基于响应面和遗传算法的柴油机瞬态过程喷油参数优化

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_x比排放量和颗粒质量(PM)比排放量的优化极限分别可达180.23g/(kW·h),8.92g/(kW·h)和0.011 8g/(kW·h),相对原机可降低多达4.5%,34.0%和37.3%。双目标优化的Pareto解集表明,相比于同时优化BSFC和NO_x比排放量,BSFC和PM比排放量更容易同时得到优化。采用权重因子适应度函数的三目标优化结果对应的BSFC,NO_x比排放量及PM比排放量分别为184.70g/(kW·h),12.62g/(kW·h)和0.012 2g/(kW·h),较原机分别降低2.1%,6.6%和35.3%。改进优化模型后,性能优化Pareto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_x比排放量相对其优化极限仍然较高。     

基于遗传算法的液力变矩器与发动机匹配的多目标优化EI北大核心CSCD

本文中对液力变矩器与发动机的匹配进行研究。首先,建立了发动机转矩特性与液力变矩器原始特性模型,求得两者共同工作的输入输出特性;然后,根据一维束流理论和能量方程,以两者匹配工作的动力性和经济性为目标,以泵轮出口角和导轮进出口角为设计变量,建立了多目标匹配优化模型,使用遗传算法进行优化,得到Pareto最优解集。结果表明:优化后,最大输出转矩和平均输出功率提高,高效转速范围的燃油消耗率降低,验证了所建模型的正确性与可行性。     

基于遗传算法的液力变矩器与发动机匹配的多目标优化

本文中对液力变矩器与发动机的匹配进行研究。首先,建立了发动机转矩特性与液力变矩器原始特性模型,求得两者共同工作的输入输出特性;然后,根据一维束流理论和能量方程,以两者匹配工作的动力性和经济性为目标,以泵轮出口角和导轮进出口角为设计变量,建立了多目标匹配优化模型,使用遗传算法进行优化,得到Pareto最优解集。结果表明:优化后,最大输出转矩和平均输出功率提高,高效转速范围的燃油消耗率降低,验证了所建模型的正确性与可行性。     

高效混动专用发动机技术研究

针对高效混动专用发动机开发过程中发动机热效率未达到设计目标的问题，使用试验数据校正了热力学模型，应用模型对问题原因进行了量化评估，提出了提高热效率的优化方案。结果表明：样机燃烧速率慢、抗爆震性能差、压缩比低是热效率未达标的原因；优化方案包括：优化燃烧系统、提高压缩比到12、增加进排气升程的高度；优化方案的部分负荷平均燃油消耗率平均降幅为4.4%,最低燃油消耗率为209 g/(kW·h),对应热效率为40.5%,满足设计目标。米勒循环+冷却EGR技术需要匹配快速燃烧系统使用。     

基于多目标遗传算法的复合式盾构刀盘刀具布置优化

为了提高复合式盾构刀盘掘进的稳定性,刀盘上滚刀的优化布置成为设计的核心问题。通过分析滚刀的受力,确定以滚刀极径与极角作为设计变量、滚刀布置原则作为约束的数学优化模型;采用多目标Pareto解的非劣性分层遗传算法将多个目标函数同时优化,根据目标函数最优原则在Pareto最优解集中选择满足要求的优化方案。应用该优化方法对广州地铁某复合式盾构刀盘进行优化布置。研究结果显示:优化后(边滚刀数量为9时),径向载荷合力减小了21.3%,倾覆合力矩减小了17.8%,破岩量方差减少了15%,表明所建模型及使用的多目标Pareto解的非劣性分层遗传算法是可行和有效的。     

CA4D32—12柴油机喷油器及喷油泵的匹配试验研究

对CA4D32—12柴油机进行了喷油器及喷油泵的匹配试验研究。选择不同的喷油器孔径、喷孔夹角及具有不同结构参数的喷油泵进行排放及性能试验,就这些因素对排放及性能的影响进行了分析,确定了喷油器和喷油泵的优化匹配方案。试验结果表明,通过优化匹配提高了CA4D32—12柴油机的排放性能指标,使其在满足欧Ⅱ排放标准的同时,外特性最低燃油消耗率达到了209 g/(kW.h),提高了燃油经济性。     

基于多目标遗传算法的混合电动汽车参数优化

动力系统和控制器参数的同时优化是提高混合电动汽车(HEV)燃油经济性并降低排放的关键。这类优化问题涉及多个相互冲突的优化目标和非线性约束,是典型的多目标优化问题。文中采用多目标遗传算法求解该优化问题的Pareto最优解集,并应用ADVISOR对实际算例的优化结果进行比较分析。结果表明,应用该方法可找到多组可行解,在满足原车动力性要求的前提下能有效提高燃油经济性,降低排放。     

