仿真计算，并使得稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值，然后，基于调整后的瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取待分析指标的瞬态响应时间。通过建立、调整发动机的瞬态模型，并基于调整后的发动机瞬态模型进行瞬态仿真计算，得出发动机的瞬态响应时间，可准确、全面的分析发动机匹配不同增压器的各种指标的瞬态响应能力，并可节约试验成本及时间。
根据本发明的一个实施例，所述根据待分析增压器的参数，获取与所述待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型，包括：获取所述发动机的稳态基础模型；根据所述稳态基础模型生成所述发动机的候选瞬态模型；根据所述待分析增压器的参数，对所述候选瞬态模型的参数进行更新，得到所述瞬态模型。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述稳态基础模型生成所述发动机的候选瞬态模型，包括：将所述稳态基础模型中根据循环次数控制计算时间的控制方式，修改为根据时间控制计算时间的控制方式，得到所述候选瞬态模型。
根据本发明的一个实施例，该发动机瞬态响应能力的分析方法，还包括：若所述瞬态响应时间等于或者小于预设的响应时间阈值，则判断出所述待分析增压器满足开发目标。
根据本发明的一个实施例，所述稳态仿真计算过程中，所述发动机的扭矩等于所述发动机的最大扭矩的10％时，判断出所述稳态仿真计算收敛。
根据本发明的一个实施例，所述瞬态响应时间为所述瞬态仿真计算过程中，所述发动机的扭矩从等于所述发动机的最大扭矩的10％达到等于所述发动机的最大扭矩的90％的时间。
根据本发明的一个实施例，所述收敛时间阈值位于15秒～25秒范围内。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种发动机瞬态响应能力的分析装置，包括：
第一获取模块，用于根据待分析增压器的参数，获取与所述待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型；
控制模块，用于调整所述待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对所述瞬态模型进行稳态仿真计算，使得所述稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值；
第二获取模块，用于基于调整后的所述瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取所述待分析指标的瞬态响应时间。
本发明实施例提出的发动机瞬态响应能力的分析装置，首先，根据待分析增压器的参数，获取与待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型，接着，调整待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对瞬态模型进行稳态仿真计算，并使得稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值，然后，基于调整后的瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取待分析指标的瞬态响应时间。通过建立、调整发动机的瞬态模型，并基于调整后的发动机瞬态模型进行瞬态仿真计算，得出发动机的瞬态响应时间，可准确、全面的分析发动机匹配不同增压器的各种指标的瞬态响应能力，并可节约试验成本及时间。
根据本发明的一个实施例，所述第一获取模块包括：获取单元，用于获取所述发动机的稳态基础模型；生成单元，用于根据所述稳态基础模型生成所述发动机的候选瞬态模型；更新单元，用于根据所述待分析增压器的参数，对所述候选瞬态模型的参数进行更新，得到所述瞬态模型。
根据本发明的一个实施例，所述生成单元具体用于：将所述稳态基础模型中根据循环次数控制计算时间的控制方式，修改为根据时间控制计算时间的控制方式，得到所述候选瞬态模型。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的发动机瞬态响应能力的分析方法的流程图；
图2是节气门开度及放气阀开度随仿真时间的变化图；
图3是根据本发明一个实施例的发动机瞬态响应能力的分析方法的具体流程图；
图4是根据本发明一个实施例的发动机瞬态响应能力的分析装置的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的发动机瞬态响应能力的分析方法及装置。
图1是根据本发明一个实施例的发动机瞬态响应能力的分析方法的流程图，如图1所示，该发动机瞬态响应能力的分析方法包括：
S101，根据待分析增压器的参数，获取与待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型。
本发明实施例中，获取待分析增压器的参数，根据待分析增压器的参数，建立与待分析增压器参数对应的发动机瞬态模型。其中，待分析增压器为待进行瞬态响应能力分析的增压器，即待进行选型匹配的增压器，待分析增压器的参数具体可包括增压器map图及相应的增压器涡轮机、压气机和增压器轴承的转动惯量、节气门控制、涡轮增压器控制(放气阀开度或可变喷嘴环位置等)、可变气门正时系统发动机的配气正时、过量空气系数、燃烧特性系数、缸内各壁温和传热系数、烟度限制、排气再循环系统阀开度、冷却水温度等。
作为一种可行的实施方式，S101步骤具体可包括：获取发动机的稳态基础模型；根据稳态基础模型生成发动机的候选瞬态模型；根据待分析增压器的参数，对候选瞬态模型的参数进行更新，得到瞬态模型。
本发明实施例中，获取发动机的稳态基础模型，此模型须为经过与样机或标杆机试验数据标定完成的模型。根据稳态基础模型，对发动机的瞬态模型进行建模，生成发动机的候选瞬态模型。作为一种可行的实施方式，可将稳态基础模型中根据循环次数控制计算时间的控制方式，修改为根据时间控制计算时间的控制方式，得到候选瞬态模型。根据待分析的增压器参数，对候选瞬态模型中的参数进行相应的修改，得到更新后的瞬态模型。待分析的增压器参数以节气门控制参数、放气阀控制参数为例，获取待分析增压器的节气门控制参数、放气阀控制参数，并将候选瞬态模型中的节气门控制参数、放气阀控制参数更新为待分析增压器的节气门控制参数、放气阀控制参数，获得更新后的瞬态模型。
S102，调整待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对瞬态模型进行稳态仿真计算，并使得稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值。
