第2期（总第229期） 2017年4月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 2(Serial No 229)
Apr2017
基于响应面和遗传算法的柴油机瞬态过程喷油参数优化
楼狄明，赵成志，于华洋”，谭丕强，胡志远
（1.同济大学汽车学院，上海201804；2.上汽大众汽车有限公司，上海201805）
摘要；基于台架试验数据，利用响应面法建立了某工程机械用柴油机瞬态过程喷油参数与性能的近似高精度模型，基于此模型采用遗传算法对瞬态过程喷油参数分别进行离线优化研究。结果表明：采用单目标优化确定的燃油消耗率（BSFC)、NO比排放量和颗粒质量（PM）比排放量的优化极限分别可达18023g/(kW·h）， 892g/(kW·h)和00118g/(kW·h）,相对原机可降低多达45%,340%和373%。双目标优化的Pareto解集表明，相比于同时优化BSFC和NO，比排放量,BSFC和PM比排放量更客易同时得到优化。采用权重固子适应度函数的三目标优化结果对应的BSFC，NO，比排放量及PM比排放量分别为18470g/(kW·h）， 1262g/(kW·h)和00122g/(kW·h），较原机分别降低21%,66%和353%。改进优化模型后，性能优化Pare-to解集对应的BSFC和PM比排放量水平都非常接近其优化极限,但NO：比排放量相对其优化极限仍然较高。
关键词：柴油机；瞬态；喷油参数；响应面；遗传算法：优化 DOI: 10 3969/j issn 1001-2222 2017 02 008
中图分类号：TK42142
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)02-0045-06
与稳态工况相比，瞬态工况更接近工程机械用柴油机的实际运行特点，瞬态工况持续时间较短.燃油和空气供给速度都在随时变化，缸内空燃比和热力状态等参数均未达到最佳状态，其燃烧排放特性与稳态工况相比有较大的差距-4]。因此，瞬态工况下柴油机的性能及其改善策略已经成为了国内外内燃机行业的一个重要研究领域。国内外众多学者已经对瞬态过程中柴油机的燃烧和排放规律展开研究，寻找降低排放的有效途径[5-]。
近些年来，遗传算法在优化燃油喷射系统，提升柴油机整机性能方面的研究应用日益增多。J.M. Alonso等结合神经网络和遗传算法来预测和降低柴油机的排放；陈石等13]利用遗传算法优化预混压燃(PCCI)柴油发动机的喷射参数；牛有城等"} 作了基于馈传算法的直喷式柴油机燃然烧系统参数优化分析。但是响应面法在这方面的应用并不多见，而将响应面和遗传算法相结合，且用于柴油机瞬态过程的研究则更为少见[15]。
本研究对工程机械用柴油机在定转速增转矩这类典型瞬态过程下，结合响应面法和遗传算法，对柴油机瞬态过程的喷油参数开展了优化研究。
收稿日期：2016-03-18；修回日期：2017-05-31
1试验系统及方案 1.1试验发动机
试验发动机为电控高压共轨涡轮增压重型柴油机,其主要技术参数见表1。
表1试验柴油机主要参数
排量/mL 发动机型式缸径/mm
12试验系统
9 726 直列6缸 126
行程/mm 气门数压缩比
130 4 17 :1
图1示出发动机台架试验系统。采用PUMA 全自动测控台采集台架试验不同测点的温度、压力、流量，测功机的功率、扭矩等信号；采用AVLAMA i6O排放分析仪对COHC和NO常规排放物进行检测；采用AVL439瞬态烟度计对烟度进行检测；采用DMS5OO快速颗粒仪对柴油机颗粒数量和粒径进行测试；采用标定设备ES590和INCA62软件系统对喷油参数进行实时调整；采用DEWE5000 燃烧分析仪采集缸内的压力信号，缸压由KISTK，
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目“通用商用车与工程机械模块化混合动力系统总成"课题（2011BAG04B02）
作者简介：楼秋明(1963一），男，教授，主要研究方向为汽车发动机替代燃料应用技术，发动机排放控制后处理技术和混合动力技术；loud-
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