分会场

内燃机碳中和与排放控制

摘要

多次喷射技术是高压共轨系统的先进技术，可以实现船舶发动机清洁可控燃烧，提高发动机经济性和排放性。在进行主-后喷射时，主喷引发的高频压力波使后喷阶段的喷油压力发生波动，导致后喷油量的波动，从而影响发动机的燃烧和排放性能。为提高高压共轨系统后喷油量的精确性，首先，建立了电-磁-机-液多物理场耦合的高压共轨燃油系统动态喷射数学模型，并采用高压共轨燃油系统实验台（图1）上测得的喷油规律和压力波动实验数据进行了校核验证，在喷油的开启和关闭时刻、喷油开启和关闭时间以及喷油速率的变化规律方面具有较高的一致性（图2），同时，不同工况下喷油器入口处压力波动的计算结果与实验数据也有较好的吻合性（图3），基于模型确定了轨压、主喷脉宽、主后喷射间隔三个影响后喷油量波动的关键因素；然后，为实现后喷油量的快速预测，提出了一种基于遗传（GA）算法优化核极限学习机（KELM）的后喷油量预测模型（图4），该模型在极限学习机（ELM）的基础上以高斯核函数映射取代隐含层节点映射，改进为KELM，并结合GA算法对核函数参数及正则化系数进行寻优，从而提高了预测精度并加快收敛速度，KELM将轨压、主喷脉宽、主后喷射间隔作为输入参数，将后喷油量作为输出参数，采用高压共轨燃油系统动态喷射数学模型计算的500组数据作为训练集、100组数据作为测试集，经训练学习后，针对训练集预测的均方根误差RMSE和决定系数R2分别为0.059和0.999（图5），针对测试集预测的RMSE和R2分别为0.778和0.986（图6），表明GA-KELM后喷油量预测模型具有较高的预测精度；最后，提出了基于GA-KELM后喷油量快速预测的喷油量修正算法（图7），当参数输入到训练好的GA-KELM后喷油量预测模型中后，得到相应的后喷油量预测值，用后喷油量理想值减去后喷油量预测值得到喷油量修正值，通过对MAP图进行插值得到喷油量修正值对应的后喷脉宽修正值，将后喷脉宽修正值与原后喷脉宽相加得到修正后的后喷脉宽，经修正后，后喷油量最大波动从40.13%降低到4.24%（图8），提高了主-后喷射策略下高压共轨燃油系统后喷油量的精确性。

关键词

高压共轨系统;主-后喷射;核函数极限学习机;遗传优化算法;喷油量修正

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