CN115220364B - 双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents
双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115220364B CN115220364B CN202110453571.0A CN202110453571A CN115220364B CN 115220364 B CN115220364 B CN 115220364B CN 202110453571 A CN202110453571 A CN 202110453571A CN 115220364 B CN115220364 B CN 115220364B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- engine
- supercharger
- model
- double
- dimensional simulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010187 selection method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 99
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 32
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 23
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 23
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 16
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 15
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 8
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 5
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 5
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
本发明涉及汽车增压技术领域，尤其涉及一种双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质，包括：S1.将爆震模型导入搭建的发动机一维仿真模型；S2.在所述发动机一维仿真模型中添加电动增压器模型，构建双增压一维仿真模型；S3.基于预设的爆震边界及控制参数，通过所述双增压一维仿真模型对发动机各转速进行模拟仿真，以初步筛选出增压器，同时获取所述增压器的运转数据；S4.根据所述运转数据，筛选出满足匹配条件的所述增压器。本发明通过双增压一维仿真模型和爆震模型完成发动机与增压器的适配工作，提高了适配效率和精确度，缩短了匹配周期，降低了成本；本发明提供的方法易于实现，可适用于不同功率需求的双增压系统的增压器选型。
Description
技术领域
本发明涉及汽车增压技术领域，尤其涉及一种双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
随着发动机小型化需求的提升，增压技术得到了迅速的发展，人们对发动机的工况性能提出了更高的要求。
然而，常规的涡轮增压发动机存在“涡轮迟滞”和低速转矩不足问题，虽然采用双增压技术可有效解决其不足之处，但是，现有的双增压系统多为包含两个涡轮增压器的结构，其不仅匹配过程复杂，存在一定的局限性，而且主要应用于柴油机；另外，国内虽然已出现一些通过试验台架对双增压技术进行试验的研究，但多集中于对发动机低转速下的转矩提升、瞬态响应性和排放的改善上，这种试验研究的方法存在匹配周期长、成本高等缺点。
发明内容
本发明提供了一种双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质，解决的技术问题是，现有的通过试验进行双增压匹配技术过程复杂，且匹配效率差、成本高。
为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了一种双增压系统的性能匹配选型方法，包括以下步骤：
S1.将爆震模型导入搭建的发动机一维仿真模型；
S2.在所述发动机一维仿真模型中添加电动增压器模型，构建双增压一维仿真模型；
S3.基于预设的爆震边界及控制参数，通过所述双增压一维仿真模型对发动机各转速进行模拟仿真，以初步筛选出增压器，同时获取所述增压器的运转数据；
S4.根据所述运转数据，筛选出满足匹配条件的所述增压器；
其中，所述控制参数包括发动机压缩比、韦伯燃烧参数以及进气歧管压力。
