一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法


[0001]本专利技术涉及发动机参数校准
，尤其是涉及一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法
。

技术介绍

[0002]生物质柴油作为一种长期可降解和可再生燃料，已在商业上用于部分取代常规柴油
。
然而生物质柴油发动机却因其高排放广受关注
。
当生物质柴油发动机的运行参数不符合生物质柴油的燃烧特性时，会造成发动机功率小
、
负荷大
、
烟尘与氮氧化物等排放增加等情况，因而生物质柴油发动机核心参数校准显得尤为重要
。
[0003]常规的生物质柴油发动机参数校准需要借助三维
KIVA4
‑
CHEMKIN
仿真平台
。
借助
KIVA4
‑
CHEMKIN
平台进行发动机参数校准的过程中，影响参数众多
、
参数不确定性大
、
仿真软件单次运行时间长等特点导致了使用传统参数校准方法费时费力等问题
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
初始参数选取及处理；
S2、
利用三维仿真平台进行模拟实验并计算模拟误差；
S3、
判断校准的参数是否接受，不接受时，设计时变参数并行代理优化算法并推荐可行的待评价参数组合，直到接受，停止迭代
、
输出可接受的校准参数
。2.
根据权利要求1所述的一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法，其特征在于，在步骤
S1
中，选取模拟的核心参数，确定参数实验条件及参数范围，如下：
(1)
燃油喷射开始时间：实验条件为
‑
7.5CAD
，测量不确定度为
±
2CAD
，输入参数范围选择为
‑
9.5CAD
到
‑
5.5CAD
；
(2)
喷射持续时间：实验条件为
11CAD
，测量不确定度为
±
10
％，输入参数范围选择为
10CAD
到
12CAD
；
(3)
气缸内温度：实验条件为
340K
，输入参数范围选择为
340K
到
357K
；
(4)
燃油温度：实验条件为
355K
，输入参数范围选择为
355K
到
391K
；
(5)
喷射处液滴平均半径：根据前期实验结果，输入参数范围选择为
35
μ
m
到
65
μ
m。3.
根据权利要求1所述的一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法，其特征在于，在步骤
S2
中，包括以下步骤：
S21、
将步骤
S1
中选取的五个核心参数都线性归一化到
[0,1]
的范围内，以提高算法的收敛速度；
S22、
产生初始化参数组合，设计并生成以拉丁超立方采样规则核心参数组合；
S23、
输入初始参数组合或算法循环迭代中推荐的参数组合，在三维仿真平台模拟气缸压力试验，完成生物质柴油燃烧时缸内压缩和膨胀过程中的流动
、
传热和化学燃烧反应过程，掌握燃烧过程中的信息；
S24、
利用均方根误差
RMSE
准则进行判断，衡量模拟值与真实值之间的偏差，快速
、
准确地评估模型的拟合程度，该拟合度将被用作并行代理优化算法迭代过程中的目标值，均方根误差越小代表实验模拟效果越好；通过将模拟和实验的汽缸内压力数据引入到均方根误差
RMSE
的计算公式中，得到了所有阵列的均方根误差值，在第一轮的优化中将这些均方根误差值作为该优化算法的初始函数评价结果
。4.
根据权利要求3所述的一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法，其特征在于，在步骤
S24
中，均方根误差
RMSE
的计算式如下：其中
i
为曲柄转角组指数；
n
是用于计算误差的选定曲柄角的数量；
P
isim
是指数
i
处的模拟缸内压力；
P
iexp
是指数
i
处的实验缸内压力
。5.
根据权利要求1所述的一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法，其特征在于，在步骤
S3
中，判断校准的参数是否接受，根据三个标准的至少一个，其中，判断是否接受的标准有：
(a)
迭代次数
>
最大评估数；
(b)
参数校准整体耗时达到最长允许时间；
(c)
迭代算法已收敛
。
当不接受时，设计时变参数并行代理优化算法并推荐可行的待评价参数组合，之后返回步骤
S2
重新利用三维仿真平台进行气缸压力实验模拟及计算模拟误差，形成循环算法；直到接受时，则迭代停止，输出校准的参数
。6.
根据权利要求1所述的一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法，其特征在于，在步骤
S3
中，设计时变参数并行代理优化算法并推荐可行的待评价参数组合包括以下步骤：
(1)
选择并行计算的并行数，根据仿真平台
KIVA4
‑
CHEMKIN
最大允许的同时仿真子模块数量确定并行计算的并行数；
(2)
执行模拟实验，依据不同的核心参数组合在三维仿真平台上模拟发动机中的生物质柴油燃烧过程；
(3)
将模拟数据进行计算，得到均方根误差值，然后将这些均方根误差值作为该并行代理优化算法的函数评价结果；
(4)
借助代理优化算法搜索下一轮多个待评价参数组合，此步骤需要借助时变扰动策略的优化搜索过程和使用时变权重模式策略进行优化搜索的标准指标
。7.
根据权利要求6所述的一种生物质柴油发动机核心参数快速校准方法，其特征在于，在步骤
S3
中，其中，利用时变扰动...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋鹏，吕雪倩，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：