本发明实施例中，待分析指标的瞬态控制参数以节气门开度、时间和放气阀开度、时间为例，基于瞬态模型进行稳态仿真计算，调整节气门开度、时间和放气阀开度、时间，控制稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值，作为一种可行的实施方式，可预先设置收敛时间阈值，稳态仿真计算的稳态计算收敛时间为发动机扭矩从当前扭矩调整为等于发动机的最大扭矩10％所需的时间，收敛时间阈值可位于15秒～25秒范围内，例如，具体可为20秒，稳态仿真计算的稳态计算收敛时间可通过对节气门开度、时间及放气阀开度、时间进行比例积分微分(Proportion-Integral-Differential，简称PID)控制，使稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值。
下面结合图2对S102步骤的详细过程进行描述，图2为节气门开度及放气阀开度随仿真时间的变化图，收敛时间阈值设置为20秒，通过对节气门开度、时间及放气阀开度、时间进行PID控制，使节气门在发动机扭矩达到最大扭矩10％的稳态计算中部分打开，使放气阀在发动机扭矩达到最大扭矩10％的稳态计算中完全关闭，以使发动机扭矩等于发动机的最大扭矩10％所需的时间小于20秒，即稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值20秒。
S103，基于调整后的瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取待分析指标的瞬态响应时间。
本发明实施例中，稳态仿真计算在预设的收敛时间阈值收敛后，基于调整后的瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取待分析指标的瞬态响应时间，如图2所示，进入瞬态仿真计算后，发动机扭矩增大，节气门开度在扭矩增大过程中需要完全打开，废气阀在扭矩增大过程中完全关闭。作为一种可行的实施方式，瞬态响应时间可为发动机的扭矩从等于发动机的最大扭矩的10％达到等于发动机的最大扭矩的90％的时间。
进一步的，该发动机瞬态响应能力的分析方法，还包括：若瞬态响应时间等于或者小于预设的响应时间阈值，则判断出待分析增压器满足开发目标。
本发明实施例中，可预先设置响应时间阈值，在S103步骤获取瞬态响应时间后，将瞬态响应时间与响应时间阈值进行比较，如果瞬态响应时间小于响应时间阈值，则判断出待分析增压器满足开发目标，如果瞬态响应时间大于等于响应时间阈值，则判断出待分析增压器不满足开发目标，需对增压器相应参数进行优化，可更换新的待分析增压器重新进行瞬态响应能力分析。
下面结合图3对本发明实施例的发动机瞬态响应能力的分析方法进行详细描述，图3是根据本发明一个实施例的发动机瞬态响应能力的分析方法的具体流程图，如图3所示，待分析指标的瞬态控制参数以节气门开度、时间和放气阀开度、时间为例，该发动机瞬态响应能力的分析方法具体可包括：
S201，获取稳态基础模型。
S202，瞬态模型建模，根据待分析增压器参数调整瞬态模型。
S203，采用PID控制增压器节气门开度、时间。
S204，采用PID控制增压器放气阀开度、时间。
S205，判断瞬态仿真计算前稳态仿真计算是否收敛。
若是，进入步骤S206；若否，返回步骤S203。
S206，判断瞬态响应能力是否达到开发目标。
若是，进入步骤S207；若否，优化增压器，并返回步骤S202。
S207，完成计算。
本发明实施例提出的发动机瞬态响应能力的分析方法，首先，根据待分析增压器的参数，获取与待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型，接着，调整待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对瞬态模型进行稳态仿真计算，并使得稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值，然后，基于调整后的瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取待分析指标的瞬态响应时间。通过建立、调整发动机的瞬态模型，并基于调整后的发动机瞬态模型进行瞬态仿真计算，得出发动机的瞬态响应时间，可准确、全面的分析发动机匹配不同增压器的各种指标的瞬态响应能力，并可节约试验成本及时间。
图4是根据本发明一个实施例的发动机瞬态响应能力的分析装置的结构图，如图4所示，该发动机瞬态响应能力的分析装置包括：
第一获取模块21，用于根据待分析增压器的参数，获取与待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型；
控制模块22，用于调整待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对瞬态模型进行稳态仿真计算，使得稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值；
第二获取模块23，用于基于调整后的瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取待分析指标的瞬态响应时间。
需要说明的是，前述对发动机瞬态响应能力的分析方法的实施例的解释说明也适用于该发动机瞬态响应能力的分析装置，此处不再赘述。
本发明实施例提出的发动机瞬态响应能力的分析装置，首先，根据待分析增压器的参数，获取与待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型，接着，调整待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对瞬态模型进行稳态仿真计算，并使得稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值，然后，基于调整后的瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取待分析指标的瞬态响应时间。通过建立、调整发动机的瞬态模型，并基于调整后的发动机瞬态模型进行瞬态仿真计算，得出发动机的瞬态响应时间，可准确、全面的分析发动机匹配不同增压器的各种指标的瞬态响应能力，并可节约试验成本及时间。
进一步的，在本发明实施例一种可能的实现方式中，第一获取模块21包括：
获取单元，用于获取发动机的稳态基础模型；
生成单元，用于根据稳态基础模型生成发动机的候选瞬态模型；
更新单元，用于根据待分析增压器的参数，对候选瞬态模型的参数进行更新，得到瞬态模型。
进一步的，在本发明实施例一种可能的实现方式中，生成单元具体用于：将稳态基础模型中根据循环次数控制计算时间的控制方式，修改为根据时间控制计算时间的控制方式，得到候选瞬态模型。