进一步地，所述步骤S3包括：
S31.调整所述发动机压缩比；
S32.调整所述韦伯燃烧参数；
S33.调整所述进气歧管压力；
S34.判断发动机是否达到所述爆震边界，若否，则返回所述步骤S33，若是，则进入步骤S35；
S35.判断发动机转矩是否达到转矩目标值，若否，则返回所述步骤S32，若是，则初步筛选出达到所述爆震边界以及所述转矩目标的增压器，同时提取其运转数据，进入步骤S4；
其中，所述运转数据包括电动增压器的转矩、转速以及常规增压器的喘振裕度。
更进一步地，所述步骤S3进行模拟仿真时，应满足以下条件：
a1.所述韦伯燃烧参数不高于燃烧阈值；
a2.当所述发动机处于低转速时，若判定所述常规增压器为极限状态，且所述发动机转矩小于转矩目标值，则利用所述电动增压器补气。
进一步地，当所述发动机处于低转速时，初步筛选出的所述电动增压器须满足以下限制条件：
b1.所述电动增压器的转速低于转速极限值；
b2.所述电动增压器的电机功率低于电机功率阈值。
更进一步地，若判定所述常规增压器为极限状态，且在调整所述控制参数或利用所述电动增压器补气后所述常规增压器仍为极限状态，则调整所述常规增压器的流量系数及效率系数。
进一步地，在所述步骤S2之前，还包括以下步骤：
打开所述爆震模型，将燃料辛烷值、预设的激活能量系数输入所述爆震模型；
以预设的爆震边界作为优化目标，利用所述发动机一维仿真模型中的优化模块计算发动机各转速下的爆震系数；
其中，将爆震发生时缸内设定的未燃成份比例作为预设的所述爆震边界。
更进一步地，在所述双增压一维仿真模型中，所述爆震系数保持不变。
更进一步地，在导入所述爆震模型之前，所述步骤S1还包括：
根据试验值对所述发动机一维仿真模型进行校正，包括对功率、转矩、燃油消耗率、进气量、缸内压力的仿真计算值与所述试验值的校核，使所述仿真计算值与所述试验值的误差控制在预定范围内。
第二方面，本发明提供了一种双增压系统的性能匹配选型系统，包括：
模型建立模块，用于将爆震模型导入搭建的发动机一维仿真模型，以及在所述发动机一维仿真模型中添加电动增压器模型，构建双增压一维仿真模型；
仿真计算模块，用于基于预设的爆震边界及控制参数，通过所述双增压一维仿真模型对发动机各转速进行模拟仿真，以初步筛选出符合设计要求的增压器，同时获取所述增压器的运转数据；
第三方面，本发明提供了一种双增压系统的性能匹配选型设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述一种双增压系统的性能匹配选型方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述一种双增压系统的性能匹配选型方法。
本发明提供的一种双增压系统的性能匹配选型方法，通过提供一种和爆震模型集成的方式，利用爆震边界对控制参数进行调整，同时可以对发动机的爆震强度进行分析，进而实现仿真模型的匹配选型，解决了现有的通过试验进行双增压匹配技术过程复杂，且匹配效率差、成本高的问题；本发明结合爆震模型对发动机的性能和爆震现象进行了模拟计算，大大提高了发动机和增压器的匹配效率，缩短了匹配周期，本发明提供的双增压一维仿真模型，可通过调整电动增压器的电机功率或常规增压器的放气阀开度，使发动机达到爆震边界以及预定功率、转矩目标值，同时本发明利用爆震模型对控制参数进行限定优化，进一步提高了计算精确度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种双增压系统的性能匹配选型方法流程示意图；
图2是本发明实施例提供的电动增压器模型示意图；
图3是本发明实施例提供的双增压一维仿真模型仿真流程示意图；
图4是本发明实施例提供的仿真得到的发动机转速-转矩曲线示意图；
图5是本发明实施例提供的仿真得到的发动机转速-功率曲线示意图；
图6是本发明实施例提供的模拟的常规增压器点MAP匹配图；
图7是本发明实施例提供的模拟的电动增压器MAP匹配图；
图8是本发明实施例提供的一种双增压系统的性能匹配选型系统框图；
图9是本发明实施例提供的一种双增压系统的性能匹配选型的内部结构图。
附图标记：
电机10；压气机11；转子12；旁通阀20；
模型建立模块101；仿真计算模块102；匹配确定模块103。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
针对现有的通过试验进行双增压匹配技术过程复杂，且匹配效率差、成本高的问题，在一个实施例中，如图1所示，本发明实施例提供了一种双增压系统的性能匹配选型方法，包括：
S1.将爆震模型导入搭建的发动机一维仿真模型；
本发明实施例首先对发动机试验台架的进、排气管路进行一维离散，并基于发动机试验台架搭建发动机一维仿真模型，保证发动机一维仿真模型的管路连接与试验台架的管路连接一致，本发明实施例通过将实际的发动机试验台架与发动机一维仿真模结合，可以使双增压系统仿真处于一个真实的汽车动力传动系统下，提高了仿真计算结果的精度。
同时，本发明实施例还需根据试验值对所述发动机一维仿真模型进行校正，具体为：
