一種噴油器選型方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種噴油器選型方法及裝置，方法包括：從待選噴油器中選擇一支作為對標噴油器，通過工況點試驗確定對標噴油器的電控參數(shù)邊界，記錄每個工況點對應(yīng)的試驗結(jié)果；基于流體動力學原理建立對標噴油器的仿真模型，仿真模型用于反映噴油器參數(shù)、電控參數(shù)與發(fā)動機性能的對應(yīng)關(guān)系；將電控參數(shù)邊界作為輸入，通過仿真模型預(yù)測每個工況點對應(yīng)的仿真結(jié)果；根據(jù)試驗結(jié)果和仿真結(jié)果之間的偏差修正仿真模型，直至偏差低于預(yù)設(shè)值；從電控參數(shù)邊界內(nèi)劃分多個參數(shù)組，并將每支待選噴油器具有的噴油器參數(shù)作為輸入，通過修正后的仿真模型預(yù)測各參數(shù)組所對應(yīng)的仿真結(jié)果；比對每支待選噴油器的仿真結(jié)果確定出最優(yōu)噴油器。如此就可實現(xiàn)噴油器的快速準確選型。
【專利說明】一種噴油器選型方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種噴油器選型方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]噴油器作為柴油機供油系統(tǒng)的重要部件，對柴油機的性能及排放起著決定性作用。
[0003]目前，噴油器選型大多依靠人工進行，通過逐個檢測噴油器的方式從眾多噴油器中選擇出適合發(fā)動機的最佳噴油器，如此就使得現(xiàn)有的噴油器選型過程復(fù)雜，耗時長，且通過人工選型還存在選型結(jié)果受人為經(jīng)驗影響大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例提供一種噴油器選型方法及裝置，通過仿真方式實現(xiàn)噴油器的快速準確選型。
[0005]為此，本發(fā)明實施例提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種噴油器選型方法，所述方法包括:
[0007]從待選噴油器中選擇一支作為對標噴油器，通過工況點試驗確定所述對標噴油器的電控參數(shù)邊界，并記錄每個工況點對應(yīng)的試驗結(jié)果，所述電控參數(shù)包括EGR閥門開度、主噴提前角和軌壓，所述試驗結(jié)果包括氮氧化物值和煙度；
[0008]基于流體動力學原理建立所述對標噴油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映噴油器參數(shù)、電控參數(shù)與發(fā)動機性能的對應(yīng)關(guān)系；
[0009]將所述電控參數(shù)邊界作為輸入，通過所述仿真模型預(yù)測每個工況點對應(yīng)的仿真結(jié)果，所述仿真結(jié)果至少包括氮氧化物值、煙度；
[0010]根據(jù)電控參數(shù)對應(yīng)的試驗結(jié)果和仿真結(jié)果之間的偏差修正所述仿真模型，直至所述偏差低于預(yù)設(shè)值；
[0011]從所述電控參數(shù)邊界內(nèi)劃分多個參數(shù)組，并將每支待選噴油器具有的噴油器參數(shù)作為輸入，通過修正后的仿真模型預(yù)測各參數(shù)組所對應(yīng)的每支待選噴油器的仿真結(jié)果；
[0012]比對每支待選噴油器的仿真結(jié)果，從中確定出最優(yōu)噴油器。
[0013]優(yōu)選的，所述基于流體動力學原理建立所述對標噴油器的仿真模型，包括:
[0014]采集發(fā)動機特定部位的特征參數(shù)，并利用所述特征參數(shù)建立帶噴孔的燃燒室的三維模型，所述特定部位的特征參數(shù)包括:汽缸蓋的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞頭部的尺寸、噴油器頭部的尺寸、噴油器頭部伸入到氣缸內(nèi)的深度；
[0015]從所述三維模型中提取流體區(qū)域模型，對所述流體區(qū)域模型進行網(wǎng)格劃分和計算處理，獲得所述仿真模型。
[0016]優(yōu)選的，所述方法還包括:
[0017]在建立所述三維模型之前，
