一种满足国Ⅳ标准的电控摩托车发动机匹配标定方法技术

本发明专利技术公开了一种满足国Ⅳ标准的电控摩托车发动机匹配标定方法，该方法是在建立电控发动机仿真模型的基础上，先对发动机进行计算机仿真，记录不同转速和进气压力下的最佳点火提前角和喷油脉宽数据，然后基于BP神经网络建立发动机电控参数预测模型，将仿真数据作为训练样本，发动机转速和进气压力作为输入信号，得到不同工况下最佳点火提前角和喷油脉宽优化后数据，直接将优化后MAP写入ECU，选择优化结果中有代表性的工况点，进行发动机匹配标定试验，将试验结果用于验证仿真优化数据的准确性。本发明专利技术方法简单可靠，具有很高的实用性与可执行性。

A calibration method for electrically controlled motorcycle engines satisfying national standard IV

The invention discloses a matching calibration method for motorcycle engine which meets the national IV standard. The method is based on the establishment of the simulation model of the motorcycle engine. First, the engine is simulated by computer, and the optimum ignition advance angle and fuel injection pulse width data at different speed and intake pressure are recorded. Then, the method is based on BP neural network. A prediction model of engine electronic control parameters is established. The simulation data are used as training samples, engine speed and intake pressure as input signals. The optimal ignition advance angle and fuel injection pulse width are obtained under different conditions. The optimized MAP is directly written into ECU, and representative working points are selected for development. The calibration test is carried out and the test results are used to verify the accuracy of the simulation optimization data. The method is simple and reliable, and has high practicability and executability.