将发动机试验台架所采用的各项计算设置参数输入所述发动机一维仿真模型，将功率、转矩、燃油消耗率、进气量、缸内压力的仿真计算值与试验值校核，使仿真计算值与试验值的误差控制在5％以内，若误差超过5％，则重新调整输入所述发动机一维仿真模型的各项计算设置参数，直至将误差控制在5％以内，进而保证仿真模型的仿真精度；
其中，所述计算设置参数包括喷油器的喷油时刻、喷油速率、试验的空燃比，进排气凸轮型线，进排气VVT(可变气门正时)角度，进排气阀流量系数，韦伯燃烧参数，摩擦平均有效压力、气缸内传热系数和气道传热系数。
由于爆震的发生会导致严重的敲缸声及燃烧室热边界层的破环，从而增加发动机的机械负荷和热负荷，对发动机造成严重的损害，因此，本实施例将爆震模型嵌入校正后的所述发动机一维仿真模型进行爆震分析，以预测爆震状态、强度等，同时，本实施例优先将爆震发生时缸内未燃成份比例的5％设定为爆震边界，此时，将会产生一定强度的爆震，同时发动机外特性试验各转速下采用的点火角处于最佳状态。
本发明实施例在所述发动机一维仿真模型中引入爆震模型，可在保持与原机(常规增压器增压)经过校正的相同的爆震边界条件下，对采用双增压器系统的发动机进行一维性能仿真计算，提高仿真计算结果的可靠性。
本发明实施例将爆震模型导入搭建的发动机一维仿真模型后，还包括以下步骤：
打开所述爆震模型，将燃料辛烷值、预设的激活能量系数输入爆震模型，其中，本实施例将激活能量系数设置为1；
以预设的爆震边界作为优化目标，利用所述发动机一维仿真模型中的优化模块计算发动机外特性各转速下的爆震系数；由于此处为单变量对应单目标，因此，本实施例直接利用GT-power中优化模块自带的Optimization功能获取爆震系数，且在双增压一维仿真模型进行模拟仿真时保持各转速下爆震系数不变；
本实施例采用的爆震模型为Kinetics-Fit模型，具体为：
其中，i＝1,2,3；
式中，M1表示爆震系数，ON表示燃料辛烷值，M2表示激活能量系数，cfuel、cdiluent的为相应组分的浓度，浓度单位为mol/m3，ai、bi、gi、di、ei、fi为模型内部常数，cdiluent为N2、CO2、H2O浓度之和，τ为总的感应时间，τ1、τ2、τ3分别为低温、中温、高温区的感应时间，T为缸内温度。
本发明实施例利用爆震模型可计算出爆震发生时刻，从而实现对发动机爆震的预测，降低爆震发生趋势，达到优化燃烧的目的，因此，在发动机一维仿真模型中加入爆震模型是有必要的，本实施例采用的动力学拟合模型在较低转速下的爆震临界点火时刻模拟具有较好的准确性，在中、高转速下也处于可接受范围。
S2.在所述发动机一维仿真模型中添加电动增压器模型，构建双增压一维仿真模型(简称GT模型)；
如图2所示，所述电动增压器模型包括电动增压器，所述电动增压器包括电机10、压气机11以及转子12，本实施例将压气机Map(压气机的效率、流量特性曲线)输入电动增压器的压气机11中，将电机功率、转矩、初始转速输入电机10，同时由于不进行瞬态仿真，将转动惯量的默认值输入转子12。
所述电动增压器模型还包括与电动增压器并联的旁通阀20，本实施例将电动增压器放置于常规增压器之后、发动机中冷器之前，通过旁通阀20控制电动增压器对进气进行加压；其中，当发动机处于高转速时，旁通阀完全打开，电动增压器不工作；当发动机处于低转速，且发动机转矩未达到转矩目标值时，旁通阀完全关闭，所有进气通过电动增压器加压，从而提升发动机的功率和转矩，本实施例通过输入的电机的功率和转矩控制电动增压器的压比。
需要说明的是，由于本实施例添加的电动增压器可以提升发动机低速下的转矩，因此，所述双增压一维仿真模型的常规增压器可选择流量更大的型号，从而达到发动机更大的额定功率需求。本实施例通过电动增压器和常规增压器的共同匹配开发，使得仿真结果更优化；另外，相比于现有的两级增压匹配，本实施例不仅避免了不必要的开发流程，缩短了匹配周期，而且仿真得到的双增压器与发动机匹配效果更好。
S3.基于预设的爆震边界及控制参数，通过所述双增压一维仿真模型对发动机各转速进行模拟仿真，以初步筛选出增压器，同时获取所述增压器的运转数据，其中，所述控制参数包括发动机压缩比、韦伯燃烧参数以及进气歧管压力，如图3所示，具体为：
S31.调整发动机压缩比；
由于所述双增压一维仿真模型的发动机外特性功率、转矩均有较大提升，因此，为减弱爆震的倾向，本实施例优先将发动机压缩比相对于原机压缩比下调1个单位。
S32.保持调整后的发动机压缩比，调整韦伯燃烧参数AI50；
需要说明的是，此步骤的目的是将双目标优化变为单目标优化，即：将爆震边界以及转矩目标简化为爆震边界目标，预先设定韦伯燃烧参数AI50的值，仅将进气歧管压力作为唯一自变量，从而实现爆震边界目标，另外，本实施例优先调整韦伯燃烧参数AI50，本领域技术人员可根据具体实施情况设置除AI50之外的韦伯燃烧参数。
S33.保持调整后的发动机压缩比、韦伯燃烧参数AI50，调整进气歧管压力；
S34.判断发动机是否达到所述爆震边界，若否，则返回所述步骤S33，若是，则进入步骤S35；