[0018]對所述特征參數(shù)進行參數(shù)化處理,修改或剔除預(yù)設(shè)特征參數(shù)。[0019]優(yōu)選的，所述根據(jù)電控參數(shù)對應(yīng)的試驗結(jié)果和仿真結(jié)果之間的偏差修正所述仿真模型，包括:
[0020]判斷所述偏差是否低于所述預(yù)設(shè)值，如果否，則調(diào)整破裂時間修正系數(shù)，并重新進行計算處理，獲得修正后的仿真模型；
[0021]通過修正后的仿真模型預(yù)測每個工況點對應(yīng)的仿真結(jié)果，并計算該仿真結(jié)果與所述試驗結(jié)果之間的偏差，繼續(xù)執(zhí)行判斷所述偏差是否低于所述預(yù)設(shè)值的步驟，直至所述偏差低于所述預(yù)設(shè)值為止。
[0022]一種噴油器選型裝置，所述裝置包括:
[0023]試驗結(jié)果獲取單元，用于從待選噴油器中選擇一支作為對標噴油器，通過工況點試驗確定所述對標噴油器的電控參數(shù)邊界，并記錄每個工況點對應(yīng)的試驗結(jié)果，所述電控參數(shù)包括EGR閥門開度、主噴提前角和軌壓，所述試驗結(jié)果包括氮氧化物值和煙度；
[0024]模型建立單元，用于基于流體動力學原理建立所述對標噴油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映噴油器參數(shù)、電控參數(shù)與發(fā)動機性能的對應(yīng)關(guān)系；
[0025]預(yù)測單元，用于將所述電控參數(shù)邊界作為輸入，通過所述仿真模型預(yù)測每個工況點對應(yīng)的仿真結(jié)果，所述仿真結(jié)果至少包括氮氧化物值、煙度；
[0026]修正單元，用于根據(jù)電控參數(shù)對應(yīng)的試驗結(jié)果和仿真結(jié)果之間的偏差修正所述仿真模型，直至所述偏差低于預(yù)設(shè)值；
[0027]分組單元，用于從所述電控參數(shù)邊界內(nèi)劃分多個參數(shù)組，并將每支待選噴油器具有的噴油器參數(shù)作為輸入，通過修正后的仿真模型預(yù)測各參數(shù)組所對應(yīng)的每支待選噴油器的仿真結(jié)果；
[0028]比對單元，用于比對每支待選噴油器的仿真結(jié)果，從中確定出最優(yōu)噴油器。
[0029]優(yōu)選的，所述模型建立單元包括:
[0030]采集單元，用于采集發(fā)動機特定部位的特征參數(shù)，所述特定部位的特征參數(shù)包括:汽缸蓋的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞頭部的尺寸、噴油器頭部的尺寸、噴油器頭部伸入到氣缸內(nèi)的深度；
[0031]三維模型建立單元，用于利用所述采集單元采集的特征參數(shù)建立帶噴孔的燃燒室的三維模型；
[0032]模型建立子單元，用于從所述三維模型中提取流體區(qū)域模型，對所述流體區(qū)域模型進行網(wǎng)格劃分和計算處理，獲得所述仿真模型。
[0033]優(yōu)選的，所述模型建立單元還包括:
[0034]處理單元，用于在所述三維模型建立單元建立三維模型之前，對所述特征參數(shù)進行參數(shù)化處理，修改或剔除預(yù)設(shè)特征參數(shù)。
[0035]優(yōu)選的，所述修正單元，具體用于判斷所述試驗結(jié)果和仿真結(jié)果之間的偏差是否低于所述預(yù)設(shè)值，如果否，則調(diào)整破裂時間修正系數(shù)，并通知所述模型建立單元重新進行計算處理，獲得修正后的仿真模型；
[0036]所述預(yù)測單元，還用于通過修正后的仿真模型預(yù)測每個工況點對應(yīng)的仿真結(jié)果，并通知所述修正單元計算該仿真結(jié)果與所述試驗結(jié)果之間的偏差，繼續(xù)判斷所述偏差是否低于所述預(yù)設(shè)值，直至所述偏差低于所述預(yù)設(shè)值為止。
[0037]本發(fā)明實施例噴油器選型方法及裝置，基于流體動力學原理建立噴油器的仿真模型，并通過真實試驗結(jié)果與預(yù)測仿真結(jié)果相比較的方式進行模型修正，保證仿真模型的準確性，如此就可實現(xiàn)噴油器的快速準確選型。與現(xiàn)有依靠人工逐個檢測的選型方式相比，本發(fā)明方案節(jié)省了大量的時間、人力及物力，且選型結(jié)果更為準確客觀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0039]圖1是本發(fā)明噴油器選型方法的流程圖；
