【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及的是一種發動機噴射裝置，具體地說是噴射預測及評估方法。
技術介紹
1、隨著發動機技術的不斷進步和環保要求的日益嚴格，內燃機逐漸朝著更高效、更環保、更可靠的方向發展。高壓燃料系統作為現代內燃機燃料供給系統中的核心技術之一，因其能夠實現燃料噴射壓力與噴射時刻的獨立控制，被廣泛應用于各類內燃機中。通過精確控制噴射器的噴射量和噴射時刻，能夠有效提升發動機的燃燒效率、減少排放污染，并提高發動機的動力性能。然而，隨著燃料噴射器長期在高壓、高溫等苛刻條件下工作，其噴孔會逐漸發生磨損、積碳、堵塞等老化現象，這將直接影響噴射器的噴射規律和噴射量，進而導致發動機燃燒效率降低、排放增加和運行不穩定。因此，在發動機運行過程中，實時監測和預測噴射規律，評估噴孔老化狀態，成為保障發動機長期穩定運行的關鍵技術難題。
2、傳統的噴射器狀態檢測方法往往依賴于定期停機后進行的物理檢測或實驗室測量，這不僅耗費成本和時間，還難以及時反映噴射器的實際工作狀態。同時，由于噴射器復雜的動態特性和噴射器老化過程的非線性特征，采用傳統的模型預測方法難以準確預測噴射規律變化及噴孔老化的影響。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供能夠解決現有技術中對長期運行的噴射器噴射規律預測不準確、噴孔老化狀態難以實時評估等問題的一種燃料噴射器噴射規律在線實時預測及噴孔老化狀態評估方法。
2、本專利技術的目的是這樣實現的：
3、本專利技術一種燃料噴射器噴射規律在線實時預測及噴孔老化狀態評估方法
4、(1)采集發動機不同工況條件下噴射器的單次噴射、預-主噴射、預-主-后噴射的勵磁電流、噴射器入口壓力、噴射速率和噴射量，建立未老化時的噴射特性數據庫；
5、(2)構建燃料噴射系統數學模型，基于噴射特性數據庫標定模型，在模型中，改變噴射器噴孔直徑為原噴孔直徑的90％、80％、70％、60％、50％，從而模擬不同噴孔老化情況下噴射器，采用修改后的模型，計算生成不同工況下的單次噴射、預-主噴射、預-主-后噴射的勵磁電流、噴射器入口壓力、噴射速率和噴射量，建立噴孔老化情況下的噴射特性數據庫；
6、(3)以勵磁電流和噴射器入口壓力作為輸入、噴射速率作為輸出，構建基于rnn的噴射速率預測模型，利用未老化時的噴射特性數據庫和噴孔老化情況下的噴射特性數據庫同時對預測模型進行訓練，實現噴射器未老化和老化后的噴射特性預測；
7、(4)基于燃料噴射系統實時測量的勵磁電流信號和噴射器入口處的壓力信號，采用步驟(3)所建立的噴射速率預測模型進行噴射速率的在線實時預測，通過積分獲得實時噴射量，進行噴孔老化狀態評估。
8、本專利技術還可以包括：
9、1、步驟(1)中不同工況條件具體為：
10、在單次噴射數據集中，工況條件包括壓力條件、噴射脈寬條件，壓力條件包括怠速壓力至額定壓力之間以10mpa為間隔的所有壓力條件，噴射脈寬條件包括最小啟噴脈寬至額定脈寬之間以0.2ms為間隔的所有噴射脈寬條件；
11、預-主噴射工況條件包括壓力條件、預噴脈寬條件、預-主噴射間隔條件和主噴脈寬條件，預-主-后噴射工況條件包括壓力條件、預噴脈寬條件、預-主噴射間隔條件、主噴脈寬條件、主-后噴射間隔條件和后噴脈寬條件，壓力條件包括怠速壓力至額定壓力之間以20mpa為間隔的所有壓力條件，預噴脈寬條件包括最小啟噴脈寬至最大預噴脈寬之間以0.05ms為間隔的所有預噴脈寬條件，主噴脈寬條件包括最小啟噴脈寬至額定脈寬之間以0.2ms為間隔的所有主噴脈寬條件，后噴脈寬條件包括最小啟噴脈寬至最大后噴脈寬之間以0.05ms為間隔的所有后噴脈寬條件，預-主噴間隔條件包括最小預-主噴間隔至最大預-主噴間隔之間以1ms為間隔的所有間隔條件，主-后噴間隔條件包括最小主-后噴間隔至最大主-后噴間隔之間以1ms為間隔的所有間隔條件。