S35.判断发动机转矩是否达到转矩目标值，若否，则返回所述步骤S32，若是，则初步筛选出达到所述爆震边界以及所述转矩目标值的增压器，同时提取其运转数据，进入步骤S4；本领域技术人员可根据具体实施情况调整初步筛选的设计要求。
其中，所述运转数据包括所述电动增压器的转矩、转速以及常规增压器的喘振裕度。
为了便于理解匹配过程，对其进行举例说明：
如图4、5所示，本实施例通过控制相同的爆震边界进行双增压一维性能仿真，同时得到图6、图7的常规增压器、电动增压器MAP图，具体匹配过程为：
首先，本实施例调整控制参数，由于添加了电动增压器模型，本实施例将发动机压缩比相对于原机(常规增压器增压)压缩比下调1个单位，韦伯燃烧参数AI50推后2～3度，同时加大进气歧管压力使发动机达到爆震边界，此时，若所述发动机处于低转速，同时判定所述常规单流道增压器为极限状态且发动机未达到爆震边界时，启动电动增压器补气，直至达到爆震边界。
在图4、5中，GT_双增压A曲线为双增压一维性能仿真进行A模拟仿真得到的曲线，GT_双增压B曲线为双增压一维性能仿真进行B模拟仿真得到的曲线。
根据GT_双增压A曲线可知，在A模拟仿真时，发动机在中、高转速下的功率、转矩均能达到目标要求，但在低速下，其转矩不能达到转矩目标值；需要说明的是，此时，常规增压器涡轮端的放气阀已完全关闭，同时电动增压器已启动补气，但受到爆震边界的限制，即使启动电动增压器进行补气，发动机的功率和转矩仍不能达到对应的目标值。
对上述仿真结果针对不同转速范围进行调整，得到如图4、5所示的GT_双增压B曲线，具体调整过程为：
当发动机在高转速下，即发动机在4500rpm～6000rpm转速范围内，保持韦伯燃烧参数AI50和进气歧管压力不变，此时，发动机达到爆震边界，同时其转矩达到转矩目标值；
当发动机在中转速下，即发动机在1750rpm～4000rpm转速范围内，发动机转矩大于转矩目标值，此时，保持相同的爆震边界，减小韦伯燃烧参数AI50，降低进气歧管压力，以使发动机转矩达到转矩目标值；
当发动机在低转速下，即发动机在1000rpm～1500rpm转速范围内，发动机转矩未达到转矩目标值，此时，保持相同的爆震边界，增加韦伯燃烧参数AI50，但须保证AI50<＝35度，增加进气歧管的压力，以使发动机转矩达到转矩目标值。
需要说明的是，在图4、5中，目标曲线和GT_双增压B曲线重合，说明通过对各转速范围的调整，发动机达到了设计的目标，完成了增压器与发动机较好的性能匹配。
在本发明实施例中，所述步骤S3进行模拟仿真时，应满足以下条件：
a1.所述韦伯燃烧参数不高于燃烧阈值，在本实施例中，韦伯燃烧参数AI50不超过35度；
a2.当所述发动机处于低转速时，若判定所述常规增压器为极限状态且发动机转矩小于转矩目标值，则利用所述电动增压器补气，直至发动机转矩达到转矩目标值。
其中，所述常规增压器的极限状态包括以下情况：
(1)在发动机低转速下，常规单流道增压器涡轮端的放气阀开度为0，且发动机转矩未达到转矩目标值；
(2)在发动机低转速下，常规增压器压气机端的喘振裕度小于10％；
(3)在发动机高转速下，当常规增压器转速达到其对应的极限转速时，发动机的功率、转矩未达到目标值。
在发动机低转速下，初步匹配筛选出的所述电动增压器的转速和电机功率须满足以下限制条件：
b1.所述电动增压器的转速低于转速极限值；
b2.所述电动增压器的电机功率低于电机功率阈值。
需要说明的是，若判定所述常规增压器为极限状态且在调整所述控制参数或利用所述电动增压器补气后，判断所述常规增压器仍为极限状态，则说明常规增压器Map数据不满足需要，此时，调整所述常规增压器的流量系数及效率系数，同时需反馈供应商调整常规增压器Map。
S4.根据所述运转数据，筛选出满足匹配条件的所述增压器。
在本实施例中，由仿真得到的增压器需满足以下匹配条件：
电动增压器的电机功率、转矩、转速均在规定范围内；
常规增压器的压气机喘振裕度大于10％；
发动机高转速下涡轮转速裕度大于10％。
本发明实施例提供的一种双增压系统的性能匹配选型方法，利用搭建的双增压一维仿真模型对增压器进行筛选，解决了现有的通过试验进行双增压匹配技术过程复杂，且匹配效率差、成本高的问题；本发明实施例通过双增压一维仿真模型模拟和爆震模型预测双增压系统的运行情况，为双增压系统设计方案提供了依据，从而实现发动机与增压器的更好匹配，且其结合爆震模型进行模拟仿真，大大提升了系统预测的精确性，有效降低爆震趋势；相比于现有的两级增压系统，本实施例采用的双增压系统不仅进一步提升发动机转矩，而且无需进行反复的匹配调整，减少仿真迭代次数，本实施例提供的操作方法简单，匹配周期短，可适用于不同发动机、不同转速、不同工况下的选型。
需要说明的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。
在一个实施例中，本发明实施例提供的一种双增压系统的性能匹配选型系统，如图8所示，包括：
模型建立模块101，用于将爆震模型导入搭建的发动机一维仿真模型，以及在所述发动机一维仿真模型中添加电动增压器模型，构建双增压一维仿真模型。
