(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111681965.8 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 吴晗　张泽宇　艾亚全　石智成　 王楠　孙柏刚　 (74)专利代理 机构 北京理工大 学专利中心 11120 专利代理师 温子云　仇蕾安 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种高效低排 放发动机技 术参数决策方法 (57)摘要 本发明属于决策方法， 具体涉及一种高效低 排放发动机技术参数决策方法。 一种高效低排放 发动机技术参数决策方法， 其中， 包括下述内容： 步骤1： 确定研究对象及决策目标； 步骤2： 确定 备 选技术并设定相应变量名； 步骤3： 建立发动机性 能计算函数； 步骤4： 建立决策计算函数； 步骤5： 输出计算结果。 本发明的显著效果是： (1)使用拟 合函数代替传统性能仿真软件中复杂的计算方 程， 使决策运算速度大幅提升， (2)利用决策计算 函数调用此性能计算函数， 实现了在有效热效 率、 爆震因子、 排放标准多个指标约束条件下， 以 最低费效比为优化目标的技 术及参数综合决策。 权利要求书4页 说明书9页 附图3页 CN 114707290 A 2022.07.05 CN 114707290 A 1.一种高效低排 放发动机技 术参数决策 方法， 其特 征在于， 包括下述内容： 步骤1： 确定研究对象及决策目标； 步骤2： 确定备选技 术并设定相应 变量名； 步骤3： 建立发动机性能计算 函数； 步骤4： 建立决策计算 函数； 步骤5： 输出计算结果。 2.如权利要求1所述的一种高效低 排放发动机技术参数 决策方法， 其特征在于： 所述的 步骤1包括， 确定研究对象型号及性能指标约束条件。 3.如权利要求2所述的一种高效低 排放发动机技术参数 决策方法， 其特征在于： 所述的 步骤1包括， 研究对象为一台三缸GDI汽油机进行技术与参数决策， 性能指标约束条件是有效热效 率≥40％， 爆震因子KI≤16 0， 排放水平满足国六a标准。 4.如权利要求3所述的一种高效低 排放发动机技术参数 决策方法， 其特征在于： 所述的 步骤2包括， 根据实际案例需求选择备选技术并设定相应的变量名， 各变量名作为Matlab发动机性 能计算函数中相应技术的代 号， 同时作为ModeFr ontier决策计算平台中各技术参数输入模 块的命名， 设定变量CR为压缩比， 代表高压缩比技术； LIVC为进气凸轮轴型线 上增长的曲轴 转角， 其可以体现在 进气门晚关角的变化上， 代表米勒 循环技术中的米勒深度； EGR率， 代表 废气再循环 技术； VVT可变气门正时技术由IVT进气门早开角和EVT排气门晚关角构成； ST为 点火正时， 缸外用于提升有效热效率的技术包括， RF代表减摩技术(分为1,2,3等级， 等级越 高有效热效率提升效果越显著， 费用也越高)、 DSB代表电子水泵技术、 DJY代表可变排量机 油泵技术以及DJW代表电子节温器技术， 用于减排的技术包括， EGR代表废气再循环技术、 HInj代表高压喷射系统、 GPF代 表汽油机 颗粒捕集器以及TWC代 表三元催化器。 5.如权利要求4所述的一种高效低 排放发动机技术参数 决策方法， 其特征在于： 所述的 步骤3包括， (1)确定原机值 针对于3000rpm中转速， 65 ％中负荷一个点工况进行技术与 参数组合方案的决策， 均是 利用在GT ‑Power中搭建的此款 发动机物理模型进行仿 真实验来提供拟合数据的， 根据原型 机厂家提供的技术参数输入至GT ‑Power仿真软件中， 设定压缩比CR0＝9.5； 米勒深度LIVC0 ＝0， 即未使用米勒循环技术； EGR0率＝0， 即未使用EGR技术； 进气门早开角IVT0＝48.3°CA  BTDC， 排气门 晚关角EVT0＝32.8°CA ATDC； ST0点火正时为9.4 °CA BTDC， (2)单技术函数拟合 在各备选技术水平 的常用值范围内挑选出等距的7个水平值， 可根据用户的拟合精度 需求选择不同的水平 值数量， 分别计算这些水平值下有效热效率 η及爆震因子KI的数值， 利 用在Matlab中编写的二次最小二乘法拟合程序将这些水平 值与所计算出的有效热效率 η和 爆震因子KI数据拟合成函数 (3)双技术函数拟合 将每两技术进行组合， 每次以两个技术各自的水平值i和j作为变量， 得到各水平组合权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114707290 A 2时的有效热效率及爆震因子KI测试结果， 将各计算结果分裂为有效热效率原机值项 η0和有 效热效率原机值项KI0以及变化值项Δ η(i,j)及ΔKI(i,j)， 同时也将两个单技术在各自水 平单独使用时的测试结果均分裂为原机值项η0和KI0以及变化值项Δη(i)、 Δη(j)及ΔKI (i)、 ΔKI(j)， 然后， 利用Δη(i,j)与Δη(i),Δη(j)进行二元一 次函数拟合， ΔKI(i,j)与 ΔKI(i),ΔKI(j)同理， 下面仅以压缩比CR和米勒深度LIVC关于有效热效率的双技术变化 值项拟合 为例进行说明， 拟合 函数如下 所示： Δ η(CR,L IVC)＝1.0147 7*Δ η(CR)+0.743 04*Δ η(LIVC) 其中Δη(CR,IVC)为压缩比CR和米勒循环LIVC两种技术联合使用时， 各水平值组合时 有效热效率相较于原机有效热效率的变化值； Δ η(CR)和Δ η(LIVC)分别为压缩比CR和米勒 循环LIVC各自单独使用时， 各自水平值时有效热效率相较于原机有效热效率的变化 值， 再将双技 术变化值项加上原机值项得到双技 术函数， 如下 所示： η(CR,LIVC)＝ η0+1.01477*Δ η(CR)+0.743 04*Δ η(LIVC) 其中η(CR,LIVC)为有效热效率η关于压缩比CR和米勒循环LIVC联合使用时， 各水平值 组合时的拟合函数； η0为原机指示热效率值； Δη(CR)和Δη(LIVC)分别为压缩比CR和米勒 循环LIVC各自单独使用时， 各自水平值时有效热效率相较于原机有效热效率的变化 值， (4)全技术函数拟合 将所有的双技术变化值项进行组合得到全技术变化项， 组合方法就是将某一项技术变 化值项前所有的拟合系数an,l再次拟合成一个新的拟合系数An， 其中， 如果 IVT>＝48.3： α ＝(IVT‑48.3)/11.7， IVT最大值 为60°CA， A为60‑48.3＝11.7； 否则： α ＝(48.3 ‑IVT)/48.3， IVT最小值 为0°CA， A为48.3‑0＝48.3； 如果EVT>＝32.8： β ＝(EVT‑32.8)/27.2， EVT最大值 为60°CA， B为60‑32.8＝27.2； 否则： β ＝(32.8 ‑EVT)/32.8， EVT最小值 为0°CA， B为32.8 ‑0＝32.8； 上式中， 将各项技术水平值减去原机水平值后再除以其可以取到的最大水平值减去原 机水平值得到 及其余各项， 再将各技术计算得到的项相加即可得到分母， 前一项表示 目前此技术水平值偏离原机水平值的程度， 后一项是由于各种技术水平值的大小和范围均 不同， 因此必须要进 行归一化， 防止某一技术的该项因为数值过小而被忽略掉， 从而产生较 大误差， 其中A,B分别为IVT进气门早开角和EVT排气门晚关角两技术项， 由于此两个技术的 原机水平值并不为零， 取值范围也不关于原机水平值对称， 因此必须要进行分段计算， 当 IVT和EVT 大于原机水平 值时计算方法与上述各技术的一样， 而当IVT和EVT小于原机水平 值 时， 分子为原机水平值减去当前 水平值， 分母也相应改为原机水平值减去最小水平值，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114707290 A 3