Atkinson循环发动机配气机构改进分析

基于发动机燃油经济性升级需求,将传统的Otto循环发动机改为阿特金森(Atkinson)循环发动机,其中,配气机构的改进是完成循环改型的关键。对某汽油机配气机构建立模型,并进行运动学和动力学计算分析,进而对凸轮型线进行优化设计,对配气正时进行再设计研究。利用进排气凸轮轴的双VVT机构,在不同转速和负荷下对改型后的发动机进行了双VVT的优化控制设计。台架试验结果表明,发动机成功地完成了Atkinson循环的转换,最低燃油消耗率由原机的250g/(kW·h)降低到232g/(kW·h),且低油耗区向常用发动机工况移动,验证了配气机构设计方法的正确性和有效性。     

基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法

本文提出一种基于多目标优化的纯电动车动力系统的参数匹配方法。该方法以最高车速、加速时间和100km电耗等多个整车性能指标作为优化目标,以传动比为优化变量建立参数匹配优化模型;再以该车型的最基本性能指标作为约束条件得到传动比的可行域,在可行域中采用多目标遗传算法对优化问题进行求解;求出固定传动比变速器和两挡变速器两种情况下的Pareto最优解集,作为备选方案集;综合对比不同电机的备选方案集,确定最终的参数匹配方案,并进行样车的开发。转鼓试验结果表明,所开发车辆达到设计的性能指标,验证了所提出的参数匹配方法的有效性。     

基于PARETO最优解的重型汽车传动系速比优化

针对某重型汽车动力传动系统匹配设计中遇到的参数反求问题,提出了基于PARETO最优解的重型汽车传动系统参数优化方法.建立了某算例车型的CRUISE仿真模型的近似模型,并将其作为多目标优化的代理模型.利用Matlab遗传算法工具箱对该优化问题进行了求解,得到了算例车型传动系参数的1组PARETO最优解集.结果表明,计算所得PARETO解集能为工程人员提供多种可选方案,方便其选择合适的传动系统参数.     

Atkinson循环发动机性能改进研究

本文中利用理论计算、结构及参数改进和试验标定相结合的方法,将某自然吸气Otto循环汽油机改为Atkinson循环混合动力发动机。首先通过减少活塞顶部凹坑容积将压缩比从10.5提高到13以克服Atkinson循环中由于进气门晚关所带来的有效压缩比的降低;然后利用AVL Excite Timing Drive软件重新设计了满足Atkinson循环要求的进、排气凸轮型线;最后通过发动机台架试验标定了Atkinson循环发动机万有特性下的过量空气系数、配气相位和点火正时等参数。试验结果表明:在保证动力性满足要求的前提下,改型后Atkinson循环发动机的燃油消耗率在整体上比原Otto循环发动机低得多,尤其在中低转速中大负荷时。另外,改型后Atkinson循环发动机的低油耗区域范围比原Otto循环发动机大得多,且低油耗区向低转速和较小负荷区域移动。改型后的Atkinson循环发动机最低燃油消耗率由原来的250g/(kW·h)降低到234.5g/(kW·h),达到了目标要求。     

气门相位对高膨胀比发动机性能影响的研究

在1台几何压缩比为12的双独立可变凸轮相位汽油机上,在转速1 500~5 500 r/min、全负荷工况下进行了不同进排气相位对发动机输出扭矩、燃油消耗率、爆震倾向影响的试验研究,分析了不同转速下进排气相位优化的规律以及对发动机性能的影响。试验结果表明,采用可变相位技术后,低速时扭矩提高超过8%,中高速时功率增长达10%~14.8%,转速在4 500 r/min以下燃油消耗率平均降低5%,在2 000 r/min时最低燃油消耗率达到250 g/(kW.h)。     

解放牌增压汽油机的结构特点及基本性能

本文介绍解放牌增压汽油机的结构特点,性能指标以及成功地采用了辅助顶隙点火燃烧,提高了燃烧室的抗爆性能。当压缩比为6时,增压汽油机能发出满意的功率和扭矩,其最大功率为97kW、最大扭矩为458N·m,最大燃油消耗率为295g/kW·h。     