[0040]圖2是本發(fā)明中本發(fā)明建模實施例2的流程圖；
[0041]圖3是本發(fā)明中三維模型的示意圖；
[0042]圖4是本發(fā)明中網(wǎng)格處理的示意圖；
[0043]圖5是本發(fā)明中本發(fā)明建模實施例2的流程圖；
[0044]圖6是本發(fā)明噴油器選型裝置的示意圖；
[0045]圖7是本發(fā)明中模型建立單元實施例1的示意圖；
[0046]圖8是本發(fā)明中模型建立單元實施例2的示意圖。
【具體實施方式】
[0047]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。
[0048]參見圖1，示出了本發(fā)明噴油器選型方法的流程圖，可包括:
[0049]步驟101，從待選噴油器中選擇一支作為對標噴油器，通過工況點試驗確定所述對標噴油器的電控參數(shù)邊界，并記錄每個工況點對應(yīng)的試驗結(jié)果，所述電控參數(shù)包括EGR閥門開度、主噴提前角和軌壓，所述試驗結(jié)果包括氮氧化物值和煙度。
[0050]噴油器是整個燃油供給系統(tǒng)的終端部件，其作用是根據(jù)柴油機混合氣形成的特點，將噴油泵供給的高壓燃油霧化成細微的油滴，按一定要求噴入燃燒室。因此，噴油器的結(jié)構(gòu)以及參數(shù)對于噴油過程、霧化質(zhì)量、油束與燃燒室的配合，乃至整個混合氣的形成與燃燒都有著重要的影響。
[0051]考慮到目前市場上針對同一款發(fā)動機可能存在不止一種型號的噴油器，為了快速準確的從中選擇出性能最優(yōu)的噴油器，本發(fā)明提供了一種基于建模仿真的選型方案。
[0052]為了保證模型的準確性，建模過程需要利用真實的試驗數(shù)據(jù)驗證并修正，為此，本發(fā)明可先從多支待選噴油器中任選一支作為對標噴油器，對該對標噴油器進行試驗設(shè)計，獲得真實試驗數(shù)據(jù)，利用該試驗數(shù)據(jù)驗證修正模型。本步驟即是根據(jù)試驗設(shè)計獲得真實試驗數(shù)據(jù)的過程。
[0053]如待選噴油器有A、B、C、D、E、F、G、H共計8支，則可選擇噴油器A作為對標噴油器，并按以下方式記錄試驗數(shù)據(jù):
[0054](I)首先，在開發(fā)機型上對噴油器A進行ESC工況點試驗，確定噴油器A的DOE邊界(即本發(fā)明中的電控參數(shù)邊界，可包括EGR閥門開度、主噴提前角、軌壓三個電控參數(shù)，確定DOE邊界的過程可以理解為確定上述三個參數(shù)的可用范圍的過程)，具體地，DOE邊界可體現(xiàn)為EGR閥門開度的上下邊界、主噴提前角的上下邊界、軌壓的上下邊界。
[0055]確定DOE邊界的過程可體現(xiàn)為:首先，確定發(fā)動機排放(主要指氮氧化物NOx)、性能(主要指煙度FSN或者PM值)的優(yōu)劣，具體可參見標準規(guī)定，以歐四法規(guī)為例，要求NOx低于3.5g/kw.h，F(xiàn)SN或PM低于0.02g/kw.h。其次，在DOE經(jīng)驗值的基礎(chǔ)上依次調(diào)整EGR閥門開度、主噴提前角、軌壓，使發(fā)動機排放和性能達到最優(yōu)或劣，并將對應(yīng)的DOE值確定為DOE上下邊界。
[0056]需要說明的是，根據(jù)以往經(jīng)驗，各支噴油器的DOE邊界相差不大，故可將本步驟確定的對標噴油器A的DOE邊界作為其它7支噴油器的DOE邊界使用(具體主要是在后續(xù)DOE分組時使用，此處暫不解釋說明)。
[0057](2)因為ESC具有13個工況點(每個工況點對應(yīng)一個轉(zhuǎn)速和扭矩，如工況點I對應(yīng)轉(zhuǎn)速700r/min、扭矩200N.m)，上述步驟中需要確定出每個工況點下噴油器A的DOE邊界，然后從各個確定好的DOE邊界內(nèi)選取一些采樣點(一個采樣點對應(yīng)一個EGR閥門開度、主噴提前角、軌壓參數(shù)組合)，導(dǎo)入臺架進行試驗數(shù)據(jù)采集，獲得每個工況點下的排放和性能試驗結(jié)果。
[0058]步驟102，基于流體動力學原理建立所述對標噴油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映噴油器參數(shù)、電控參數(shù)與發(fā)動機性能的對應(yīng)關(guān)系。
[0059]本發(fā)明的仿真模型主要是基于流體動力學原理所建立，下面對建模過程進行解釋說明。