需要说明的是，前述对发动机瞬态响应能力的分析方法的实施例的解释说明也适用于该发动机瞬态响应能力的分析装置，此处不再赘述。
本发明实施例提出的发动机瞬态响应能力的分析装置，首先，根据待分析增压器的参数，获取与待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型，接着，调整待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对瞬态模型进行稳态仿真计算，并使得稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值，然后，基于调整后的瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取待分析指标的瞬态响应时间。通过建立、调整发动机的瞬态模型，并基于调整后的发动机瞬态模型进行瞬态仿真计算，得出发动机的瞬态响应时间，可准确、全面的分析发动机匹配不同增压器的各种指标的瞬态响应能力，并可节约试验成本及时间。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种发动机瞬态响应能力的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据待分析增压器的参数，获取与所述待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型，包括：获取所述发动机的稳态基础模型，根据所述稳态基础模型生成所述发动机的候选瞬态模型，根据所述待分析增压器的参数，对所述候选瞬态模型的参数进行更新，得到所述瞬态模型；
调整所述待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对所述瞬态模型进行稳态仿真计算，并使得所述稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值；
基于调整后的所述瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取所述待分析指标的瞬态响应时间。
2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述根据所述稳态基础模型生成所述发动机的候选瞬态模型，包括：
将所述稳态基础模型中根据循环次数控制计算时间的控制方式，修改为根据时间控制计算时间的控制方式，得到所述候选瞬态模型。
3.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，还包括：
若所述瞬态响应时间等于或者小于预设的响应时间阈值，则判断出所述待分析增压器满足开发目标。
4.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述稳态仿真计算过程中，所述发动机的扭矩等于所述发动机的最大扭矩的10％时，判断出所述稳态仿真计算收敛。
5.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于，所述瞬态响应时间为所述瞬态仿真计算过程中，所述发动机的扭矩从等于所述发动机的最大扭矩的10％达到等于所述发动机的最大扭矩的90％的时间。
6.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述收敛时间阈值位于15秒～25秒范围内。
7.一种发动机瞬态响应能力的分析装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于根据待分析增压器的参数，获取与所述待分析增压器的参数对应的发动机的瞬态模型；
控制模块，用于调整所述待分析增压器的待分析指标的瞬态控制参数，对所述瞬态模型进行稳态仿真计算，使得所述稳态仿真计算的稳态计算收敛时间小于预设的收敛时间阈值；
第二获取模块，用于基于调整后的所述瞬态模型进行瞬态仿真计算，并获取所述待分析指标的瞬态响应时间；
所述第一获取模块包括：
获取单元，用于获取所述发动机的稳态基础模型；
生成单元，用于根据所述稳态基础模型生成所述发动机的候选瞬态模型；
更新单元，用于根据所述待分析增压器的参数，对所述候选瞬态模型的参数进行更新，得到所述瞬态模型。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述生成单元具体用于：
将所述稳态基础模型中根据循环次数控制计算时间的控制方式，修改为根据时间控制计算时间的控制方式，得到所述候选瞬态模型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
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Application publication date: 20200605 Assignee: BEIQI FOTON MOTOR Co.,Ltd. Assignor: Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Contract record no.: X2021990000451 Denomination of invention: Analysis method and device of engine transient response capability License type: Exclusive License Record date: 20210728 |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20221229 Address after: 102206, Beijing, Shahe, Changping District Town, Sha Yang Road, Lao Wan Village North Applicant after: BEIQI FOTON MOTOR Co.,Ltd. Address before: 102209 3rd floor, building 1, future international center, South District, future science city, Beiqijia Town, Changping District, Beijing Applicant before: Borgward Automotive (China) Co., Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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