仿真计算模块102，用于基于预设的爆震边界及控制参数，通过所述双增压一维仿真模型对发动机各转速进行模拟仿真，以初步筛选出符合设计要求的增压器，同时获取所述增压器的运转数据，具体包括：
调整发动机压缩比；
保持调整后的发动机压缩比，调整韦伯燃烧参数AI50；
保持调整后的发动机压缩比、韦伯燃烧参数AI50，调整进气歧管压力；
判断发动机是否达到所述爆震边界，若否，则继续保持调整后的发动机压缩比、韦伯燃烧参数AI50，重新调整进气歧管压力，若是，则判断发动机转矩是否达到转矩目标值；
判断发动机转矩是否达到转矩目标值，若否，则继续保持调整后的发动机压缩比，重新依次调整韦伯燃烧参数AI50、进气歧管压力，若是，则初步筛选出达到所述爆震边界以及所述转矩目标值的增压器，同时提取其运转数据；其中，所述运转数据包括所述电动增压器的转矩、转速以及常规增压器的喘振裕度，在本实施例中，所述设计要求包括达到所述爆震边界以及所述转矩目标值，本领域技术人员可根据具体实施情况进行调整。
匹配确定模块103，用于根据所述运转数据，筛选出满足匹配条件的增压器。
关于一种双增压系统的性能匹配选型系统的具体限定可以参见上述对于一种双增压系统的性能匹配选型方法的限定，在此不再赘述。上述一种双增压系统的性能匹配选型系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
本发明实施例提供的一种双增压系统的性能匹配选型系统，通过一维性能仿真，将常规单涡轮增压器的汽油发动机升级为包含电动增压器和常规增压器的双增压系统发动机，通过选择适配的电动增压器和常规增压器，使双增压系统发动机达到预定的功率、转矩目标，为后续的台架试验选配电动增压器和常规增压器样件；本实施例提供的系统能够充分反映发动机的动态变化情况，通过对各项参数不同调整，进一步保证了仿真结果的准确性和可靠性，同时为后续双增压技术的研究奠定了良好的基础。
本发明实施例提供的一种双增压系统的性能匹配选型设备，如图9所示，此设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示器和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种双增压系统的性能匹配选型方法。该计算机设备的显示器可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有相同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例提供的一种双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质，其中，一种双增压系统的性能匹配选型方法利用双增压一维仿真模型以及爆震模型实现了电动增压器以及常规增压器的匹配仿真计算。该方法应用于实际的双增压选型时，实现了在与原机相同的爆震系数的基础上，使双增压系统的发动机达到预定功率转矩目标，完成了增压器与发动机的良好匹配，本实施例建立的双增压一维仿真模型具有较高的仿真精度。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统、计算机设备和存储介质的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双增压系统的性能匹配选型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将爆震模型导入搭建的发动机一维仿真模型；
S2.在所述发动机一维仿真模型中添加电动增压器模型，构建双增压一维仿真模型；
S3.基于预设的爆震边界及控制参数，通过所述双增压一维仿真模型对发动机各转速进行模拟仿真，以初步筛选出增压器，同时获取所述增压器的运转数据；
S4.根据所述运转数据，筛选出满足匹配条件的所述增压器；
其中，所述控制参数包括发动机压缩比、韦伯燃烧参数以及进气歧管压力；
所述步骤S3包括：
S31.调整所述发动机压缩比；
S32.保持调整后的发动机压缩比，调整所述韦伯燃烧参数；
S33.保持调整后的发动机压缩比、韦伯燃烧参数，调整所述进气歧管压力；
S34.判断发动机是否达到所述爆震边界，若否，则返回所述步骤S33，若是，则进入步骤S35；
S35.判断发动机转矩是否达到转矩目标值，若否，则返回所述步骤S32，若是，则初步筛选出达到所述爆震边界以及所述转矩目标值的增压器，同时提取其运转数据，进入步骤S4；其中，所述运转数据包括电动增压器的转矩、转速以及常规增压器的喘振裕度。
2.根据权利要求1所述的一种双增压系统的性能匹配选型方法，其特征在于，所述步骤S3进行模拟仿真时，应满足以下条件：
a1.所述韦伯燃烧参数不高于燃烧阈值；
a2.当所述发动机处于低转速时，若判定所述常规增压器为极限状态，且所述发动机转矩小于转矩目标值，则利用所述电动增压器补气。
3.根据权利要求2所述的一种双增压系统的性能匹配选型方法，其特征在于，当所述发动机处于低转速时，初步筛选出的所述电动增压器须满足以下限制条件：