[0060]參見圖2，示出了本發(fā)明建模實施例1的流程圖，可包括:
[0061]步驟201，采集發(fā)動機特定部位的特征參數(shù)，所述特定部位的特征參數(shù)包括:汽缸蓋的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞頭部的尺寸、噴油器頭部的尺寸、噴油器頭部伸入到氣缸內(nèi)的深度。
[0062]步驟202，利用所述特征參數(shù)建立帶噴孔的燃燒室的三維模型。
[0063]直接建立流體區(qū)域模型較為困難，因此本發(fā)明優(yōu)選先建立帶噴油器的燃燒室的三維模型，然后再從中提取流體區(qū)域模型。具體地，需要提取反映燃燒室特征的特征參數(shù)，主要包括汽缸蓋的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞頭部的尺寸、噴油器頭部的尺寸、噴油器頭部伸入到氣缸內(nèi)的深度，然后運用三維軟件(如CAR技術(shù))，建立帶有噴油器的燃燒室的三維模型，具體可參見圖3所示示意圖。
[0064]步驟203，從所述三維模型中提取流體區(qū)域模型，對所述流體區(qū)域模型進行網(wǎng)格劃分和計算處理，獲得所述仿真模型。
[0065]基于流體動力學以及有限體積法原理，對燃燒室內(nèi)部的流體運動區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，并進行網(wǎng)格處理，得到仿真模型，具體可參見圖4所示示意圖，建模過程可體現(xiàn)為:
[0066]按照一定數(shù)量、一定體積劃分流體區(qū)域，得到若干小體積，對每個小體積進行計算，其中，
[0067](I)初始輸入?yún)?shù)主要涉及噴油器參數(shù)和DOE電控參數(shù)兩類，其中，噴油器參數(shù)可包括缸體溫度、進氣壓力、進氣溫度、噴霧錐角、加電時間、噴空直徑、渦流比、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等，DOE電控參數(shù)包括主噴提前角、軌壓、EGR開度。
[0068](2)計算過程中涉及動量守恒方程、能量守恒方程、質(zhì)量守恒方程、化學成分守恒方程等方程，每個方程可視為一個參數(shù)項，每個參數(shù)項都具有對應(yīng)的系數(shù)，具體可體現(xiàn)為:
[0069](a)組分連續(xù)方程(即組分質(zhì)量守恒方程)
[0070]
【權(quán)利要求】
1.一種噴油器選型方法，其特征在于，所述方法包括: 從待選噴油器中選擇一支作為對標噴油器，通過工況點試驗確定所述對標噴油器的電控參數(shù)邊界，并記錄每個工況點對應(yīng)的試驗結(jié)果，所述電控參數(shù)包括EGR閥門開度、主噴提前角和軌壓，所述試驗結(jié)果包括氮氧化物值和煙度； 基于流體動力學原理建立所述對標噴油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映噴油器參數(shù)、電控參數(shù)與發(fā)動機性能的對應(yīng)關(guān)系； 將所述電控參數(shù)邊界作為輸入，通過所述仿真模型預(yù)測每個工況點對應(yīng)的仿真結(jié)果，所述仿真結(jié)果至少包括氮氧化物值、煙度； 根據(jù)電控參數(shù)對應(yīng)的試驗結(jié)果和仿真結(jié)果之間的偏差修正所述仿真模型，直至所述偏差低于預(yù)設(shè)值； 從所述電控參數(shù)邊界內(nèi)劃分多個參數(shù)組，并將每支待選噴油器具有的噴油器參數(shù)作為輸入，通過修正后的仿真模型預(yù)測各參數(shù)組所對應(yīng)的每支待選噴油器的仿真結(jié)果； 比對每支待選噴油器的仿真結(jié)果，從中確定出最優(yōu)噴油器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于流體動力學原理建立所述對標噴油器的仿真模型，包括: 采集發(fā)動機特定部位的特征參數(shù)，并利用所述特征參數(shù)建立帶噴孔的燃燒室的三維模型，所述特定部位的特征參數(shù)包括:汽缸蓋的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞頭部的尺寸、噴油器頭部的尺寸、噴油器頭部伸入到氣缸內(nèi)的深度； 