PHEV复合储能系统设计及基于MODA的参数优化

为了提高插电式混合动力汽车的燃油经济性、降低污染物的排放,并解决插电式混合动力汽车单一动力电池低比功率、无法响应暂态功率需求的问题,设计蓄电池和超级电容并联的复合储能系统,采用带有滑动窗口的实时小波功率分配策略,并对滑动窗口长度进行选择。该功率分配策略将复合储能系统的需求功率分解成高频和低频两部分,超级电容接收高频分量,蓄电池接收低频分量,避免了高频分量对于蓄电池的冲击,提高了蓄电池的耐久性和可靠性。制定基于规则的控制策略,以整车燃油消耗量和污染物排放量为优化目标,利用多目标蜻蜓算法对相关控制参数进行优化。基于ADVISOR搭建含有复合储能系统的插电式混合动力汽车整车仿真模型,采用新欧洲行驶循环工况进行测试,并通过与带精英策略的非支配排序遗传算法进行对比,验证算法的有效性。研究结果表明：利用多目标蜻蜓算法优化后的车辆百公里燃油消耗平均降低了12.71%,污染物综合排放性能平均下降了10.05%;相对于优化前,发动机输出功率减少,电机输出功率增加,发动机和电机的工作效率均得到了显著提升;Pareto最优解的收敛性和覆盖范围优于带精英策略的非支配排序遗传算法,同时得到的多组Pareto最优解为整车设计和优化提供了更多选择。     

单缸风冷汽油机高压缩比燃烧室的优化设计仿真研究

针对燃油经济性问题,论文以非道路单缸风冷170F汽油机为研究对象,高热效率为核心目标,运用仿真软件对燃烧室形状和压缩比进行优化。在保证不发生异常燃烧的前提下,使用CONVERGE建立仿真模型,并设计仿真了四款高压缩比燃烧室对发动机性能的影响。通过对仿真数据的具体分析来确定较为理想的燃烧室模型。研究结果表明,在自身小型强化技术进一步完善的前提下,可考虑轻微爆震的压缩比情况,此时压缩比为10.5,整机指示热效率较原机提升46.61%,理论燃油消耗率下降至252.69 g/(kW·h),较原机下降31.79%。该种燃烧室改良方法有较好的节能减排前景,在同类机械不同机型上有一定的应用普适性,具有实用推广的能力。     

基于Pareto原理的HEV能量控制参数NSGA-Ⅱ多目标优化的研究EI北大核心CSCD

以某款并联混合动力汽车为对象,选取8个能量控制参数作为燃油经济性和排放性综合优化参数,提出基于Pareto原理的改进型NSGA-Ⅱ多目标优化算法,并进行仿真优化。结果表明:优化后燃油消耗率最大降低了11.29%,排放物综合指标最大下降8.78%,其中CO排放的优化效果最显著,下降了24.2%;SOC平衡的误差在0.5%以内,满足约束条件,发动机与电机工作点的效率分布明显改进;同时相比传统加权等单目标优化法,所提出的算法能同时得到多组优化解,为能量管理前期设计提供了更多的选择空间。     

基于NSGA-Ⅱ算法的磁流变悬置磁路多目标优化

以磁流变悬置的磁路体积最小、输出阻尼力最大为优化目标,基于ANSYS参数化设计语言(APDL)建立了磁流变悬置磁路结构的多目标优化模型,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行优化,获得了磁路结构的Pareto最优解,并采用模糊集合理论对Pareto最优解进行选优。根据优化前后的磁路结构尺寸加工了两个磁流变悬置,并对悬置动态性能进行试验。结果表明:所提出的磁流变悬置磁路多目标优化方法是正确有效的,能够获得更加紧凑的磁流变悬置磁路结构,并提高悬置的输出阻尼力。     

车用复合电源参数与能量管理策略优化方法

文章提出一种车用复合电源参数与能量管理策略的联合优化方法。根据整车性能指标进行复合电源的基本参数匹配,以确定参数优化区间。以电池全寿命行驶里程和百公里耗电量为优化指标,采用带受控精英策略的多目标优化遗传算法(NSGA-II)对复合电源参数及能量管理策略进行优化,获得相应Pareto解集。通过线性加权法建立优选函数,对Pareto解进行优选,优选结果可使电池全寿命行驶里程提高35.0%,百公里能耗降低14.0%。     

基于第二代非支配排序遗传算法的变速器齿轮系多目标可靠性优化

以某微型车变速器为研究对象,在变速器结构已确定、传动比最佳的条件下,以可靠性为主要约束,以齿轮系总体积最小、中心距最小和总重合度最大为目标建立变速器齿轮系多目标优化的数学模型.采用第二代非支配排序遗传算法对变速器齿轮系进行多目标优化并得到其Pareto最优解集.实例计算表明,该数学模型和优化程序是正确、有效.     

某重型汽车动力性与燃油经济性仿真与匹配优化

根据某重型汽车的结构参数,按照动力传递路线,利用GT-DRIVE软件对该重型汽车进行了建模仿真,并分析了其动力性和燃油经济性。仿真结果与试验结果的对比验证了该整车模型的正确性。将此模型导入modeFRONTIER优化软件,采用多目标遗传算法对该车的传动系统参数进行优化,从优化方案中选取几种方案进行比较分析,并根据实际使用的需要确定了该车动力传动系统的最佳匹配方案。