【技术实现步骤摘要】
一种满足国Ⅳ标准的电控摩托车发动机匹配标定方法
本专利技术涉及发动机设计技术，尤其涉及一种满足国Ⅳ标准的电控摩托车发动机匹配标定方法。
技术介绍
摩托车作为一种体积较小且机动灵活的交通工具，能够有效地缓解城市交通拥堵等问题，在交通应用上有重要的意义。随着我国摩托车保有量的不断增加，一些问题也逐渐突显出来。一方面石油资源作为摩托车的主要燃料储量有限，随着摩托车数量的增加消耗不断增大。另一方面，摩托车的广泛使用也对环境产生了不可忽视的影响，摩托车排放的有害气体导致生态环境遭到破坏，严重危害了人类的健康和经济的发展。针对这一问题各国都颁布了强制性的排放法规来限制摩托车污染物排放，我国为有效控制摩托车污染物排放，在学习和借鉴了国外相关法规后，结合我国摩托车行业发展现状和排放状况，于2016年发布了不同类型的摩托车污染物排放限值和排放试验方法的要求。我国摩托车国IV标准的颁布和实施，将推动摩托车开发技术上的技术进步和摩托车生产领域的产业升级，体现了我国对摩托车的排放控制进入新的阶段。发动机的匹配标定是电控摩托车开发过程中的重要环节，目前主要是基于试验法进行电控摩托车发动机的匹配标定。但进行发动机匹配标定试验耗时长、成本高，且由于试验条件和试验设备等原因，试验结果并不完全准确。为提高满足国IV标准的摩托车生产和开发效率，关键是要寻找一种新的发动机匹配标定的方法，本专利技术的核心内容就是提出一种基于计算机仿真优化和发动机匹配标定试验相结合的，更加准确有效的电控摩托车发动机匹配标定方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种满足国Ⅳ标准的电控摩托车发动机匹配标定方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种满足国Ⅳ标准的电控摩托车发动机匹配标定方法，包括：1)建立电控摩托车发动机仿真模型；2)根据发动机仿真模型对电控摩托车发动机进行仿真分析，得到发动机转速从怠速至10000rpm、进气压力从20kPa至95kPa范围内的最佳点火提前角和喷油脉宽数据，记录最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制仿真MAP；3)将仿真数据作为训练样本，发动机转速和进气压力作为输入信号，基于BP神经网络建立发动机电控参数预测模型；根据建立的发动机电控参数预测模型，预测得到更多工况下的最佳点火提前角和喷油脉宽数据，根据不同工况下最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制优化MAP；4)将优化后MAP写入ECU，选择优化结果中有代表性的工况点，进行发动机匹配标定试验，得到目标工况下的最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制试验MAP；5)将试验结果用于验证仿真优化数据的准确性，完成发动机的匹配标定。按上述方案，所述步骤1)中建立电控摩托车发动机仿真模型具体如下：使用GT-POWER软件建立发动机耦合仿真模型，包括发动机模型和消声器模型，发动机模型的建立需要经过建模和对标两个过程：动机建模过程如下：根据厂家提供的发动机各项几何参数建立相应的进排气管路、喷油器、气缸、曲轴箱模块，将各模块连接并初步设置相关参数使发动机模型能正常运行；对标过程如下：通弄过修改影响发动机运行的主要参数，使仿真模型的计算结果与实际发动机运行情况相似，主要对标参数为外特性和部分特性工况下的进气压力、功率、扭矩和燃油消耗率；消声器模型在GEM3D中建立并离散成对应的管路模型。按上述方案，所述步骤2)中仿真MAP绘制方法如下：将发动机转速和进气压力共同构成二维工况平面，将最佳点火提前角或喷油脉宽数据作为第三维变量，构成发动机的三维运行控制图，利用MATLAB软件基于仿真数据绘制仿真MAP。按上述方案，所述步骤3)中发动机电控参数预测模型的输入层节点数量为2，输出层节点设置为1个，隐藏层设置为1个且节点数为10。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术运用仿真技术对发动机最佳点火提前角和喷油脉宽进行仿真优化并直接将其写入ECU，提高了发动机匹配标定的效率，神经网络优化过点火提前角和喷油脉宽MAP较传统的线性插值后的MAP更加精准，用发动机匹配标定试验对关键工况点下的数据进行验证，保证了仿真优化结果的准确性。有效解决了传统试验方法进行发动机匹配标定耗时长、成本高及数据不准确等一系列问题。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术电控摩托车发动机匹配标定方法包括以下步骤：S100、建立电控摩托车发动机仿真模型。使用GT-POWER软件建立发动机耦合仿真模型，包括发动机模型和消声器模型，发动机模型的建立需要经过建模和对标两个过程，消声器模型则在GEM3D中建立并离散成对应的管路模型。发动机建模过程主要根据厂家提供的发动机各项几何参数建立相应的进排气管路、喷油器、气缸、曲轴箱等模块，将各模块连接并初步设置相关参数使发动机模型能正常运行。对标过程主要修改影响发动机运行的主要参数，使仿真模型的计算结果与实际发动机运行情况相似，主要对标参数为外特性和部分特性工况下的进气压力、功率、扭矩和燃油消耗率。S200、对电控摩托车发动机进行计算机仿真，记录最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制仿真MAP。使用对标后精确度较高的仿真模型对发动机进行仿真分析，得到发动机转速从怠速至10000rpm、进气压力从20kPa至95kPa范围内的最佳点火提前角和喷油脉宽数据。其中，不同工况下的喷油脉宽数据可以在仿真结果中直接获得。最佳点火提前角一般于最大扭矩点火提前接近。首先利用仿真得到不同工况下点火提前角与发动机扭矩和各污染物排放的关系。以发动机的扭矩作为主要评价指标，综合排放性能得出不同发动机转速和不同进气压力时的最佳点火提前角。使用进气压力表示发动机负荷变化，发动机转速(r/min)和进气压力(kPa)共同构成二维工况平面，将最佳点火提前角或喷油脉宽数据作为第三维变量，构成发动机的三维运行控制图。利用MATLAB软件基于仿真数据绘制MAP。S300、基于BP神经网络建立发动机电控参数预测模型，将仿真数据作为训练样本，发动机转速和进气压力作为输入信号，得到不同工况下最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制优化MAP；确定模型相关参数，输入层节点确定为发动机转速和进气压力2个参数，模型分别对喷油脉宽和最佳点火提前角参数进行训练和预测，因此输出层节点设置为1个。确定隐藏层数量为1，即使用一层隐藏层便可达到优化的目的。确定隐藏层节点数量采用“试凑法”，即改变模型隐藏层节点的数量并用同一组样本数据进行学习训练，选取结果误差最小时隐藏层节点的数量，最终确定隐藏层节点数量为10。对输入样本数据进行归一化处理样本输入量归一化公式如下所示：x为样本输入数据，此次研究中即发动机转速和进气压力，xmax和xmin为其中的最大值和最小值；X为归一化后的样本数据。另外为了得到实际输出数据，最后还需要进行反变换，将归一化后的结果转变为研究需要的数据。转换公式如下所示：y为实际输出数据，即喷油脉宽或最佳点火提前角，ymax和ymin为其中的最大值和最小值；Y为归一化后的数据，而Ymax和Ymin表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种满足国Ⅳ标准的电控摩托车发动机匹配标定方法，其特征在于，包括：1)建立电控摩托车发动机仿真模型；2)根据发动机仿真模型对电控摩托车发动机进行仿真分析，得到发动机转速从怠速至10000rpm、进气压力从20kPa至95kPa范围内的最佳点火提前角和喷油脉宽数据，记录最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制仿真MAP；3)将仿真数据作为训练样本，发动机转速和进气压力作为输入信号，基于BP神经网络建立发动机电控参数预测模型；根据建立的发动机电控参数预测模型，通过预测得到更多工况下的最佳点火提前角和喷油脉宽数据，根据不同工况下最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制优化MAP；4)将优化后MAP写入ECU，选择优化结果中有代表性的工况点，进行发动机匹配标定试验，得到目标工况下的最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制试验MAP；5)将试验结果用于验证仿真优化数据的准确性，完成发动机的匹配标定。

【技术特征摘要】
1.一种满足国Ⅳ标准的电控摩托车发动机匹配标定方法，其特征在于，包括：1)建立电控摩托车发动机仿真模型；2)根据发动机仿真模型对电控摩托车发动机进行仿真分析，得到发动机转速从怠速至10000rpm、进气压力从20kPa至95kPa范围内的最佳点火提前角和喷油脉宽数据，记录最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制仿真MAP；3)将仿真数据作为训练样本，发动机转速和进气压力作为输入信号，基于BP神经网络建立发动机电控参数预测模型；根据建立的发动机电控参数预测模型，通过预测得到更多工况下的最佳点火提前角和喷油脉宽数据，根据不同工况下最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制优化MAP；4)将优化后MAP写入ECU，选择优化结果中有代表性的工况点，进行发动机匹配标定试验，得到目标工况下的最佳点火提前角和喷油脉宽数据并绘制试验MAP；5)将试验结果用于验证仿真优化数据的准确性，完成发动机的匹配标定。2.根据权利要求1所述的电控摩托车发动机匹配标定方法，其特征在于，所述步骤1)中建立电控摩托车发动机仿真模型具体如下：使用GT-POWE...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯献军，王友恒，高寒，何喆，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42