b1.所述电动增压器的转速低于转速极限值；
b2.所述电动增压器的电机功率低于电机功率阈值。
4.根据权利要求2所述的一种双增压系统的性能匹配选型方法，其特征在于：若判定所述常规增压器为极限状态，且在调整所述控制参数或利用所述电动增压器补气后所述常规增压器仍为极限状态，则调整所述常规增压器的流量系数及效率系数。
5.根据权利要求1所述的一种双增压系统的性能匹配选型方法，其特征在于，在所述步骤S2之前，还包括以下步骤：
打开所述爆震模型，将燃料辛烷值、预设的激活能量系数输入所述爆震模型；
以预设的爆震边界作为优化目标，利用所述发动机一维仿真模型中的优化模块计算发动机各转速下的爆震系数；
其中，将爆震发生时缸内设定的未燃成份比例作为预设的所述爆震边界。
6.根据权利要求5所述的一种双增压系统的性能匹配选型方法，其特征在于：在所述双增压一维仿真模型中，所述爆震系数保持不变。
7.根据权利要求1所述的一种双增压系统的性能匹配选型方法，其特征在于，在导入所述爆震模型之前，所述步骤S1还包括：
根据试验值对所述发动机一维仿真模型进行校正，包括对功率、转矩、燃油消耗率、进气量、缸内压力的仿真计算值与所述试验值的校核，使所述仿真计算值与所述试验值的误差控制在预定范围内。
8.一种双增压系统的性能匹配选型系统，其特征在于，包括：
模型建立模块，用于将爆震模型导入搭建的发动机一维仿真模型，以及在所述发动机一维仿真模型中添加电动增压器模型，构建双增压一维仿真模型；
仿真计算模块，用于基于预设的爆震边界及控制参数，通过所述双增压一维仿真模型对发动机各转速进行模拟仿真，以初步筛选出符合设计要求的增压器，同时获取所述增压器的运转数据；
匹配确定模块，用于根据所述运转数据，筛选出满足匹配条件的增压器；
其中，所述控制参数包括发动机压缩比、韦伯燃烧参数以及进气歧管压力；
所述基于预设的爆震边界及控制参数，通过所述双增压一维仿真模型对发动机各转速进行模拟仿真，以初步筛选出符合设计要求的增压器，同时获取所述增压器的运转数据，具体包括：
S31.调整所述发动机压缩比；
S32.保持调整后的发动机压缩比，调整所述韦伯燃烧参数；
S33.保持调整后的发动机压缩比、韦伯燃烧参数，调整所述进气歧管压力；
S34.判断发动机是否达到所述爆震边界，若否，则返回所述步骤S33，若是，则进入步骤S35；
S35.判断发动机转矩是否达到转矩目标值，若否，则返回所述步骤S32，若是，则初步筛选出达到所述爆震边界以及所述转矩目标值的增压器，同时提取其运转数据；其中，所述运转数据包括电动增压器的转矩、转速以及常规增压器的喘振裕度。
9.一种双增压系统的性能匹配选型设备，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的一种双增压系统的性能匹配选型方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的一种双增压系统的性能匹配选型方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110453571.0A CN115220364B (zh) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | 双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110453571.0A CN115220364B (zh) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | 双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115220364A CN115220364A (zh) | 2022-10-21 |
| CN115220364B true CN115220364B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=83606118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110453571.0A Active CN115220364B (zh) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | 双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115220364B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009064712A1 (en) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Massachusetts Inst Technology | Fuel management system tor very high efficiency flex fuel engines |