12、2、步驟(3)中噴射速率預測模型的構建方法具體包括：
13、(31)將數據庫中勵磁電流和噴射器入口壓力數據作為輸入數據集，將噴射速率作為輸出數據集，并進行批處理歸一化：
14、
15、式中，x*為處理后的數據；代表未歸一化數據的平均值；代表數據標準差；ε是用來防止除以零的余量；
16、(32)構建噴射速率預測模型的框架：
17、建立輸入層，輸入x(t)為勵磁電流和噴射器入口壓力的組合：
18、
19、式中，idrive(t)為噴射器在t時刻的勵磁電流，pin(t)為噴射器入口壓力在t時刻的值；
20、通過循環結構建立模型每個時間步隱藏狀態：
21、ht＝σ(wh·ht-1+wx·x(t)+bh)
22、式中，ht為t時刻的隱藏狀態，wh為不同隱藏狀態之間的權重矩陣，wx為輸入到隱藏狀態的權重矩陣，bh為隱藏狀態的偏置向量，σ為tanh激活函數；
23、建立輸出層，定義輸出qinj(t)由當前隱含狀態決定：
24、qinj(t)＝wy·ht+by
25、式中，wy為隱藏狀態到輸出層的權重矩陣，by為輸出層的偏置向量；
26、(33)建立損失函數，定義為模型預測的噴射速率與真實值之間的均方誤差：
27、
28、式中，n為數據集中樣本數量，t為每個樣本的時間序列長度，為在時間ti預測的噴射速率，為在時間ti的真實噴射速率。
29、3、步驟(4)中噴孔老化狀態評估方法具體包括：
30、將預測的最大噴射速率和總噴射量分別與未老化時的最大噴射速率和總噴射量作比值，采用兩個量的均值ηtotal綜合評估噴射器噴孔的老化程度：
31、
32、當90％＜ηtotal≤100％時，老化狀態為優秀；當80％＜ηtotal≤90％時，老化狀態為良好；當70％＜ηtotal≤80％時，老化狀態為中等；當60％＜ηtotal≤70％時，老化狀態為較差；當ηtotal≤60％時，老化狀態為極差。
33、本專利技術的優勢在于：
34、(1)本專利技術結合了未老化和老化情況下的噴射特性數據庫，使得在不同老化狀態下，噴射規律能夠實時在線預測；
35、(2)本專利技術能夠在不需要停機檢測的情況下，在線評估噴孔老化狀態，從而有效判定噴射器性能狀態，減少維護成本并提高發動機的可靠性。
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1.一種燃料噴射器噴射規律在線實時預測及噴孔老化狀態評估方法，其特征是：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種燃料噴射器噴射規律在線實時預測及噴孔老化狀態評估方法，其特征是：步驟(1)中不同工況條件具體為：
3.根據權利要求1所述的一種燃料噴射器噴射規律在線實時預測及噴孔老化狀態評估方法，其特征是：步驟(3)中噴射速率預測模型的構建方法具體包括：
4.根據權利要求1所述的一種燃料噴射器噴射規律在線實時預測及噴孔老化狀態評估方法，其特征是：步驟(4)中噴孔老化狀態評估方法具體包括：
【技術特征摘要】
1.一種燃料噴射器噴射規律在線實時預測及噴孔老化狀態評估方法，其特征是：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種燃料噴射器噴射規律在線實時預測及噴孔老化狀態評估方法，其特征是：步驟(1)中不同工況條件具體為：
3.根據權利要求1所述的一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙建輝，盧相東，魏榮強，何龍國，張全景，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：
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