[发明专利]柴油机双VGT二级可调增压系统与燃油共轨系统变海拔协同控制方法

说明书

一种柴油机双VGT二级可调增压系统与燃油共轨系统变海拔协同控制方法，包括：1、柴油机变海拔多目标、多参数优化算法，①确定柴油机变海拔性能优化目标和控制参数；②建立BP神经网络ANN预测模型；③将粒子群PSO多目标优化算法与神经网络ANN结合进行联合优化，将ANN模型预测值作为优化样本；2、双VGT二级可调增压系统与燃油共轨喷射系统协同控制方法，协同控制喷油参数，改善柴油机高原条件下“油‑气‑室”匹配。该方法根据海拔和柴油机工况的变化，增压系统与喷油系统控制器基于各控制参数优化标定的MAP，动态协同控制柴油机喷油量、喷油提前角、HVGT、LVGT，实现在0m～5500m海拔范围内，柴油机动力性、经济性和排放特性优化改善。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种柴油机双VGT二级可调增压系统与燃油共轨系统变海拔协同控制方法。

背景技术

我国是一个高原大国，拥有世界上面积最大的高原地域。青藏高原是世界上最具代表性的高原，平均海拔超过4000m，总面积达240万km2，约占国土面积的1/4。车辆在高原公路(如青藏线、川藏线和滇藏线等)行驶时，具有海拔高、落差大、坡陡、长坡多、工况复杂的特点，进气充量减少致使柴油机燃烧恶化，功率、燃油消耗率、热负荷等各项技术性能劣化明显。长期以来，由于缺少系统科学的研究，同时缺乏先进的试验条件和技术支撑，导致柴油机在高原使用中普遍存在“动力下降、起动困难、易开锅、可靠性及耐久性差”等“高原综合症”，严重制约着高原地区的国民经济和国防建设。据统计，海拔每升高1000m柴油机动力性下降4.0％～13.0％、经济性下降2.7％～12.9％，涡前排温和缸盖温度升高7％～10％。

在变海拔变工况条件下，柴油机增压系统与燃烧室属于气动连接，具有非线性、强耦合、多约束等特点，双VGT二级可调增压控制系统系统能够根据海拔和工况的变化，实时控制增压压力和进气流量，提高不同海拔下柴油机的进气密度，确保缸内空燃比最佳，实现海拔5500m柴油机功率与0m海拔相比不降低的目标。

为提高柴油机变海拔条件下动力性、经济性、排放特性等多个指标，如何根据高原环境的特点改善柴油机的“油-气-室”匹配，协同优化控制不同海拔下增压系统和喷油系统多参数成为性能提高的关键。因此，需要对高海拔下增压系统和喷油系统多参数优化标定，制定柴油机多系统、多参数优化与协同控制策略。

发明内容

针对现有柴油机在变海拔条件下增压系统与燃油共轨系统不能协同控制的技术缺陷，本发明提供一种柴油机双VGT二级可调增压系统与燃油共轨系统变海拔协同控制方法，该方法根据海拔和柴油机工况的变化，增压系统与喷油系统控制器基于各控制参数优化标定的MAP，动态协同控制柴油机喷油量、喷油提前角、HVGT、LVGT，实现在0m～5500m海拔范围内，柴油机动力性、经济性和排放特性优化改善。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种柴油机双VGT二级可调增压系统与燃油共轨系统变海拔协同控制方法，其特征在于：包括柴油机变海拔多目标、多参数优化算法和双VGT二级可调增压系统与燃油共轨喷射系统协同控制方法；其中：

所述柴油机变海拔多目标、多参数优化算法，包括如下步骤：

①确定柴油机变海拔性能优化目标和控制参数；

②建立BP神经网络ANN预测模型，包括输入层，隐含层和输出层，采用校核后的GT-POWER软件工作过程仿真模型计算数据对ANN进行训练，并采用实际柴油机试验数据对ANN模型评估；

③将粒子群PSO多目标优化算法与神经网络ANN结合进行联合优化，将ANN模型预测值作为优化样本；

PSO-ANN联合优化的流程是：首先对粒子(控制参数)的位置和速度初始化，调用ANN模型计算得到个体目标值和约束值，然后进行适应度计算，反馈循环更新粒子位置的速度，并最终获得最佳适应度的粒子；