| CN106777553A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 凤城市合鑫机械制造有限公司 | 一种基于整车性能的涡轮增压器匹配选型方法 |
| CN108229015A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-29 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种高空两级涡轮增压器变工况匹配设计方法 |
| CN108798931A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-13 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 两级增压发动机的控制方法及装置 |
| CN109458255A (zh) * | 2017-09-06 | 2019-03-12 | 上汽通用汽车有限公司 | 汽油机复合增压系统控制方法以及汽油机复合增压系统 |
| JP2019039383A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
| CN110543715A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-06 | 东风汽车集团有限公司 | 基于仿真计算的两级增压系统匹配方法 |
| CN112345259A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-02-09 | 同济大学 | 一种基于爆震自识别的汽油机虚拟标定方法 |
-
2021
- 2021-04-26 CN CN202110453571.0A patent/CN115220364B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009064712A1 (en) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Massachusetts Inst Technology | Fuel management system tor very high efficiency flex fuel engines |
| CN106777553A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 凤城市合鑫机械制造有限公司 | 一种基于整车性能的涡轮增压器匹配选型方法 |
| JP2019039383A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
| CN109458255A (zh) * | 2017-09-06 | 2019-03-12 | 上汽通用汽车有限公司 | 汽油机复合增压系统控制方法以及汽油机复合增压系统 |
| CN108229015A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-29 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种高空两级涡轮增压器变工况匹配设计方法 |
| CN108798931A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-13 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 两级增压发动机的控制方法及装置 |
| CN110543715A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-06 | 东风汽车集团有限公司 | 基于仿真计算的两级增压系统匹配方法 |
| CN112345259A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-02-09 | 同济大学 | 一种基于爆震自识别的汽油机虚拟标定方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ：汽油机两级复合增压系统的低速性能研究;邓大伟，郑有能，聂家谊;小型内燃机与车辆技术;第48卷(第2期);正文第12-15页 * |
| 直喷汽油机爆震试验与一维模拟研究;李志锐，华剑雄，卫海桥，张立鹏;燃烧科学与技术;第24卷(第3期);正文第238-244页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115220364A (zh) | 2022-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9523309B2 (en) | Control method of turbocharger | |