從所述三維模型中提取流體區(qū)域模型，對所述流體區(qū)域模型進行網(wǎng)格劃分和計算處理，獲得所述仿真模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 在建立所述三維模型之前， 對所述特征參數(shù)進行參數(shù)化處理，修改或剔除預(yù)設(shè)特征參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)電控參數(shù)對應(yīng)的試驗結(jié)果和仿真結(jié)果之間的偏差修正所述仿真模型，包括: 判斷所述偏差是否低于所述預(yù)設(shè)值，如果否，則調(diào)整破裂時間修正系數(shù)，并重新進行計算處理，獲得修正后的仿真模型； 通過修正后的仿真模型預(yù)測每個工況點對應(yīng)的仿真結(jié)果，并計算該仿真結(jié)果與所述試驗結(jié)果之間的偏差，繼續(xù)執(zhí)行判斷所述偏差是否低于所述預(yù)設(shè)值的步驟，直至所述偏差低于所述預(yù)設(shè)值為止。
5.一種噴油器選型裝置，其特征在于，所述裝置包括: 試驗結(jié)果獲取單元，用于從待選噴油器中選擇一支作為對標噴油器，通過工況點試驗確定所述對標噴油器的電控參數(shù)邊界，并記錄每個工況點對應(yīng)的試驗結(jié)果，所述電控參數(shù)包括EGR閥門開度、主噴提前角和軌壓，所述試驗結(jié)果包括氮氧化物值和煙度； 模型建立單元，用于基于流體動力學原理建立所述對標噴油器的仿真模型，所述仿真模型用于反映噴油器參數(shù)、電控參數(shù)與發(fā)動機性能的對應(yīng)關(guān)系； 預(yù)測單元，用于將所述電控參數(shù)邊界作為輸入，通過所述仿真模型預(yù)測每個工況點對應(yīng)的仿真結(jié)果，所述仿真結(jié)果至少包括氮氧化物值、煙度； 修正單元，用于根據(jù)電控參數(shù)對應(yīng)的試驗結(jié)果和仿真結(jié)果之間的偏差修正所述仿真模型，直至所述偏差低于預(yù)設(shè)值； 分組單元，用于從所述電控參數(shù)邊界內(nèi)劃分多個參數(shù)組，并將每支待選噴油器具有的噴油器參數(shù)作為輸入，通過修正后的仿真模型預(yù)測各參數(shù)組所對應(yīng)的每支待選噴油器的仿真結(jié)果； 比對單元，用于比對每支待選噴油器的仿真結(jié)果，從中確定出最優(yōu)噴油器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述模型建立單元包括: 采集單元，用于采集發(fā)動機特定部位的特征參數(shù)，所述特定部位的特征參數(shù)包括:汽缸蓋的尺寸、汽缸套的尺寸、活塞頭部的尺寸、噴油器頭部的尺寸、噴油器頭部伸入到氣缸內(nèi)的深度； 三維模型建立單元，用于利用所述采集單元采集的特征參數(shù)建立帶噴孔的燃燒室的三維模型； 模型建立子單元，用于從所述三維模型中提取流體區(qū)域模型，對所述流體區(qū)域模型進行網(wǎng)格劃分和計算處理，獲得所述仿真模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述模型建立單元還包括: 處理單元，用于在所述三維模型建立單元建立三維模型之前，對所述特征參數(shù)進行參數(shù)化處理，修改或剔除預(yù)設(shè) 特征參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于， 所述修正單元，具體用于判斷所述試驗結(jié)果和仿真結(jié)果之間的偏差是否低于所述預(yù)設(shè)值，如果否，則調(diào)整破裂時間修正系數(shù)，并通知所述模型建立單元重新進行計算處理，獲得修正后的仿真模型； 所述預(yù)測單元，還用于通過修正后的仿真模型預(yù)測每個工況點對應(yīng)的仿真結(jié)果，并通知所述修正單元計算該仿真結(jié)果與所述試驗結(jié)果之間的偏差，繼續(xù)判斷所述偏差是否低于所述預(yù)設(shè)值，直至所述偏差低于所述預(yù)設(shè)值為止。
【文檔編號】G06F17/50GK103729508SQ201310721926
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】謝鳳, 李通通, 薛雷, 李云華, 王培起, 劉翀 申請人:濰柴動力股份有限公司