| US8096123B2 (en) | System and method for mode transition for a two-stage series sequential turbocharger | |
| EP2042712B1 (fr) | Procédé pour contrôler un turbocompresseur à l'aide d'un modèle physique du régime du turbocompresseur | |
| US8640459B2 (en) | Turbocharger control systems and methods for improved transient performance | |
| CN110543715B (zh) | 基于仿真计算的两级增压系统匹配方法 | |
| WO2009146453A2 (en) | Apparatus, system, and method for calibrating an internal combustion engine | |
| Zhang et al. | Simulation study of the series sequential turbocharging for engine downsizing and fuel efficiency | |
| JP2009191745A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| Galindo et al. | Strategies for improving the mode transition in a sequential parallel turbocharged automotive diesel engine | |
| Galindo et al. | Turbocharging system design of a sequentially turbocharged diesel engine by means of a wave action model | |
| CN115220364B (zh) | 双增压系统的性能匹配选型方法、系统、设备及存储介质 | |
| JP5531987B2 (ja) | 過給機付き内燃機関の制御装置 | |
| CN106150714B (zh) | 内燃机的控制装置以及控制方法 | |
| Amann et al. | Engine parameter optimization for improved engine and drive cycle efficiency for boosted, GDI engines with different boosting system architecture | |
| JP2008248811A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| WO2021242568A1 (en) | Condensation management for internal combustion engines | |
| KR102243127B1 (ko) | 과급기 회전속도를 이용하여 egr 유량율을 산정하는 방법 | |
| Wade et al. | A Variable Displacement Supercharger Performance Evaluation | |
| Grigoriadis et al. | Advanced boosting technologies for future SI engine concepts | |
| JP2008202461A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 | |
| CN114837831B (zh) | 低压egr系统的控制方法、装置、介质和设备 | |
| CN112459910B (zh) | 一种目标egr率的计算方法与系统 | |
| CN117236086B (zh) | 一种不同缸径柴油机最高强化程度的预测方法 | |
| Ericsson et al. | Optimizing the transient of an SI-engine equipped with variable cam timing and variable turbine | |
| Saad et al. | Transient Response of Turbocharged Compression Ignition Engine under Different Load Conditions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |